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北里大学生物2013年第2問

炭酸同化に関する以下の問に答えなさい。
  • 問1　植物の光合成の反応に関する次の文を読み、以下の問に答えなさい。

    光合成の反応は、次のa～cの3つの過程に分けることができる。

    • a．光工ネルキーの吸収
    • b．吸収した光エネルギーの化学エネルギーへの変換
    • c．化学エネルギーを利用した二酸化炭素の固定と、有機物の合成

    光化学反応の始めの過程であるaでは、光エネルギーが色素に吸収されると、反応中心クロロフィルが活性化され、$\fbox{15}$が放出される。bの過程は、$\fbox{16}$と$\fbox{17}$が生成される過程であり、ある物質が$\fbox{18}$と、光化学系Ⅰから放出された$\fbox{15}$を受容すると、$\fbox{16}$が生成される。一方、光化学系Ⅱから放出された$\underline{\fbox{15}}$は$\underline{\fbox{19}}$に渡され、そのエネルギーを利用して$\underline{\fbox{17}}$が合成される。光化学系Ⅱから失われた$\fbox{15}$は、$\fbox{20}$から取りだされて補給されるが、この時$\fbox{18}$と$\fbox{21}$が生じる。

    • 1．文中の$\fbox{15}$～$\fbox{21}$に最も適切な話をそれぞれ答えなさい。
      • （1）酸素
      • （2）水酸化物イオン
      • （3）水素イオン
      • （4）二酸化炭素
      • （5）水
      • （6）ATP
      • （7）ADP
      • （8）電子
      • （9）補酵素X
      • （10）還元型補酵素X
      • （11）解糖系
      • （12）カルビン・ベンソン回路
      • （13）クエン酸回路
      • （14）電子伝達系
    • 2．下線部の反応は、呼吸の過程でミトコンドリアの内膜で起こる反応とよく似ている。以下の記述のうち、光合成における下線部の反応とミトコンドリアで起こる下線部とよく似た反応の両方に当てはまるものを答えなさい。$\fbox{22}$
      • A．還元型の補酵素が放出した$\fbox{15}$が使われる。
      • B．上記の$\fbox{19}$を構成する分子群は、$\fbox{15}$を次の分子に受け渡すと分解されて膜を離れる。
      • C．上記の$\fbox{17}$は合成酵素の働きによって合成される。
      • D．上記の$\fbox{17}$の合成反応は、ストロマで起こる。
      • E．膜をはさんで形成された水素イオンの濃度勾配（濃度差）が利用される。
      • （1）Aのみ
      • （2）Bのみ
      • （3）Cのみ
      • （4）Dのみ
      • （5）Eのみ
      • （6）A、B
      • （7）A、C
      • （8）B、D
      • （9）C、E
      • （10）A、B、C
      • （11）A、C、E
      • （12）A、D、E
      • （13）B、C、D
      • （14）B、D、E
    • 3．上記cの過程の概略を図に示す。この反応系に関する次の文を読み、以下の問に答えなさい。ただし、Cnは炭素数nの化合物を表す。
      植物に取り込まれた二酸化炭素はアと結合し、イを生じる。1分子のイは、上記bの過程で生成された$\fbox{17}$と$\fbox{16}$をそれぞれ1分子ずつ利用した2段階の反応により1分子のウとなる。ウは、炭水化物の合成に利用されるほか、いくつかの複雑な反応を経てエに変換される。さらに1分子のエは、1分子の$\fbox{17}$を使った1段階の反応によって1分子のアに変換される。
      kitazato-2013-biology-2-1
      • 〔1〕上記のア～エに当てはまる物質として、最も適切な組み合わせを答えなさい。$\fbox{23}$
        • （1）ア．C3　イ．C2　ウ．C2　エ．C3
        • （2）ア．C3　イ．C2　ウ．C4　エ．C2
        • （3）ア．C3　イ．C4　ウ．C2　エ．C3
        • （4）ア．C3　イ．C4　ウ．C4　エ．C2
        • （5）ア．C4　イ．C2　ウ．C2　エ．C3
        • （6）ア．C4　イ．C2　ウ．C4　エ．C2
        • （7）ア．C4　イ．C5　ウ．C3　エ．C4
        • （8）ア．C4　イ．C5　ウ．C5　エ．C3
        • （9）ア．C5　イ．C3　ウ．C3　エ．C5
        • （10）ア．C5　イ．C3　ウ．C6　エ．C3
        • （11）ア．C5　イ．C6　ウ．C3　エ．C5
        • （12）ア．C5　イ．C6　ウ．C5　エ．C3
      • 〔2〕この反応系によって二酸化炭素がアと結合し、ウをもとにしてC6の炭水化物が1分子合成されて、さらにアも再生される時、以下の物質は理論上最低何分子必要か。最も適切な数字をそれぞれ答えなさい。ただし、生成されたウのうちの6分の1を用いてこの炭水化物が合成され、6分の5に含まれるすべての炭素はエを経てアの再生に使われるものとする。
        • 1）上記のウのうち、エに変換されるもの$\fbox{24}$
        • 2）上記の$\fbox{17}$のうち、エからアが合成される過程で使われるもの$\fbox{25}$
        • （1）2
        • （2）4
        • （3）6
        • （4）8
        • （5）10
        • （6）12
        • （7）14
        • （8）16
        • （9）18
        • （10）20
        • （11）22
        • （12）24
      • 〔3〕トウモロコシは、植物体に取り込んだ二酸化炭素を最初にイとは異なる化合物に固定し、維管束鞘細胞の二確化炭素を周囲の細胞よりも高濃度にすることができる。トウモロコシについての適切な記述を答えなさい。なお、コムギは二酸化炭素固定の初期産物がイである。$\fbox{26}$
        • A．強光下では、光合成速度がコムギよりも低い。
        • B．光合成の適温がコムギよりも高い。
        • C．光合成色素が葉緑体の内膜にある。
        • D．主に夜間に二酸化炭素を植物体に取り込む。
        • E．C4化合物を液胞に蓄える。
        • F．低い二酸化炭素濃度下では、葉肉細胞における二酸化炭素の固定反応の速度がコムギよりも大きい。
        • （1）Aのみ
        • （2）Bのみ
        • （3）Cのみ
        • （4）Dのみ
        • （5）A、E
        • （6）B、F
        • （7）C、F
        • （8）D、E
        • （9）A、B、D
        • （10）A、D、F
        • （11）B、C、E
        • （12）C、E、F
  • 問2　以下の特徴を示す生物として、A～Hから適切なものをそれぞれ答えなさい。なお、同じ選択肢を複数回答えてもよい。
    • 1．クロロフィルaをもつ原核生物である。$\fbox{27}$
    • 2．バクテリオクロロフィルをもつ。$\fbox{28}$
    • 3．アンモニウムイオンを酸化して生じるエネルギーを利用して、炭酸同化を行う。$\fbox{29}$
    • 4．硫化水素を分解して生じる電子を光化学系で利用する。$\fbox{30}$
    • A．亜硝酸菌
    • B．硫黄細菌
    • C．紅色硫黄細菌
    • D．酵母菌
    • E．シャジクモ
    • F．硝酸菌
    • G．ユレモ
    • H．ワカメ
    • （1）Aのみ
    • （2）Bのみ
    • （3）Cのみ
    • （4）Dのみ
    • （5）Eのみ
    • （6）Fのみ
    • （7）Gのみ
    • （8）Hのみ
    • （9）A、F
    • （10）B、C
    • （11）D、H
    • （12）E、G
    • （13）E、G、H
    • （14）A、B、C、D、F