京橋数学塾A4U代表の郡山慶徳です。
新型コロナで学業に支障をきたしている方も多いですが、作戦をたててきっちりと遂行していけば他力本願な受験生との差がつくチャンスと捉えることもできるかと思います。
ピンチをチャンスに変えるという言葉をよく耳にしますが、今がその時なのではないでしょうか。
そして、その新型コロナウイルスに関して今年の入試の生物で取り上げられる可能性が高いと考えています。
というのも、医師になれば流行の病気には敏感である必要があるので、その資質をみる上で時事問題に関して問うということは十分に考えられるからです。
さて、前置きが長くなりましたが、以下基礎知識と予想記述問題とそれに対する解答を記述していきたいと思います。
ウイルスと細菌の違いとは？
そもそも、この問いに関して多くの受験生がまともに答えられていないと感じています。
それもそのはずで、授業ではものすごくサラッと流してしまうところだからです。
まず、ウイルスの紹介から。
細かい話は大学に入った後で感染症学・微生物学・寄生虫学等で学んでもらうとして、入試に出てくる範囲としましては、まず、生物ではないことです。
ではここで問題です。
問1. ウイルスは生物でないとされているが何故か。生物の定義を踏まえて記述しなさい。
答.生物は、自己増殖能、エネルギー変換能を有し、自己と外界との明確な隔離を行っているが、ウイルスは自己増殖能を持たないから。
因みに、ウイルスが感染する細胞のことを宿主細胞というのでこれも知っておいた方がいいでしょう。
一方、細菌について。
まず見た目から違います。
何が大きな違いかというと、細菌は基本的には細胞壁を持っているので写真では細胞壁を観察していることになります。
これに対してコロナウイルスの外側はエンベロープと言われる脂質をベースとした膜で覆われています。
また、ウイルスとは異なり細胞外で繁殖することができるという点も大きな違いとなっています。
また、ここで問題です。
問2. ウイルスと細菌の違いを述べよ。
答. ウイルスは自己増殖能が無く宿主細胞に依存して増殖し、その本体はDNA又はRNAであり、大きさはnmオーダーのものが多い。一方、細菌は自己増殖能を持ち、他の生物の細胞外でも増殖でき、一部の細菌は運動能を有し、大きさはμmオーダーのものが多い。
細かく言えばもっとたくさん違いがありますが、入試での解答としては字数制限もあるのでこの様なものでいいと思います。
以下問題を8問出題したいと思います。
問3. 細菌には抗生物質が効くがウイルスには抗生物質が効かない理由を述べよ。
答.抗生物質は一般的に細胞壁の合成を阻害するために、細胞壁を有する細菌に対しては効果を有するが、そうではないウイルスに対しては効果がないから。
風邪の原因の9割程度はウイルスであると言われていますので、風邪に対して抗生物質の処方はあまり得策ではありません。
また一部の細菌では細胞壁を持たなかったり、薬剤耐性を持っているので抗生物質は無効です。
問4.新型コロナウイルスに対してアルコールによる手指消毒が有効とされている理由を述べよ。
答. 新型コロナウイルスは脂質と糖タンパク質からなるエンベロープを持つので、エンベロープの脂質を両親媒性のアルコールによって融解させることができるから。
膜タンパク質の変性ももちろん理由として挙げられますので字数制限に合わせて臨機応変に答えれば良いと思います。
あまり濃度が高く無いとエンベロープを溶かし切れずに効果が無くなってしまいます。
問5. ノロウイルスにはアルコールの効果が無いとされているが何故か、理由を述べよ。
答. ノロウイルスはアルコールが作用するエンベロープを持たないので、アルコールによって膜障害が起こりにくいから。
ですのて、アルコールではなく次亜塩素酸塩を用いることとなります。
問6. 本邦においても発生した大規模な感染症で、主に呼吸器症状を呈するウイルスの名称及び疾患名を記せ。
答.ウイルスの名称:SARS-CoV2(SARSコロナウイルス2) 疾患名:COVID-19
COVID-19と新型コロナウイルスの違いは疾患と原因ウイルスにあります。正式名称も一応押さえておいた方が良いと思われます。
問7. PCR検査は、あるものの発見によって飛躍的にその検査時間が短縮されたが、あるものの発見とは何か。また、PCR検査の何に応用されているか。
答.好熱菌のTaqポリメラーゼと呼ばれるDNAポリメラーゼの発見。DNAポリメラーゼはタンパク質でてきているため、高温では通常は熱変性してしまうが、Taqポリメラーゼは高温でも比較的安定であるのでPCR検査においてのDNAポリメラーゼとして用いられている。
PCRは有名ですが、高温にしたり、冷やしたりを繰り返す装置のことをサーマルサイクラーというので、豆知識として知っているのもいいかもしれません。
問8. (難問)新型コロナウイルスに感染していないにもかかわらず、一部の人で抗体を有している理由を述べよ。
コロナウイルスには新型コロナウイルスだけでなく、一般的な風邪症状を引き起こすコロナウイルスが存在するために、このコロナウイルスに以前に感染した人が新型コロナウイルスに対する抗体を有していたと考えられる。
因みに風邪を引き起こすコロナウイルスは4種類あります。
問9. (難問)新型コロナウイルスに対する薬剤であるアビガン(ファビピラビル)の投与は一部の人には行われないが、どの様な人には行われないのか。また、その理由を述べよ。
答.妊婦又は妊娠している可能性のある女性。動物実験において、初期胚の致死及び催奇性が認められているから。
問10. (難問)感染症の予防のためには集団免疫が大切とされているが、集団免疫とは何か。また、日本では集団免疫をどの様な方法によって獲得しているか。
集団免疫とは、ある感染症に対して集団の大部分が免疫を持っている際に生じる間接的な保護効果であり、免疫を持たない人を保護する手段である。日本においては、生後の定期的な予防接種を行うことによって集団免疫を構築している。
少し難しい内容かもしれませんが、時事ネタとしてテレビなどで説明されていた内容を入試問題風にアレンジしてみました。
次回はウイルスなどの時事ネタだけでなく、入試に出やすいノーベル賞に関しての話題等を取り上げたいと思います。
