共通テスト生物基礎の細胞の比較｜観察表から共通点と分類の根拠を見つける｜武蔵野個別指導塾

核膜の観察結果と尺度の読みを手がかりに、推測できる範囲を細胞比較で見極めます。

よくあるのは、細胞の観察表の空欄を憶測で埋めたノートを見直す場面です。核が見えなかったという記録を、核が存在しないという結論に変えてしまうと、その後の分類も不確かになります。表の記号が何を意味し、どの方法で調べたかを先に確かめましょう。細胞の共通点と違いを押さえ、図の尺度を使って大きさを求める道筋を練習します。

表から答えるための3つの見方

1つ目は、複数の試料に共通する構造を選ぶ型です。細胞膜、細胞質、DNA、リボソームは原核細胞と真核細胞に共通します。一方、核膜に包まれた核は真核細胞の特徴です。共通点を問う場合は、行ごとの結果を横に追い、すべての対象に当てはまるかを確かめます。

2つ目は、観察結果を根拠に分類できる範囲を選ぶ型です。核膜で囲まれた核を確認できれば真核細胞と判断できます。しかし、通常の観察で核が見えなかったというだけでは、核がないと断定できません。観察方法の限界や、調べた細胞の状態を考える必要があります。資料が存在しないことまで示したのか、単に見えなかったと記録したのかを区別します。

3つ目は、写真や図の尺度から実物の長さを求める型です。画像上の細胞と尺度を同じ単位で測り、その比を実際の尺度に掛けます。図を拡大しても細胞と尺度が同じ割合で変われば、比は変わりません。数字を代入する前に、何が画像上の長さで何が実際の長さかを分けることが出発点です。

核とDNAを別々に見る

細胞膜は細胞の内外を隔て、物質の出入りに関わります。細胞質は核を除く細胞の内部で、リボソームはタンパク質の合成に関わります。DNAは遺伝情報を担います。これらは細胞の比較で、原核細胞にも真核細胞にも目を向けるための共通の手がかりです。

核はDNAを含む領域を核膜が囲んだ構造です。原核細胞には核膜に囲まれた核がありませんが、DNAは存在します。核がないこととDNAがないことは異なります。真核細胞にも核以外の場所にDNAを含む構造があるので、DNAの所在を問う際には問題文で示された範囲を読みます。

図1のように、核膜の有無は分類の分かれ目になり、DNAの有無とは別の項目です。図は細胞の特徴を比べる模式図で、形や構造の大きさは実物の比率を示していません。核膜に囲まれた領域が確認されたという情報と、DNAが確認されたという情報を混ぜずに読み取ります。

植物の細胞には細胞壁や葉緑体をもつものがありますが、植物の細胞がすべて葉緑体をもつわけではありません。葉緑体が見えないことを根拠に植物ではないと決めるのも危険です。また、細胞壁は植物以外の細胞にも見られます。ある構造があるという観察と、その構造からどこまで分類できるかは、別々に考えます。

表の「あり」「なし」「未確認」にも注意してください。「なし」は、その資料で存在しないことが確認された場合の記号として扱います。「未確認」は、存在を確かめていないか、観察しても判定できなかった状態です。未確認をなしに変えるには追加の根拠が必要です。逆に、未確認をありに変えることもできません。

基本例題：尺度を物差しにする

次の表と図は練習のために作った資料です。細胞Aと細胞Bを十分な方法で調べたところ、Aには核膜に囲まれた核があり、Bにはそのような核がありませんでした。どちらにも細胞膜とDNAがあることを確認しています。AとBを原核細胞と真核細胞に分け、その根拠と共通点を答えてください。

また、Aの写真には実際の長さが20 µmを表す尺度が付いています。同じ写真上で尺度は10 mm、細胞Aの長さは30 mmでした。Aの実際の長さを整数の µm で求めてください。写真上では細胞の長さと尺度を同じ向きに測ったものとします。1 mm は1000 µmです。

図2のように、まず写真上の長さどうしを比べます。写真上の30 mmは、尺度10 mmの何倍でしょうか。実際の長さに戻した後で分類の情報も確かめます。

核膜に囲まれた核のあるAは真核細胞です。Bは十分な方法で核がないことまで確認されたので、原核細胞と判断できます。細胞膜とDNAは、この資料で確認された共通点です。BにDNAがあるという結果は、核をもたない原核細胞の特徴と矛盾しません。

実長の計算は、画像上の比を先に求めます。

画像上の細胞の長さ ÷ 画像上の尺度の長さ = 30 mm ÷ 10 mm = 3

細胞の実際の長さ = 3 × 20 µm = 60 µm

答えは60 µmです。比の計算ではmmどうしが打ち消され、3は単位のない数になります。その3倍を実際の尺度20 µmに掛けるため、答えの単位はµmです。30 mmを20 µmで直接割るのでは、写真上と実物の異なる種類の長さを混ぜてしまいます。

答えを元に戻して確かめます。細胞が60 µm、尺度が20 µmなら実物の比は60 ÷ 20 = 3です。画像でも尺度10 mmの3倍は30 mmなので、与えられた長さに戻ります。例えば図が縮小され、写真上で尺度が5 mm、細胞が15 mmになっても、比は3のままです。縮小後も表示された尺度を使えば実長は変わりません。

条件が変わると判断も変わる

次も自作の資料です。細胞PとQについて、特殊な方法を含めて核膜に囲まれた核の有無を調べたところ、Pはあり、Qはなしと確定しました。PとQの両方に細胞膜とDNAが確認されています。別の細胞Rは通常の観察で核が見えませんでしたが、それ以上の調査はしていません。

PとQを原核細胞と真核細胞に分類し、Rについて分類できるか答えてください。さらに、Pの写真上の長さが24 mm、同じ写真の尺度が8 mmで、尺度の表す実長が12 µmのとき、Pの長さを整数の µm で求めてください。

Pは核膜に囲まれた核があるので真核細胞、Qは核がないことが確定しているので原核細胞です。Rは核が見えなかったという情報だけなので、この資料からは原核細胞と真核細胞のどちらかに決められません。QとRの違いは、見えない理由を調べ、存在しないと確定したかどうかにあります。

Pの写真上の比は24 ÷ 8 = 3です。実際の尺度12 µmの3倍なので、Pの実長は36 µmです。逆に36 ÷ 12 = 3となり、写真上で8 mmの3倍が24 mmであることに戻ります。核膜の判定と実長の計算は別の情報を使っているため、片方が未確認でも他方が必ず計算不能になるわけではありません。

例えば、尺度の実長が示されていない画像では、画像上の比までは求まりますが、µmで実長を決めることはできません。拡大率だけが示された場合は、画像上の長さと実物の長さの単位をそろえてから、画像上の長さを拡大率で割ります。紙面の拡大や縮小で元の倍率表示が変わることもあるため、表示された倍率が現在の画像に対応するという条件を確かめます。

間違いの出発点を直す

誤答の例は「核が見えないのでDNAもない」です。原因は核とDNAを同じものとして扱ったことにあります。核は核膜に囲まれた構造であり、DNAは遺伝情報を担う物質です。原核細胞は核をもちませんがDNAをもちます。図3のように、まず核の確認結果とDNAの確認結果を別の欄に戻すと、誤りの場所が見えます。

もう1つの誤答は、未確認の欄を「なし」に変えて共通点を探すことです。たとえば細胞膜があるか調べていない試料を、細胞膜がない試料として扱えば、表にない結論を作ることになります。修正するときは、記録された事実と、教科書で知っている一般的な性質を別に書いてから、問題がどちらを尋ねているかを確かめましょう。

計算では、尺度の数字をそのまま細胞の実長とする間違いがあります。尺度は尺度の線に対応する実長であり、細胞の長さではありません。細胞が尺度線の何倍かを測り、その倍数を尺度の実長に掛けます。また、µmとmmが混在したまま画像上の比を計算すると、単位の変換を落としやすくなります。同じ単位に直してから比を取る方法が確実です。

観察表を読むときは、比較する試料ごとに観察方法が同じかも確認します。一方を核膜まで調べ、もう一方は光学顕微鏡で見ただけなら、両方の「見えない」を同じ強さの証拠として扱えません。資料が検出できる範囲を示していれば、その条件を答案の根拠に添えます。

図の実長を測る際も、細胞の端がどこか不明瞭なら測定値に幅が生じます。今回の例題は端と尺度を明確に指定した計算用資料です。実際の画像で端を定められない場合、読み取れた桁を超えて長さを断定せず、尺度や画像の条件を確かめ直します。長さだけから原核細胞か真核細胞かを決めることもできません。

練習：表と画像を切り分ける

次の資料はすべて練習用に作ったものです。各問の条件の範囲で答え、必要な数値は整数で表してください。

問1

細胞CとDを十分に調べると、Cには核膜に囲まれた核があり、Dにはそれがないと確定しました。両方にDNAと細胞膜を確認しています。CとDの分類、および表から言える共通点を2つ答えてください。

問2

細胞Eの画像上の長さは42 mm、同じ画像にある尺度の長さは14 mmです。尺度は実際の18 µmを表します。細胞Eの実長を整数のµmで求めてください。また、答えを画像上の長さに戻して確かめてください。

問3

細胞Fの画像上の長さは16 mmで、現在の画像に対応する倍率は400倍と明記されています。1 mm = 1000 µmとして、実長を整数のµmで求めてください。倍率が不明な複写画像しか残っていない場合、同じ測定値から実長を決められるかも答えてください。

問4

細胞Gは通常の光学顕微鏡で核が見えませんでした。細胞Hでは核膜に囲まれた核が確認されました。GとHの分類について、資料から判断できることと、まだ判断できないことを説明してください。Gについて核の不存在を確かめる追加調査は行っていません。

練習の答えと戻し方

問1。Cは真核細胞、Dは原核細胞です。共通点はDNAと細胞膜です。表の両行に「確認」とあるものを選びます。Cには核があり、Dにはないので、核は共通点には入りません。DにDNAがあるという条件を答案に戻すと、核のない細胞にもDNAがあるという説明と一致します。

問2。画像上の比は42 ÷ 14 = 3です。実長は18 × 3 = 54 µmとなります。54 ÷ 18 = 3ですから、尺度14 mmを3倍すると42 mmに戻ります。尺度と細胞の比が画像上と実物で同じであることを使った計算です。尺度の18 µmを細胞そのものの長さと取り違えないようにします。

問3。16 mm ÷ 400 = 0.04 mmです。0.04 × 1000 = 40なので、実長は40 µmです。40 µmを400倍すると16000 µm、つまり16 mmとなり、問題の画像上の長さに戻ります。倍率が不明な複写画像では、16 mmが実長の何倍なのか決められません。対応する尺度などの追加情報がなければ、実長は決められません。

問4。Hは核膜に囲まれた核が確認されたため真核細胞です。Gは核が見えなかっただけなので、原核細胞とも真核細胞とも決められません。Gの核がないと確定した場合には原核細胞と判断できますが、その確認は問題文にはありません。Hについて確認された事実をGに移さず、それぞれの資料に戻して答えます。

手元に残す4行

原核細胞にもDNAと細胞膜があります。
核膜に囲まれた核は真核細胞の特徴です。
見えないという記録と、存在しないという結論を分けます。
実長は画像上の比に尺度の実長を掛けて求めます。

つまずいた箇所を見つける

表の問題で迷ったら、結論の横に根拠の行と記号を書き添えてみましょう。空欄を根拠にしているなら、追加情報が必要な箇所です。個別指導で確認する場合は、核膜の有無とDNAの有無を別の欄に書いてもらい、どの記録から分類したかを一緒にたどります。

実長の計算が合わないときは、画像上の細胞と尺度に同じ単位を付けたか、その比を実際の尺度に掛けたかを確認します。最後に答えを尺度で割り、画像上の長さに戻せるかを試します。根拠と計算を元の資料へ戻すと、細胞の比較で言える範囲が明確になります。