【生物】共通テスト・入試生物の解き方を図解で総まとめ—問題の型・実験考察の読み方・計算問題・論述｜武蔵野個別指導塾

酵素反応のグラフ、検定交雑の計算、代謝経路の論述を通して、入試生物で必要な条件整理と根拠の示し方を学べます。対照実験の読み方から時間配分、家庭での復習まで確かめましょう。

よくあるのは、合唱コンクールの練習の合間の音楽室で、生物の問題集を開き、酵素という語には見覚えがあるのに、実験条件の長い文章を前に手が止まるという場面です。「用語は覚えたはずなのに、なぜ選択肢を選べないのだろう」と感じるかもしれません。そこでは知識が足りない場合だけでなく、知っていることと問題文で新しく与えられたことを分けられていない場合もあります。

入試生物を解くときは、まず問われていることを言葉にし、比較できる実験を選び、結果に合う説明を作ります。長い文章を全部暗記する必要はありません。どの条件を変え、何を測り、どの結果を根拠にするかが決まれば、読む場所にも計算の意味にも見通しがつきます。

ここでは知識、実験考察、計算、論述という問題の型を、具体的な問題でつなぎます。正解を見て納得するところから、自分の解答に根拠を添え、残った時間に応じて次の行動を選べるところへ進みましょう。

この単元で身につけること

• 問題の型を見分けます。用語を答えるのか、実験結果を比較するのか、数値を求めるのか、理由を書くのかを先に確かめると、必要な作業を選べます。
• 実験の条件を整理します。調べたい要因、測定する量、そろえる条件を分け、どの実験どうしを比較すると問いに答えられるかを示します。
• 図表を文章に直します。軸の量と単位を読み、同じ横軸の値で比較するのか、時間に対する変化を読むのかを区別します。
• 計算の分母を説明します。割合や組換え価を求めるときに、何を全体とし、何をその一部とするかを決めてから式を立てます。
• 論述を根拠で組み立てます。条件、観察された結果、その結果から考えられるしくみを結び、結果だけでは断定できないことも区別します。
• 解く順序と復習の内容を調整します。手が止まった原因を残し、次に取り組む作業を具体的に決めます。

生物基礎で学んだ細胞や遺伝情報の知識に、高校の生物で扱う酵素、遺伝子の組換え、代謝経路を重ねると、未知の実験も既知のしくみと結びつけて読めます。

基本の考え方

問いと根拠を先に対応させます

知識問題は、教科書で学んだ用語やしくみを正しく使えるかを問う問題です。ただし、知っている語が含まれる選択肢を探すだけでは不十分です。たとえば「酵素は反応の前後で消費される」という文は、酵素という語が正しくても、その性質の説明が違います。文の主語と、それについて述べている内容を組にして確認します。

実験考察問題は、与えられた条件と結果を根拠にして、結論や次の実験を考える問題です。登場する生物の名前が初めてでも、問題文に必要な性質が説明されていれば、その説明を使って進められます。未知の名前を覚えていないことと、問題が解けないことを同じにしないようにします。

計算問題では、公式を覚えているだけでなく、その公式を使える条件を見ます。組換え価なら、どの子の表現型がどの配偶子に対応しているのか、親型と組換え型をどう区別するのかが先です。論述問題では、結論を述べるだけでなく、その結論を支える比較やしくみを文章で示します。これらの型は別々の大問に分かれるとは限らず、同じ実験について計算と論述が続く場合もあります。

図1のように、読む順序を「問い、条件、結果、根拠、解答」と整理しておくと、知識の多さに頼らずに作業を進められます。実際には途中で条件に戻ってもかまいません。矢印は読み直しを禁じる順番ではなく、解答に必要な要素を落とさないための目印です。

最初に設問の末尾を読み、「最も適当なもの」「適当でないもの」「理由」「数値」など、求められる形を確認します。そのあとで本文に戻り、条件や結果の横に短い印を付けます。選択肢を先に読むと予想を持てる場合もありますが、その予想に合う部分だけを本文から拾わないように、最後は必ず実験結果へ戻ります。

対照実験は何を比べるためのものかを考えます

対照実験とは、ある要因の影響を調べるために、比較の基準になる条件を設けて行う実験です。実験者が意図して変える要因を独立変数、その変化に応じて測る量を従属変数といいます。それ以外で結果に影響しそうな条件は、できるだけそろえます。用語だけを覚えるより、「変えるもの、測るもの、そろえるもの」と書き分けると整理しやすくなります。

酵素の反応にある物質が及ぼす影響を調べるなら、物質を加えるかどうかが変える条件で、一定時間に生じる生成物の量が測定する量の候補です。酵素の量、基質の濃度、温度、pH、測定時間などをそろえます。基質とは、酵素が作用する相手の物質です。比較する群で温度も違っていたら、結果の差を加えた物質だけの影響として説明することはできません。

物質を溶液として加える場合には、溶媒や加える液量の影響も考えます。対照群にはその物質を含まない同じ溶媒を同量加えるなど、調べたい要因以外の差を小さくします。ただし、問題文にない処理を実施したことにしてはいけません。書かれていない条件が結論に関わるなら、「この条件が同じであることが必要」と区別して考えます。

対照はいつも「何も加えない群」とは限りません。目的によって、正常に反応することを確認する群や、反応が起こらない基準となる群も使います。どの群を対照と呼ぶかを先に固定するより、調べたい差に対応した比較の組を選ぶことが大切です。また、反復とは同じ条件で測定を繰り返すことで、結果のばらつきを確かめる助けになります。平均が違っていても、ばらつきや反復について資料がなければ、差の確かさまで強く断定しないようにします。

図表の読み取りと時間配分を結びつけます

グラフを開いたら、横軸、縦軸、単位、凡例の順に確かめます。凡例は、線の色や記号がどの条件を表すかを示す部分です。縦軸が生成物の総量なら、曲線の高さはその時点までにできた量を表します。反応の速さを知りたいときは、同じ時間幅でどれだけ量が増えたかを見ます。高さと増え方は別の情報です。

表でも同様に、列見出しだけでなく、数値が割合なのか個数なのかを読みます。割合を比べる場合は分母が同じとは限りません。実験群の生存率が高くても、実験を始めた個体数が違えば、生存した個体の実数の大小は割合だけでは決まりません。答える前に、設問が率を問うのか数を問うのかへ戻ります。

時間配分は、すべての問題を同じ速さで解こうとすると崩れやすくなります。まず問題全体を見て、すぐ根拠を示せる設問、条件整理が必要な設問、現時点で方針が立たない設問を見分けます。初めに着手した大問でも、後半で手が止まったら、そこまでの条件整理を残して別の設問に進めます。前の小問の答えを使う設問かどうかは確認が必要です。

途中で保留するときは、「組換え型は特定できたが分母が未確認」「比較すべき群がまだ決まらない」など、止まった箇所を短く残します。戻ったときに文章全体を最初から読み直す負担が減ります。最後には解答の転記、単位、否定形の設問、論述の主語を確認する時間を残します。自分に合う区切りは、問題演習で実際にかかった時間と止まった理由を記録して調整します。

例題で解き方を確かめる

例題1　知識の正誤を文の形で判断します

次の文のうち、正しいものを1つ選びます。ア「酵素は反応を進めるたびに消費される」。イ「酵素は反応に必要な活性化エネルギーを小さくする」。ウ「基質が同じなら、温度が違っても酵素反応の速さは必ず同じである」。ここで活性化エネルギーとは、化学反応が進み始めるために必要なエネルギーの山に相当するものです。

1. 各文で問われる性質を分けます。アは反応前後の酵素、イは反応を速めるしくみ、ウは温度の影響を述べています。全部を「酵素の問題」と一括りにしないためです。
2. アを確認します。酵素は触媒として働き、触媒作用そのものによって反応のたびに消費されるわけではありません。細胞内で酵素自体が分解されることとは区別します。
3. イとウを確認します。活性化エネルギーを小さくするというイは正しい説明です。温度は酵素反応の速さに影響し、高温では立体構造が変わって働きが失われることもあるため、ウの「必ず同じ」は誤りです。

答え：イです。

選択肢の「必ず」「すべて」「のみ」は、誤りと決めつける印ではなく、条件を厳しく確認する印にします。イの説明も、酵素が反応全体で放出されるエネルギーを増やすという意味ではありません。似た語を見つけたあとに、何が小さくなるのかまで読めると判断が安定します。

例題2　生成物の量から反応の速さを求めます

同量の酵素と同濃度の基質を用い、物質Xを加えないA群と、加えたB群で生成物の量を測りました。溶媒の量、温度、pHなどはそろえています。測定開始時の生成物は0 µmolで、1 min、2 min、3 min後の量は、A群で4、8、12 µmol、B群で2、4、6 µmolでした。測定した時間内では生成物の量は時間に比例したものとします。開始から3 minまでの平均の反応速度と、この結果から直接いえることを答えます。

図2のように、両群の時間目盛りと量の目盛りをそろえると、同じ時間で生じた量を比べられます。µmolは物質量の単位で、1 µmolは0.000001 molです。ここでは縦軸が速度ではなく量である点に注意します。

1. 比較する条件を確認します。A群とB群では物質Xの有無を変え、その他の条件をそろえているため、Xを加えた影響を調べる比較になります。
2. 量の増加を時間で割ります。平均の反応速度は「生成物の増加量 ÷ 経過時間」で求めます。A群は（12 − 0）÷ 3 = 4 µmol/min、B群は（6 − 0）÷ 3 = 2 µmol/minです。
3. 結論の範囲を決めます。B群の速度はA群の2 ÷ 4 = 0.50倍なので、この実験条件ではXを加えると測定された平均の反応速度が半分になっています。ただし、この結果だけではXの結合部位や阻害の種類までは特定できません。

答え：A群は4 µmol/min、B群は2 µmol/minで、この条件ではXを加えた群の平均の反応速度は加えない群の半分です。

時刻3 minの12 µmolという値を、そのまま反応速度として書くと単位も意味も違ってしまいます。また、長時間後に曲線が水平に近づく別の実験では、基質の減少などの影響も考える必要があります。今回の直線関係を、測定していない時間まで延ばして結論にしないようにします。

例題3　検定交雑から組換え価を求めます

2つの遺伝子について、対立遺伝子Aはaに、Bはbに対してそれぞれ顕性であり、表現型から区別できます。AB/abという組合せで染色体に遺伝子を持つ個体と、ab/abの個体を交配しました。AB/abは、一方の相同染色体にAとB、他方にaとbがあるという表記です。生まれた子は、両方の顕性形質を示すものが420個体、両方の潜性形質を示すものが400個体、Aに対応する顕性形質だけを示すものが90個体、Bに対応する顕性形質だけを示すものが90個体でした。どの遺伝子型も生存率は等しいものとして、観察結果から組換え価を求めます。

検定交雑とは、調べたい個体を潜性ホモ接合体と交配することです。今回の相手はabという配偶子だけを作るので、子の表現型から、調べたい個体が作った配偶子の種類を読み取れます。組換え価は、全体に占める組換え型の割合を百分率で表した値です。

1. 親型を決めます。もとの染色体の組合せがABとabなので、ABとabが親型、AbとaBが組換え型です。数の大小だけでなく、与えられた染色体上の組合せを根拠にします。
2. 子と配偶子を対応させます。420個体はAB、400個体はab、90個体ずつの2群はAbとaBに対応します。相手の配偶子がabにそろっているため、この対応ができます。
3. 分子と分母を求めます。組換え型は90 + 90 = 180個体、全体は420 + 400 + 90 + 90 = 1000個体です。組換え価は180 ÷ 1000 × 100 = 18％となります。

答え：組換え価は18％です。

この18％を「18％の細胞で染色体の乗換えが起きた」と読み替えることはできません。ここで数えているのは子に反映された配偶子の型の割合です。また、普通の交配の表現型比に、そのまま同じ計算を当てはめないようにします。どの個体がどの配偶子に対応するかを判別できることが、今回の計算の前提です。

例題4　実験結果から論述を組み立てます

ある細胞では、物質Pから物質Qができ、Qから物質Rができる経路があります。この経路以外ではRは作られず、Rは増殖に必要です。外から加えたQとRはいずれも細胞内で利用でき、添加による別の影響はないものとします。正常な細胞はPだけを含む培地で増殖します。ある変異体は同じ培地では増殖しませんが、Qを加えてもRを加えても増殖しました。経路中の反応のうち、変異体で働きが失われたと考えられる反応と、その理由を説明します。培地は、細胞を育てるために栄養分などを含ませたものです。

1. 与えられた経路をP → Q → Rと書きます。物質名に意味を想像して補うのではなく、問題文の順序を確定するためです。
2. Qを加えた結果を読みます。QからRが作れれば増殖できるので、Qを加えて増殖したことは、QからRへの反応が働くという説明と合います。
3. Pだけの場合と比べます。Pだけでは増殖せず、Qを加えると増殖するため、PからQへの反応に問題があると考えます。ただし、Pの取り込みの異常などは実験結果だけでは区別しきれないので、設問の「経路中の反応」という範囲を守ります。
4. 結論と根拠をつなげます。「増殖したから」だけでは比較が抜けるので、何を加えたときに増殖し、そのことがどの反応を示すかまで述べます。

答え：PからQへの反応と考えられます。Pだけでは増殖しませんが、Qを加えるとQからRを作って増殖できるためです。

この解答は、与えられた前提のもとで反応の位置を説明しています。特定の酵素の遺伝子にどんな変化が起きたか、酵素が合成されないのか働きが低下したのかまでは決まりません。論述で詳しい言葉を足すときほど、その言葉を支える資料があるかを確かめます。

つまずきやすいところと直し方

誤り1　複数の条件が違うのに原因を1つに決めます

誤った書き方は、「Xを加えて温度も高くした群で生成物が減ったので、Xが酵素反応を抑えた」です。どこが違うかというと、Xの影響と温度の影響を分ける比較がありません。条件を変えたこと自体が悪いのではなく、その実験どうしだけでは原因を分離できないことが問題です。

正しい書き方は、「Xの影響を調べるには、温度などをそろえ、Xの有無だけが異なる群を比較する」です。複数の温度とXの有無を組み合わせた資料なら、まず同じ温度の中でXの有無を比較します。そのあとに、Xの影響が温度によって変わるかを考えます。一度に表全体を読むより、比較の組を1つずつ定めるほうが根拠を説明しやすくなります。

誤り2　割合の分母から一部の群を落とします

誤った書き方は、例題3で「組換え価は180 ÷ 820 × 100」です。どこが違うかというと、820個体は親型だけの数で、観察された子の全体ではありません。この式は組換え型の数を親型の数と比較するもので、全体に占める割合を表していません。

正しい書き方は、「全個体数は親型と組換え型の合計なので、180 ÷ 1000 × 100 = 18％」です。式の下に「一部 ÷ 全体」と言葉で書き、全体に入れるべき分類をすべて足したかを確認します。計算機で割り算をやり直しても、分母の意味が違えば直りません。計算ミスと立式のミスを分けて復習しましょう。

誤り3　結果の言い直しだけで理由を終えます

誤った書き方は、例題4で「Qを加えると増殖したので、Qが必要です」です。どこが違うかというと、増殖に直接必要とされたRと、その前段階のQを区別せず、PからQへの反応のどこが問題なのかも説明できていません。実験の結果を写しただけでは、問われた反応を示したことになりません。

図3のように、PからQへの反応が進まない経路にQを補うと、それより後の反応を使ってRを作れる、という関係をたどります。図の赤い印は検討している反応の不調を表し、遺伝子の変化そのものを描いた印ではありません。

正しい書き方は、「Qの添加で増殖が回復するため、QからRへの反応は働き、PからQへの反応が進まないと考えられる」です。観察、経路、結論をこの順でつなぐと、推測の飛躍を点検できます。ただし、設問が結果だけを求める場合はしくみの説明を足す必要はありません。論述を長くするのではなく、問いに必要な要素をそろえます。

練習問題

練習1

物質Yが酵素反応に及ぼす影響を調べます。A群はYなしで20 ℃、B群はYありで30 ℃、C群はYなしで30 ℃とします。酵素量、基質濃度、pH、溶媒とその量、測定時間はすべて同じです。30 ℃でYを加える影響を調べるには、どの2群を比較しますか。また、A群とB群だけを比較する場合の問題点を書きます。

練習2

生成物の量を測ると、開始時に0 µmol、2 min後に10 µmol、4 min後に14 µmolでした。0〜2 minと2〜4 minの平均の反応速度をそれぞれ求めます。また、4 min時点の量が2 min時点より多いことから、「後半のほうが反応が速い」といえるか説明します。

練習3

例題3と同じAB/abとab/abの検定交雑を行いました。AB、ab、Ab、aBの配偶子にそれぞれ対応する子の数は、360、340、50、50個体でした。生存率は遺伝子型によらず等しいものとし、親型と組換え型を示したうえで、組換え価を求めます。

練習4

例題4と同じP → Q → Rの経路と前提を用います。別の変異体はPだけの培地では増殖せず、Qを加えても増殖せず、Rを加えると増殖しました。経路中で働きが失われたと考えられる反応と、その理由を書きます。また、この結果からPからQへの反応が正常に働くと断定できるかも考えます。

答えと解説

練習1：B群とC群です。温度が30 ℃でそろい、Yの有無を比べられるためです。A群とB群はYの有無と温度の両方が違うので、差がどちらの要因によるものかを、この比較だけでは区別できません。対照を選ぶ基準は、群の名前や表の並び順ではなく、問いに対応する条件の差です。

練習2：0〜2 minは（10 − 0）÷ 2 = 5 µmol/min、2〜4 minは（14 − 10）÷ 2 = 2 µmol/minです。後半のほうが速いとはいえず、この時間幅での平均の反応速度は後半のほうが小さくなっています。生成物の累積量が増えていても、同じ時間あたりの増加量は小さくなることがあります。

練習3：親型はABとab、組換え型はAbとaBです。全体は360 + 340 + 50 + 50 = 800個体、組換え型は100個体なので、100 ÷ 800 × 100 = 12.5％です。2種類ある組換え型の片方だけを分子に入れないようにし、答えを観察された子に基づく値として読みます。

練習4：QからRへの反応が働かないと考えられます。Qを加えても増殖せず、Rを直接補うと増殖するためです。Rの添加で増殖できることは確認できますが、PからQへの反応については正常と断定できません。後の反応が止まっていれば、前の反応が働く場合も働かない場合も、Pだけで増殖できない結果になり得るからです。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

ここで扱った条件整理は、光合成で光の強さを変える実験、植物ホルモンを与える実験、個体群の変化を調べる観察などにも使えます。ただし、野外での観察では条件を実験室のようにそろえられない場合があります。2つの量が一緒に増減する関係が見えても、一方が他方の原因と直ちに決めず、別の環境要因の影響も考える姿勢につながります。

家庭では、次の2つをそれぞれ5分ほどで試せます。1つ目は、解き終えた実験問題を閉じる前に、「変えた条件、測った量、比べた群」を紙に1行ずつ書くことです。書けない箇所だけ本文に戻れば、読み落とした部分がはっきりします。2つ目は、論述の自分の解答に、結果を示す部分としくみを説明する部分で違う印を付けることです。結果だけ、または知識だけになっていたら、両者をつなぐ文を補います。

個別指導で確かめるときは、計算が止まったなら分数の分母の意味まで、論述が止まったなら図の矢印が表す反応まで戻ります。保護者がお子さまの説明を聞くときも、正解番号より「どの2つを比べたのか」を尋ねると、理解している箇所を確かめやすくなります。

まとめ

生物の問題文に見慣れない物質名があっても、条件と結果の関係まで新しいとは限りません。解答の根拠にした数値や比較の組を示せれば、迷った選択肢のどこが違うのかも説明できます。間違えた問題は正解を写して終えるのではなく、どの条件を見落とし、どこから結論を広げすぎたかを残しておきましょう。

酵素の働きも遺伝子の組換えも、答えを支えるのは用語の数ではなく、その用語を実験の条件と結びつけた説明です。