理学療法士問題表示
理学療法士国家試験
生理学(その他)
解説
細胞小器官の中でATPを合成するのはミトコンドリアです。ミトコンドリアは細胞のエネルギー源として働き、ATPを生成することで細胞の機能を維持します。
選択肢別解説
小胞体はATPの合成には関与していません。主な機能は脂質成分やステロイドの合成、カルシウム貯蔵などです。
中心小体はATPの合成には関与していません。主な機能は細胞分裂の際に細胞の両極に移動し、分裂の開始に関わる役割を果たします。
ゴルジ装置はATPの合成には関与していません。主な機能は細胞表面の多糖類被覆を合成することです。
リソゾームはATPの合成には関与していません。主な機能は細胞内に侵入した異物や代謝物を分解し、処分することです。
ミトコンドリアは細胞のエネルギー源として働き、ATPを生成することで細胞の機能を維持します。そのため、ATPを合成する細胞小器官として正しい選択肢です。
解説
遺伝情報伝達は、DNAからmRNAへの転写、mRNAからtRNAを介してアミノ酸への翻訳というプロセスが含まれます。この問題では、遺伝情報伝達に関連する事項について正しいものを選ぶことが求められています。
選択肢別解説
染色体のDNAは二重鎖らせん構造をしているため、選択肢1は誤りです。三重鎖らせん構造は存在しません。
選択肢2は誤りです。DNAからtRNAへ塩基配列が転写されるのではなく、DNAからmRNAへ塩基配列が転写されます。tRNAは、mRNAの塩基配列をアミノ酸に置換する操作を行います。
選択肢3は誤りです。リボソームRNAではなく、mRNAがスプライシングを受けます。スプライシングは、mRNAの転写時に不要なものを取り除く作業のことです。
選択肢4は正解です。mRNAの3つの塩基の組合せ(コドン)がアミノ酸を決定します。これにより、mRNAの塩基配列がアミノ酸の並びに翻訳され、タンパク質が合成されます。
選択肢5は誤りです。蛋白へ翻訳されるのは、ゲノム上のエキソンの遺伝情報です。イントロンの遺伝情報は、スプライシングによって除去され、翻訳されません。
解説
酸塩基平衡は生体内でのpHの維持を指し、腎臓と肺が主に調整しています。正常の動脈血のpHは7.4であり、アシドーシスとアルカローシスはそれぞれpHが低い状態と高い状態を指します。呼吸性と代謝性の違いは、原因が肺の換気異常か、それ以外の代謝異常かによります。
選択肢別解説
正常の動脈血のpHは7.4であり、6.4ではないため、選択肢1は間違いです。生体の細胞が適切に活動するためには、pHの維持が重要であり、腎臓と肺がその調整を行っています。
嘔吐では、胃液を大量に失うことにより体液がアルカリ性に傾くため、代謝性アルカローシスになります。選択肢2は代謝性アシドーシスとなっているため、間違いです。
過換気では、PaCO2(動脈血中の二酸化炭素分圧)が低くなり、呼吸性アルカローシスになります。選択肢3は正しいです。肺気腫や喘息などの呼吸不全により、呼吸性アシドーシスになることもあります。
呼吸性アルカローシスや代謝性アルカローシスでは、尿はアルカリ性になります。選択肢4は尿が酸性になると記載されているため、間違いです。呼吸性アシドーシスや代謝性アシドーシスでは、尿が酸性になります。
代謝性アシドーシスでは、Kussmaul呼吸がみられます。選択肢5は代謝性アルカローシスとなっているため、間違いです。Kussmaul呼吸は、規則的な持続性の深呼吸でPaCO2を低下させるために深い努力性呼吸となり、換気量が増加します。
解説
唾液分泌に関する正しい選択肢は、糖質を分解するという選択肢5です。唾液は1日の分泌量が約1,000~1,500 mLであり、分泌速度が増すとpHが上昇し、加齢により分泌量は減少します。また、唾液分泌中枢は視床下部にあります。
選択肢別解説
選択肢1は誤りです。正常人の1日の唾液分泌量は約1,000~1,500 mLであり、100 mLではありません。咀嚼時には分泌量が10倍以上に増加します。
選択肢2は誤りです。安静時の唾液分泌のpHは6.5であり、分泌速度が増すとpHは増加し、8近くまで上昇します。したがって、分泌速度が増すとpHが低下するという記述は正しくありません。
選択肢3は誤りです。加齢により唾液分泌量は減少し、口腔内の細菌が繁殖しやすくなります。分泌量が増加するという記述は正しくありません。
選択肢4は誤りです。唾液分泌中枢は視床下部にあり、中脳にはありません。
選択肢5は正解です。唾液中のα-アミラーゼの作用により糖質を分解します。これにより、食物の消化が助けられます。
解説
下垂体前葉から分泌されるホルモンは、成長ホルモン(GH)、甲状腺刺激ホルモン(TSH)、副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、黄体形成ホルモン(LH)、乳腺刺激ホルモン(プロラクチン)である。
選択肢別解説
メラトニンは、松果体で合成されるホルモンであり、下垂体前葉からは分泌されないため、この選択肢は誤りです。
オキシトシンは、下垂体後葉から分泌されるホルモンであり、下垂体前葉からは分泌されないため、この選択肢は誤りです。
バソプレシンは、下垂体後葉から分泌されるホルモンであり、下垂体前葉からは分泌されないため、この選択肢は誤りです。
プロラクチンは、下垂体前葉から分泌される乳腺刺激ホルモンであり、正解です。プロラクチンは、乳汁分泌の促進や乳腺の発達に関与しています。
テストステロンは、精巣や副腎から分泌されるホルモンであり、下垂体前葉からは分泌されないため、この選択肢は誤りです。テストステロンは、男性の性徴や精子生成に関与しています。
解説
この問題では、細胞小器官に関する知識を問うています。正しい選択肢は3で、Golgi装置はリボソームを形成するという記述が誤っています。
選択肢別解説
ミトコンドリアはDNAを持つという記述は正しいです。ミトコンドリアは独自のゲノムを持ち、自己複製が可能です。
リソソームは加水分解酵素を持つという記述は正しいです。リソソームは細胞内の不要な物質や異物を分解する役割を担っています。
Golgi装置はリボソームを形成するという記述は誤りです。Golgi装置はタンパク質の修飾や分泌を行う機能を持ちますが、リボソームの形成は行いません。
ペルオキシソームは酸化酵素を持つという記述は正しいです。ペルオキシソームは細胞内の過酸化水素を分解する役割を担っています。
粗面小胞体ではタンパク質が合成されるという記述は正しいです。粗面小胞体はリボソームが付着しており、タンパク質の合成が行われます。
解説
平衡聴覚器は内耳にあり、平衡感覚を司る器官です。三半規管、耳石器(卵形囊と球形囊)が主な構造で、それぞれ回転加速度や直線加速度に反応します。
選択肢別解説
選択肢1は間違いです。三半規管は回転加速度に反応する器官で、重力には反応しません。重力に反応するのは耳石器です。
選択肢2は間違いです。球形囊斑には平衡受容器がありますが、聴覚受容器は内耳の蝸牛に存在します。
選択肢3は間違いです。卵形囊は直線加速度に反応する器官で、角加速度には反応しません。
選択肢4は正しいです。三半規管の受容器は膨大部稜に存在し、回転加速度に反応します。
選択肢5は間違いです。三半規管の感覚細胞はクプラによって包み込まれていますが、耳石膜で覆われているのは耳石器です。
解説
副腎皮質ホルモンは、ストレス反応や血糖値の調整などに関与するステロイドホルモンで、早朝に分泌が最大となります。コレステロールから生合成され、ペプチドホルモンではありません。
選択肢別解説
選択肢1は間違いです。副腎皮質ホルモンは、血糖値を上昇させる作用があります。
選択肢2は間違いです。ストレス時に副腎皮質ホルモンの分泌が増加し、ストレスに対処するための身体反応を引き起こします。
選択肢3は正しいです。副腎皮質ホルモンは、早朝に分泌が最大となり、夕方から夜にかけて早朝の分泌の半分以下に減少します。
選択肢4は間違いです。副腎皮質ホルモンはステロイドホルモンであり、ペプチドホルモンではありません。ペプチドホルモンの例としては、成長ホルモンやインスリンが挙げられます。
選択肢5は間違いです。副腎皮質ホルモンはコレステロールから生合成されます。アドレナリンは別の副腎髄質ホルモンであり、副腎皮質ホルモンとは異なります。
解説
DNAは4種類のヌクレオチド(アデニン、グアニン、シトシン、チミン)から構成されており、ウラシルはRNAに含まれる塩基であるため、DNAには含まれません。
選択肢別解説
アデニンはDNAに含まれており、チミンと相補的に結合するプリン塩基です。RNAではウラシルと結合します。
ウラシルはDNAに含まれない塩基で、RNAを構成するピリミジン塩基の一つです。DNAではチミンがウラシルの役割を果たします。
グアニンはDNAに含まれており、シトシンと相補的に結合するプリン塩基です。
シトシンはDNAに含まれており、グアニンと相補的に結合するピリミジン塩基です。
チミンはDNAに含まれており、アデニンと相補的に結合するピリミジン誘導体です。RNAではウラシルがチミンの役割を果たします。
解説
体温に関する知識を問う問題で、正しい選択肢は4と5です。体温は年齢や測定部位、時間帯によって変化します。また、体温調節中枢は視床下部にあります。
選択肢別解説
高齢者の体温は低く、小児の体温は高いため、この選択肢は間違いです。
直腸温>口腔温>腋窩温の順で体温が高いため、この選択肢は間違いです。
体温調整中枢は視床下部にあるため、この選択肢は間違いです。
体温は午前よりも午後にかけて高くなることが一般的で、午後3~6時に最も高くなるため、この選択肢は正しいです。
基礎体温は早朝覚醒安静時の口腔(舌下)温であるため、この選択肢は正しいです。基礎体温は生殖機能やホルモンバランスを調べる際に重要な指標となります。
解説
水溶性ホルモンは細胞膜受容体を持ち、ペプチドホルモンやカテコールアミンなどが含まれる。一方、脂溶性ホルモンは細胞内受容体を持ち、甲状腺ホルモンやステロイドホルモンなどが含まれる。
選択肢別解説
エストロゲンはステロイドホルモンの一種であり、脂溶性ホルモンであるため、水溶性ホルモンではない。
グルカゴンはペプチドホルモンの一種であり、水溶性ホルモンである。グルカゴンは血糖値を上昇させる働きがある。
コルチゾールはステロイドホルモンの一種であり、脂溶性ホルモンであるため、水溶性ホルモンではない。コルチゾールはストレスホルモンとしても知られている。
サイロキシンは甲状腺ホルモンの一種であり、脂溶性ホルモンであるため、水溶性ホルモンではない。サイロキシンは新陳代謝を調節する働きがある。
バゾプレッシンはペプチドホルモンの一種であり、水溶性ホルモンである。バゾプレッシンは腎臓での水分再吸収を促進し、尿量を減少させる働きがある。
解説
この問題では、身体活動のエネルギー代謝に関する知識を問うています。正しい選択肢は1で、20分以上の有酸素運動では糖質より脂質が利用されるというのが誤りです。
選択肢別解説
選択肢1は誤りです。実際には、20分以上の有酸素運動では糖質よりも脂質が主に利用されます。運動の強度が低い場合や運動時間が長い場合、脂質がエネルギー源として利用される割合が高くなります。
選択肢2は正しいです。筋収縮エネルギーとしてATP(アデノシン三リン酸)が利用されます。筋収縮時には、ATP分解酵素がATPをADP(アデノシン二リン酸)に分解し、放出されるエネルギーがアクチンとミオシンの滑走を起こし、筋を収縮させます。
選択肢3は正しいです。無酸素性閾値は心肺負荷試験で算出できます。無酸素性閾値とは、運動強度が上がるにつれて乳酸が急激に増加する点を指し、これを測定することで運動強度の適切な調整が可能になります。
選択肢4は正しいです。最大酸素摂取量(VO2max)は運動持久力を反映する指標です。シャトルランや6分間歩行などの試験で測定され、個人の運動能力や心肺機能を評価するのに用いられます。
選択肢5は正しいです。グリコーゲンの解糖により乳酸が生じます。骨格筋のグリコーゲンは筋の収縮に使われ、酸素が不十分な場合、グルコースは解糖系のみで分解され、ピルビン酸あるいは乳酸が生じます。これが無酸素性代謝の一部です。
解説
副腎髄質から分泌されるホルモンはアドレナリンとノルアドレナリンです。これらはストレス反応や緊急時に働くホルモンで、心機能亢進や血糖上昇作用などがあります。
選択肢別解説
アドレナリンは正解です。副腎髄質から分泌され、心機能亢進や血糖上昇作用を持ちます。また、アドレナリンはストレス反応や緊急時に働くホルモンとして知られています。
アルドステロンは間違いです。アルドステロンは副腎皮質から分泌され、ナトリウムの保持やカリウムの排出促進、細胞外溶液の増加、血圧上昇作用を持ちます。
アンドロゲンは間違いです。アンドロゲンは副腎皮質から分泌され、生殖器官の機能維持や男性の第二次性徴の発現、タンパク質同化作用促進作用を持ちます。
コルチゾールは間違いです。コルチゾールは副腎皮質から分泌され、肝の糖新生促進、血糖上昇、蛋白・脂肪分解、水利用促進作用を持ちます。
ノルアドレナリンは正解です。副腎髄質から分泌され、末梢血管収縮による血圧上昇作用を持ちます。また、ノルアドレナリンもアドレナリンと同様にストレス反応や緊急時に働くホルモンです。
解説
体温調節の中枢は、間脳の視床下部にある。視床下部は、摂食中枢や満腹中枢、飲水中枢も含む。
選択肢別解説
中脳は正しくありません。中脳は大脳と脊髄、小脳を連絡する伝導路の通路と中継所であり、視覚と聴覚の反射中枢や眼球運動、瞳孔収縮の運動中枢がある。
扁桃体は正しくありません。扁桃体は感情に関与する部分であり、体温調節とは関係ありません。
視床下部は正しい答えです。体温調節の中枢は、間脳の視床下部にあります。視床下部には、摂食中枢や満腹中枢、飲水中枢も含まれています。
小脳虫部は正しくありません。小脳虫部は小脳の正中部の細長い部分で、体幹や四肢の筋緊張調節、運動野調節、姿勢維持に関与しますが、体温調節とは関係ありません。
補足運動野は正しくありません。補足運動野はBrodmannの第6野の内側後方部に位置し、一次運動野(第4野)の前方にあります。姿勢と運動の制御に関係しますが、体温調節とは関係ありません。
解説
この問題では、細胞に関する基本的な知識を問うています。細胞膜、ミトコンドリア、リボソーム、Na+−K+ポンプなど、細胞の構造や機能について理解していることが求められます。
選択肢別解説
選択肢1は正しいです。細胞膜は二重膜であり、リン脂質が主成分となっています。この二重膜構造が、細胞内外の物質のやり取りを制御する役割を果たしています。
選択肢2も正しいです。細胞膜は主にリン脂質から構成されており、リン脂質二重膜が細胞内外の物質のやり取りを制御する役割を果たしています。
選択肢3も正しいです。ミトコンドリアは細胞内でエネルギーを生成する役割を担っており、ATP(アデノシン三リン酸)というエネルギー分子を生成しています。このATPは、細胞内のさまざまな反応でエネルギー源として利用されます。
選択肢4は誤りです。リボソームは蛋白質とRNA(リボ核酸)から構成されており、蛋白質の合成を行っています。DNA(デオキシリボ核酸)ではなく、RNAがリボソームの構成要素となっています。
選択肢5も正しいです。Na+−K+ポンプは、細胞膜に存在するタンパク質で、細胞内のナトリウムイオン(Na+)濃度を低く、カリウムイオン(K+)濃度を高く保つ役割を果たしています。これにより、細胞内外のイオン濃度勾配が維持され、細胞の機能が正常に働くことができます。
解説
嫌気的代謝は酸素が不足している状況下で行われる代謝で、グルコースがピルビン酸に分解され、最終産物として乳酸が生成されます。
選択肢別解説
アミノ酸は、TCA回路内の中間産物の一つであるオキサロ酢酸から合成されますが、嫌気的代謝の過程で生成される物質ではありません。
クエン酸は、十分な酸素の存在下でアセチルCoAとオキサロ酢酸との縮合により生成されますが、嫌気的代謝の過程で生成される物質ではありません。
フマル酸は、クエン酸回路でコハク酸が酸化されて生じますが、嫌気的代謝の過程で生成される物質ではありません。
嫌気性代謝では、グルコースがピルビン酸に分解され、最終産物として乳酸になります。このため、嫌気的代謝の過程で生成される物質はピルビン酸です。
イソクエン酸は、クエン酸回路でATPが産生される段階で生じますが、嫌気的代謝の過程で生成される物質ではありません。
解説
遺伝情報伝達に関する問題で、正しい選択肢は3である。ゲノムは、ある生物の全遺伝情報を指し、ヒトの場合は23本の染色体のDNAに含まれるすべての遺伝情報を指す。
選択肢別解説
リボゾームRNA(rRNA)は、リボゾーム蛋白質とともに、メッセンジャーRNA(mRNA)の翻訳(蛋白合成)に関与する。しかし、ATP産生に関与するのはミトコンドリアであり、rRNAではない。
DNAでは、アデニンはチミンと、グアニンはシトシンと結合している。選択肢2は間違いで、アデニンはシトシンではなくチミンと結合している。
正しい選択肢である。ゲノムは、ある生物の全遺伝情報を指し、ヒトの場合は23本の染色体のDNAに含まれるすべての遺伝情報を指す。
DNAから塩基配列が転写されるのはメッセンジャーRNA(mRNA)である。転移RNA(tRNA)は、リボゾームにアミノ酸を運搬し、mRNAに結合させてペプチド合成を行う。
伝令RNA(mRNA)上では、3個の塩基の組合せが1つの暗号単位を形成する。蛋白質は20種類のアミノ酸によってできているが、4種類の塩基で20種類のアミノ酸を表現することを考えると、3つの塩基でアミノ酸1つを表現せざるを得ない。選択肢5は間違いで、2個ではなく3個の塩基の組合せが1つの暗号単位を形成する。
解説
血糖を上昇させる作用のあるホルモンはアドレナリンである。アドレナリンは副腎髄質から分泌され、心機能亢進や血糖上昇作用を持つ。
選択肢別解説
アドレナリンは正解であり、副腎髄質から分泌される。ストレスや運動などの状況で分泌が増加し、心機能亢進や血糖上昇作用を持つ。
アルドステロンは間違いである。アルドステロンは副腎皮質から分泌され、ナトリウムの保持やカリウムの排出促進、細胞外溶液の増加、血圧上昇作用を持つが、血糖上昇作用はない。
カルシトニンは間違いである。カルシトニンは甲状腺傍ろ胞細胞から分泌され、骨の再吸収抑制や血中カルシウム濃度の低下作用を持つが、血糖上昇作用はない。
パラトルモンは間違いである。パラトルモンは上皮小体(副甲状腺)から分泌され、骨の再吸収促進や血中カルシウム濃度の増加、リン濃度の低下作用を持つが、血糖上昇作用はない。
プロラクチンは間違いである。プロラクチンは下垂体前葉から分泌され、乳汁分泌や母性行動の刺激作用を持つが、血糖上昇作用はない。