Biology
高中
已解決

至急です💦これ全く分からなくて、
どなたか教えて頂けませんか😭
明後日提出で😭

6. 次の文1~4を読み、 あとの問に答えよ。 [文]] 細胞膜は脂質とタンパク質からなる。 脂質分子には多くの種類 があるが、 どれも親水性の頭部と疎水性の尾部からなり、 図1のよ うに脂質二重膜を形成する。 図1Aのように赤血球膜ではすべての 膜タンパク質が特定の端を細胞の外側に向け、 反対の端を細胞の 内側に向けている (これを正方向とし、 反対向きを逆方向とす る)。ある特定の種類の膜タンパク質の性質を調べるには人工膜 小胞を用いる。 脂質分子と1種類の膜タンパク質を混ぜると、 脂質 二重膜で囲まれた直径 0.1μm程度の小胞ができ、この膜に膜タン パク質が組み込まれる (図1B)。 この場合、 膜タンパク質は正方 向を向くものと逆方向を向くものがほぼ半々となる。 脂分 細胞外 水チャ 細胞内 小胞外 ネルA赤血球(模式図) 赤血球の細胞膜にはさま ざまな種類の膜タンパク 質が組み込まれている。 水チャネルはどれも〇端 を細胞外に向け|端を細 胞内に向けている。 図 1 小胞内 B人工膜小胞(模式図) 膜に組み込まれた水 チャネルの方向はば らばらである。 [文2] 脂質二重膜の中央部は疎水性であるため、単位時間、単位面積当たりに透過する水分子の数は少ない。 他方、動物の赤血球、 腎臓の細胞、 植物細胞では、細胞膜を横切って多量の水を高速に通すことができる。 このような細胞の細胞膜には水分子だけを選択的かつ高速に透過させる水チャネル (アクアポリン)とい う膜タンパク質が多量に存在する。 1992年、 ピーター・アグレはヒト赤血球膜に多量に存在するタンパク 質 (Pと呼ぶ) が水チャネルではないかと気づき、 次の実験を行った。
[文3] 卵母細胞の体積(相対値) 1.2 SER 1.1 1.09 0 1 2 3 4 5 細胞外液を蒸留水で薄 めてからの時間 [分] 図2 卵母細胞B ・卵母細胞A アフリカツメガエルの卵母細胞は特定の成熟段階で停止した未成熟な 卵細胞で、細胞内ではDNAの遺伝情報をもとに活発にタンパク質がつく られ、このタンパク質は細胞膜に埋め込まれ機能する (これを膜タンパク 質を細胞膜に発現させるという)。 ピーター・アグレらは、ヒトのタンパ ク質Pの遺伝情報をもつmRNAを含む溶液をアフリカツメガエルの卵母細 胞に注入し、卵母細胞Aとした。卵母細胞BにはmRNAを含まない溶液を 同量注入した。 卵母細胞A、Bを注入操作した後72時間、 室温で等張液中 に放置した。 その後、卵母細胞を入れた外液を約3倍量の蒸留水で薄めた ところ、卵母細胞Aは図2のグラフの黒丸で示したように膨張して数分の 後に破裂した(矢印)。 卵母細胞Bはグラフの白丸で示すように多少膨張したものの1時間経過しても破裂 しなかった。別な膜タンパク質Qの遺伝情報をもつmRNAを注入した卵母細胞Cでは、細胞膜にこの膜タン パク質Qは発現されたが、Bと同様に破裂しなかった。 この実験で卵母細胞Aは破裂し、BとCは破裂しな かったのは、卵母細胞Aでは大量の水が急速に細胞内に流入したためで、 BとCではそのような水の急速な 流入がなかったためと考えられる。 水の急速な流入を起こした原因は、 細胞内外の浸透圧の差である。 蒸 留水で外液を希釈したために細胞外液の浸透圧が細胞内液の浸透圧に比べて (ア低く)なった。 卵 母細胞Aのみで水の急速な流入が起きたのは、Aの膜にのみ(イタンパク質P ) が発現されたからと 結論できる。 卵母細胞Bが多少膨張したのは (ウ脂質二重膜)を通してゆっくりとした水の流入が あったためである。 ただし、 この実験のみからタンパク質Pが水チャネルそのものであるとは断定できな い。 それは 「①水チャネルの本体は卵母細胞膜にすでに存在していたが機能しておらず、タンパク質Pがそ の水チャネルを活性化した」という可能性を否定できないからである。 これを否定するために次の実験を 行った。 [文4] 1000000 ピーター・アグレらは、赤血球からタンパク質Pを単離・精製し、それを脂質分子と混合して人工膜小胞 をつくった。 この人工膜小胞を等張液中に入れ、 その液にスクロースを加えてかき混ぜた。 この結果、 人 工膜小胞の体積が急速に減少した。 この体積減少の速度は、人工膜小胞に含まれるタンパク質Pの量に比例 した。タンパク質Pを含まない人工膜小胞の体積減少は、ほほゼロであった。 この関係より、タンパク質P の1分子当たりの水分子の透過率 (単位時間当たりに透過した水分子の数) を求めた。 他方、 同一条件下で 赤血球膜を透過する水の量を測り、それを赤血球膜に含まれるタンパク質Pの数で割ってタンパク質Pの1分 子当たりの水分子の透過率を求めた。 こうして求めた2つの透過率はほぼ等しかった。 また、電子顕微鏡で 調べると、 ② 人工膜小胞の膜に組み込まれたタンパク質Pの方向は正方向と逆方向がほは半々であった(図 1B)。 それに対し、赤血球膜ではタンパク質Pはすべて正方向である(図1A)。 ((1) 文1に記述された内容として適当なものを、次のア~エから1つ選び、記号で答えよ。 ア脂質二重膜中の膜タンパク質の向きがそろっていない場合、 膜タンパク質自身が回転して向き をそろえる性質をもつ。 イ人工膜小胞を構成する脂質は、赤血球膜を構成する脂質と大きく構造が異なり、 赤血球膜の脂 質には疎水部が無い。 ウ膜タンパク質が正方向と逆方向を向く理由は、 膜タンパク質自身が回転していることが理由で ある。 しかし、赤血球膜では膜タンパク質の回転が固定されるため、全て正方向を向く。
エ膜タンパク質の向きは、赤血球膜中では向きがそろうが、人工膜小胞中では向きがランダムに なる。 (2) 文1より、 0.1μmとは何mmであるか。 (3)文3より、mRNAを外部から注入することで、卵母細胞Aで発現が過多となったタンパク質の名称を 答えよ。 (4)文3において、卵母細胞Aが破裂した理由として、適当なものを次の選択肢から1つ選び、記号で答 えよ。 ア卵母細胞の外液を3倍量の蒸留水で薄めたため。 イ卵母細胞を72時間、 室温で培養したため。 ウ卵母細胞Aはそもそも弱っていたため。 (5)文3より、 タンパク質Qは、水分子の移動を促進する能力があるといえるか。 (6) 文4より、 人工膜小胞におけるタンパク質Pの向きについて、その特徴を答えよ。 (7)文5より、赤血球と人工膜小胞それぞれについて、単位時間あたりに透過した水分子の数に差はあっ たか。 (8)タンパク質Pによる水分子の移動について、タンパク質Pの膜上での向きは関係あるか。 (9) (8) のように回答した理由を述べよ。 (10) 文中の水チャネルを正式名称で答えよ。
チャネル 膜タンパク質 水分子

解答

✨ 最佳解答 ✨

1正しい記述の選択 これは国語の問題です
ア膜タンパク質が自ら回転して向きを揃えると言う記述がない 誤り
イ人工膜小胞と赤血球膜の脂質の構造の違いについて触れていない 誤り
ウ膜タンパク質が回転することによって向きが決まると言うメカニズムについて言及していない 誤り
よってエ

(2)0.0001mm
( 3)これに関しては自信ないが輸送タンパク質
(4)ア
イ、、、培養時間の長さはすべての卵母細胞に共通する条件であり卵母細胞Aだけが破裂した理由を説明できない
ウ、、、そもそもそんなこと書いてない
(5)直接的に判定するのは難しい
水分子の移動に全く影響を与えない場合を考えると異なるメカニズムで水分子の移動に関わっている可能性があるため
(6)正方向と逆方向の両方の向きで膜に組み込まれていた
(8)ある
(9)水分子が通り抜けられるような穴がありこの穴が内側か外側にあることで水移動の効率が変化する為(これは私の回答です)
(10)アクアポリン

はろろ

ありがとうございます🙇🏻‍♀️‪‪🙇🏻‍♀️‪‪

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