電通大 情報理工学研究科 基盤理工学専攻 専門科目（分子生物学・生物化学・細胞・神経生物学） 2022年度 院試 解答例・解説

情報の向きと例外を分けて書く

セントラルドグマの答案では、複製、転写、翻訳を一列に並べるだけでは不十分である。重要なのは、タンパク質配列から核酸配列へ情報が戻る経路を通常は認めない、という情報の向きである。逆転写は RNA から DNA への流れなので例外に見えるが、タンパク質から核酸へ戻るわけではない点も押さえておくとよい。

リーディング鎖とラギング鎖は酵素の方向性から決まる

丸暗記で「連続」「不連続」とだけ書くと、向きの説明が弱くなる。DNA ポリメラーゼが $5'\to3'$ にしか伸長できないこと、鋳型鎖は逆平行であること、複製フォークが動くことをつなげると、なぜ片側だけ Okazaki 断片を作るのかが自然に導ける。

クロマトグラフィーは何が違うかで選ぶ

分離法の選択では、まず対象どうしの差を見抜く。分子量が同じならサイズでは分けにくく、電荷差や疎水性差を見る。等電点が近ければイオン交換では分離能が落ちるため、分子量差があればサイズ排除を使う。この対応関係を理由つきで書くことが採点上の要点である。

構造解析は階層と試料条件を意識する

$\beta$ シートの説明は「板状」といった印象語ではなく、主鎖水素結合、鎖の向き、側鎖の交互配置を書くと構造の答案になる。三次・四次構造解析では、X 線結晶構造解析、NMR、クライオ電子顕微鏡などが候補になるが、名称だけでなく試料をどう測り、何が得られるかまで述べるとよい。

安静膜電位は濃度勾配の維持と瞬間の透過性を分ける

Na$^+$/K$^+$ ATPase は勾配を作り直す長期的な装置であり、安静膜電位の近い値を直接決める主役は、その瞬間に透過性の高い K$^+$ である。この二つを分けて書くと、静止膜電位、活動電位、疲労の説明がつながる。

興奮収縮連関は時系列で整理する

膜電位変化、筋小胞体からの Ca$^{2+}$ 放出、トロポニンへの結合、架橋サイクル、張力発生という順番で書くと答案が安定する。図の曲線では膜電位が最も早く、Ca$^{2+}$ 上昇がそれに続き、張力はさらに遅れて立ち上がる。この遅れは、化学的な結合変化と機械的な力発生を挟むためである。

強縮は Ca2+ が下がり切らないことから説明する

刺激頻度が低いと、刺激ごとに Ca$^{2+}$ が上がってから十分に回収され、単収縮として分かれる。頻度が上がると Ca$^{2+}$ が基線まで戻る前に次の刺激が来るため、トロポニンに結合した Ca$^{2+}$ の効果が重なり、張力が加重する。十分高頻度では収縮が融合して強縮になる。

疲労は一つの物質だけで説明しない

長時間の高頻度刺激後に張力が下がる理由は、ATP が完全に尽きるからだけではない。細胞外 K$^+$ 上昇で興奮性が落ちる、筋小胞体の Ca$^{2+}$ 放出が弱まる、無機リン酸や酸性化で架橋サイクルや Ca$^{2+}$ 感受性が変わる、という複数の段階が同時に効く。設問が 3 行程度なら、代表的な二、三段階を因果でつなぐとよい。