第3章「生物の体内環境」

「高校生物基礎」二次応答のグラフと拒絶反応の実験の問題の解き方

今回は、「生物基礎」の第3章“生物の体内環境”に登場する二次応答のグラフと拒絶反応の実験の問題の解き方を紹介します。演習問題を用意しているので、解いてみてテスト対策をしましょう。解説もわかりやすく努めているので、是非学んでください。

なお、免疫の習熟度に不安がある方は、先にこちらの記事を読んでみると勉強になると思います。

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では、今回の問題演習を始めましょう。

演習問題

では、まず問題を解いてみましょう。下のスライド1が問題用紙になります。標準解答時間は問題①で5分、問題②で10分です。15分経っても解けなかった場合は、解答と解説を見ましょう。

スライド1:二次応答のグラフと拒絶反応の実験の問題スライド1:二次応答のグラフと拒絶反応の実験の問題

解き具合はいかがだったでしょうか。入試を受けるレベルに到達できているならば、問題①の作図は即答で、問題②も知識がある前提で考察を行うことができます。今回解答することができなかったとしても、以下の解説を読んで復習をして、次回に備えるとよいと思います。

解答

解答は、下のスライド2にまとめたのでチェックしてみてください。わからなかったところは、さらに下の解説をチェックしてみましょう。(※ただし問1については異論があるので解説を参考にしてください。)

スライド2:二次応答のグラフと拒絶反応の実験の問題の解答スライド2:二次応答のグラフと拒絶反応の実験の問題の解答

解説

問題①.典型的な作図なのであっさり解いてしまおう!

この問題は知識問題and作図問題です。作図なので初見では抵抗がありますが、典型問題なので今回で解き方を理解するとよいでしょう。

二次応答では記憶細胞がはたらくことによって、一次応答に比べて“速やかにかつ強力に”免疫反応が起きます。なので、今回の問題に照らし合わせると、一度目よりも素早くかつ大量に抗体をつくっていることが示されているグラフを作図する必要があります。つまり、

  1. 素早く:抗体の量が最大値になる時間が短い
  2. 大量に:一次応答よりも最大値が著しく高い

という要素が必要になります。この2点が満たされていれば完答であり、細やかなグラフの書き方には特に問題はありません。強いて言えば、“二次応答はしばらく続くので急激にグラフを下げないこと”に気を付けておけばよいでしょう。

【今回のポイント】

二次応答のグラフを作図する問題は典型問題なので、理解さえしておけば二度目以降は解けるようになるでしょう!

問題1.簡単だけど、実は奥深い問題

この問題は知識問題です。拒絶反応は細胞性免疫によって起こると知っておくだけで解くことができる問題でした。

大学受験生物では、拒絶反応は細胞性免疫で起こると答えることがよくあります。しかし、”細胞性免疫だけではなく、自然免疫や体液性免疫も関わっている”という感じの記述が資料集(スクエア)やシンプル生理学という専門書でありました。もっと正確に言うと、ヘルパーT細胞が重要な役割を持っているそうです。

管理人の調べが甘いのかもしれませんが、この問題は良問とは言えない問題なのかもしれません。大学入試では最新の生物学的に誤った内容でも正解である場合が稀にあります。例えば、高校生物で工業暗化は適応進化だと習いますが、現代の生物学ではそれは誤りだということがわかっています。なんにしろ、入試でよく見受けられる問題なので出題させてもらった次第です。

“拒絶反応は細胞性免疫で起こる”ととりあえず覚えておくのはよいが、実際はそうではないかもしれないので、問題によって考え方を柔軟にした方がよいだろう。

問題2.実際の二次応答が文章化されていただけ!

この問題は知識問題です。実験内容とその結果が“二次応答”そのものなので、簡潔に“二次応答が起きたため”と答えるだけで正答でした。

改めて解説しておくと、二回目の移植編の脱離までの日数が短いことから、“二次応答が起きたため”と判断してよいです。もちろん、二度目の皮膚移植も、同じ系統Bのマウス由来だったことが、“二次応答”と答える判断材料になります。

【今回のポイント】

マウスで二次応答の結果が出る例として、“同じ系統の皮膚を二度目も移植する”というものがある。

問題3.実験④と⑤の対照実験を紐解こう!

この問題は実験考察問題です。とは言っても、今回は比較的わかりやすい対照実験だったと思います。

実験④と実験⑤を対照実験と捉えると、次のような表をまとめることができます。

実験④実験⑤
実験の違いT細胞を接種B細胞または抗体を接種
拒絶反応起きた起こらなかった

このことから、拒絶反応を起こした細胞はT細胞だと判断できます。

なお、実験④と⑤の内容は、「シンプル生理学改訂第5版:南江堂出版」のp.176を参考にしました。実験④と実験⑤のようなことから、“T細胞に拒絶反応を起こす能力がある”と判断するのがセオリーであるようです。ただ、詳しい拒絶反応のしくみは、現在でもまだ研究中であるようです。

【今回のポイント】

2つの実験を比較するとき、つまり対照実験を見るときは、2つの実験手法の違いが実験結果の違いに反映されていると考えるのがよいでしょう。

問題4.考察だけど胸腺の知識を活かして答えよう!

この問題は知識問題and実験考察問題です。記述式なので難易度が高いように見えますが、“胸腺は未熟なT細胞を成熟したT細胞に分化させる器官”だという知識があると簡単に解くことができます。

実験⑥の内容も対照実験なので、やはり表にまとめてみます。

最初の実験次の実験
実験内容の違い胸腺を移植していない胸腺を移植した
実験結果の違い拒絶反応なし拒絶反応あり

この表を見ると、生まれつき胸腺がないマウスでも、胸腺を移植すると拒絶反応が起こることがわかります。また、問5から拒絶反応を起こした細胞はT細胞だとわかっています。もし、知識として胸腺がT細胞の成熟だと知っていれば、生まれつき胸腺がなくても移植されれば拒絶反応が起こると推測できます。よって、その通りに、“胸腺は未熟なT細胞を成熟したT細胞に分化させるはたらきを持つ器官”だと答えればよいでしょう。

今回のポイント

今回に限らず、実験考察問題は知識で解ける場合があるので、やはり教科書の内容は熟知しておくことをおすすめします。

総括

解説をつくっていると、文系の生物基礎選択者にとっては少し難易度が高かったかなと感じました。作図や実験要素、記述要素が難易度を高くしていたことは、言うまでもありません。しかし、このテーマとしては標準的な問題なので、今回解けなかった人もここで勉強して今後の役に立ててほしいと思います。

定期試験でも模試でも入試でも、ある程度は定番問題をクリアしておく方がよいと思っています。基礎が固まっていなければ応用は身に付かないと管理人は感じているからです。とは言っても定番問題をすべてクリアしようとすると膨大な時間がかかるので、やはり日常的な学習で補完していくことが一番でしょう。勉強は本当に大変ですが、一歩一歩着実に頑張っていきましょう。

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