BIOLOGY

高校生物「中枢パターン発生器　CPG」

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今回はミツバチの８の字ダンスについて説明しました。

ポイントは「真っ暗な巣箱の中、そして縦に並んだ板の上でどうやって仲間に餌のある場所を知らせるか？」ということです。

ミツバチは「太陽の方向」と「鉛直方向（上方向）」を連結させてそこからの角度で仲間に餌場の位置を教えています。

例えば外で太陽から右に９０度の位置に餌場があれば、巣箱の板の上で鉛直方向から右に９０度の方向に向かってダンスをします。

この理屈さえ分かってしまえばあとは簡単だと思います！

〜おまけ〜
小野さんよりいただいたコメントが面白かったのでここに記載させていただきます。
「フリッシュ（ミツバチの８の字ダンスの発見者）の本に、太陽が真上の時ミツバチはどういうダンスをするか？というのがありました。答えは、外に出ない（蜜を探さない）だそうです。」
→私も初めて知りました！！

高校生物「ミツバチの８の字ダンス」

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「静止電位」   • 高校生物「静止電位」  
「活動電位」   • 高校生物「活動電位」  
と２つの動画をアップしました。今回は発生した活動電位が隣の神経細胞に伝わる「興奮の伝達」について説明しました。

高校生物「興奮の伝達」

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今回は鶏頭水煮を使って脳の観察を行いました。鶏頭水煮はドッグフードとして利用されているもので、その名の通りニワトリの頭を水で煮たものです。非常に柔らかくなっていますので、ピンセットのみで観察でき、脳の観察にオススメです。

鳥類は飛行運動を行うため、平衡を保つ小脳の割合が大きくなっているのが特徴です。また視交叉を観察することができます。

高校生物「実験　脳の観察」〜鶏頭水煮を使って観察しました〜

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〜活動電位の発生〜

①電位依存性Na＋チャネルと電位依存性K＋チャネルの活性化ゲートは閉じており静止電位が維持されている。（静止電位）

②刺激がいくつかの電位依存性Na＋チャネルの活性化ゲートを開く。Na＋流入は膜を脱分極する（脱分極）

③膜電位が閾値に達すると、多くの電位依存性Na＋チャネルが開く。Na＋の流入は膜の外側に対し内側をプラスにする。（脱分極〜オーバーシュート）

④多くの電位依存性Na＋チャネルは不活性化し、Na＋流入は抑制されている。多くの電位依存性K＋チャネルは開き、K＋の流出は膜の外側に対し内側をマイナスにする。（オーバーシュート〜再分極）

⑤電位依存性Na＋チャネルは閉じているが、いくつかの電位依存性
K＋チャネルはまだ開いている。（過分極）

①これらの電位依存性K＋チャネルが閉じ、電位依存性Na＋チャネルの不活性化が解除されると膜は静止電位に戻る。（静止電位）

高校生物「活動電位」

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①細胞膜にはナトリウムポンプ（Na+/Ｋ+-ATPase）というものがあって、ATPというエネルギーを使って「Na＋を外に出して、K＋を中に入れる」ということ繰り返している。
（ATPaseはATPを使って何かをするタンパク質のことで、非常にエネルギーを使っている。最大で細胞内エネルギーの４分の１を費やしている。）

②細胞膜はリン脂質の二重層でできており、電荷をもたない分子・極性のない分子はこの膜を通過できるが、イオンなどは通過できない。（つまり、「ナトリウムポンプによって運ばれたイオンが濃度勾配によって簡単に元に戻ってしまう」ということが起こらない。

③K＋イオンには、リーク（漏洩（ろうえい））チャネルという特別の通路があって、常時、細胞膜の間をある程度行き来できるようになっています。「K＋イオンだけ」というのがポイントで、他のイオンも行き来できれば、電荷の偏りはなくなってしまいます。（＝電位が生じない）では、なぜK＋イオンだけ通れるようになると電位が生じるのか？ナトリウムポンプによって細胞外にはＫ+イオンが少なくなっているので、濃度勾配によって、K+イオンは自然とリークチャネルを通って、細胞外に流れ出ていきます。

おまけ
Ｋ+イオンの濃度が細胞の内と外で同じになるまで流れ出ていくと思うかも知れませんが、実際には途中でＫ+イオンの流出は止まってしまう。
それは、細胞内の電気的なバランスが崩れてマイナスに傾くことで、Ｋ+イオンの流出を引きとめるような力が働くようになるからです。この濃度勾配に逆らうような電気的勾配による引きとめが起こります。

高校生物「静止電位」

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ブタの眼球の解剖を行いました。ブタの眼球はヒトの眼球と大きさやつくりが似ているので、目の構造を理解する教材として、非常に適しています。ガラス体・水晶体、強膜、網膜、視神経、盲斑などを観察しました。

実際に観察してみると、教科書や資料集では分からないことに気づいたりします。

例えばガラス体はガラスと名前がつくので非常に固いと思ってしまいますが、実際にはゼリー状の物質です。

私たちが「白目」と呼んでいる部分は強膜ですが、この強膜はカットしようとすると非常に硬く、その名にふさわしいということもよく分かります。

私たちが「黒目」と呼んでいる部分は実は透明で、後ろにある黒い部分（脈絡膜）を見ているだけである。

※この動画では素手で解剖をしていますが、実際に実験をするときはゴム手袋等をすることをお勧めします。素手でする場合はその後にしっかりと手洗いをして下さいね。

高校生物「豚の眼球の観察」

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今回は遠近調節について説明しました。

以下の調節について説明できるようにしておきましょう！
《近くのものを見るとき》
毛様筋が収縮すると、チン小帯がゆるみ、水晶体が（自身の弾性によって）厚くなって、近くのものに焦点が合う。
《遠くのものを見るとき》
毛様筋がゆるむと、チン小帯が引っ張られ、水晶体が薄くなって遠くのものに焦点が合う。

ちなみに「チン小帯」は漢字を間違えやすいです！
◎チン小帯　×チン小体なので要注意！！

高校生物「遠近調節」

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今回は脳の機能局在について説明動画をアップしました！

①運動性言語野（ブローカ野）
　言葉を発するために重要な部位。損傷すると、発語できない「運動性失語症」になる。基本的に左半球のみにある。
②一次運動野
　運動機能に重要な部位。損傷すると手足に麻痺がおきる。右半球にもある。
③一次体性感覚野
　全身の皮膚や関節、筋からの情報を処理する部位。損傷すると触覚などに障害がおきる。右半球にもある。
④一次聴覚野
　聴覚情報を処理する部位。右半球にもある。反対側の耳からの情報を優位に受け取るが、脳の半球と同じ側にある耳からの情報も受け取る。
⑤感覚性言語野（ウェルニッケ野）
　言葉を理解するのに重要な部位。損傷すると、言葉を理解できず、意味のない内容しか話せない「感覚性失語症」になる。基本的に左半球のみにある。
⑥一次感覚野
　視覚情報を処理する部位。右半球にもある。左（右）半球の一次視覚野は、左右それぞれの目における右（左）の情報を受け取って処理する。

高校生物「大脳の機能局在」

今回はアメフラシの「慣れ」と「鋭敏化」について説明しました！
論述問題では以下の☆印のキーワードを書くと良いと思います！！

水管に接触刺激を与えると、えらを引っ込める（反射）
水管に接触刺激を与え続けると、えらの引っ込みが小さくなる（慣れ）
尾に強い電気刺激を与えると、弱い刺激でもえらを引っ込めるようになる（鋭敏化）
→「慣れ」と「鋭敏化」は反対のイメージで！

ちなみに慣れを起こしたアメフラシの尾部に電気刺激を与えると、水管の接触刺激によるえらの引っ込め反射が回復する（脱慣れ）

慣れについて・・
刺激を与え続けると、以下のことが起こります。
☆Ca2＋チャネルが不活性化☆
☆シナプス小胞が減少する☆
→これによって放出される☆神経伝達物質の量が減少する☆
つまり、刺激をしても反応しにくい「慣れ」が起こります。

鋭敏化について・・
尾を刺激すると、
☆介在神経の軸索末端からセロトニンが放出される☆
セロトニンを受容すると
☆cAMPが合成され、一部のK＋イオンチャネルを不活性化する☆
（cAMPはセカンドメッセンジャーとしてはたらき、cAMPはタンパク質リン酸化酵素（プロテインキナーゼ）を活性化し、チャネルの活性を変化させたりします。普通は活性化させる時の方が多いですが・・）
☆K＋チャネルが不活性化すると活動電位の持続時間が長くなる☆
（活動電位はK＋チャネルによってK＋を流出し、電位を下げるので）
☆Ca２＋チャネルの開口も長くなり、Ca2＋が増加する☆
→これによって放出される☆神経伝達物質の量が増加する☆
つまり、弱い刺激でも過敏に反応する「鋭敏化」が起こります。

長期の慣れについて
☆感覚神経の軸索末端の分岐数が減少する☆
☆シナプス前膜の融合箇所が減少する☆

短期の慣れについて
☆感覚神経の軸索末端の分岐数が増加する☆

高校生物「アメフラシの「慣れ」と「鋭敏化」

高校生物「手の動きで覚えるミオシン頭部の動き」

興奮の伝導速度の問題を３問解説しています。計算が苦手な人はチャレンジして下さい！

１問目 0:08　簡単　
伝導速度は「有髄神経」「軸索の直径が大きい」「温度が高い」この３つによって大きくなるということを押さえましょう！

２問目 2:56　普通
入試問題でよくみかける基本的な問題です。刺激してから筋肉で反応するまでに１「伝導の時間」２「伝達の時間」３「筋肉が収縮するまでの時間」の３つがあることを押さえましょう。
この問題では２と３が一緒になっているので、１と２の違いを押さえておけば大丈夫です！

３問目 10:35　少し難
膝蓋腱反射についての問題で、計算自体は非常に簡単ですが、伸筋は感覚神経→運動神経（シナプスは１つ）なのに対して、屈筋は感覚神経→介在神経→運動神経（シナプスは２つ）になっていること知らないと問題が解けないです！



参考問題
1同志社2018,2横国2018,3滋賀医2018

高校生物（専門）「興奮の伝導速度　計算問題×３問」

今回は明順応と暗順応についての解説動画を作りました！
ロドプシンの合成量で考えれば分かると思います。最後の４つの図は私のオリジナルの図なのですが、イメージしやすいと思います。

①明所にいるとき
ロドプシンはどんどん分解されて、ロドプシン量は少なくなっている。
桿体細胞のロドプシンはほとんどはたらいていないが、錐体細胞のフォトプシンがはたらいているので見える（明所であれば感度の低いフォトプシンでも十分）

②明所→暗所に移動したとき
ロドプシンの量が少ないので、暗所に移動したときは見えない。

③暗所にいるとき
暗所では徐々にロドプシンが合成されてくるので見えるようになってくる（これが暗順応）

④暗所→明所に移動したとき
ロドプシンの量が多い状態で明るい場所に移動すると、多くのロドプシンが急激に分解され、過度の興奮を起こす。（まぶしい！と感じるアレです）

①明所にいるとき
ロドプシンの量が少なくなると、またロドプシンはほとんどはたらいていないが、感度の低いフォトプシンがはたらいている状態になる。

高校生物「明順応・暗順応　まとめ」

希望のあった「概日リズム」についての説明動画をアップしました！

この概日リズムに関する記述は高校生物の教科書からだんだんと消えてきているので、おそらくセンター試験、共通テストには出題されないと思います。

それでも私立入試や国公立二次試験などでは出題の可能性がありますのでチェックしてみて下さい！

高校生物「概日リズム（サーカディアンリズム）」

前回は概日リズムについての説明動画をアップしました。
   • 高校生物「概日リズム（サーカディアンリズム）」  

今回は練習問題で少し難しい概日リズムの問題を用意しましたので、是非チャレンジしてみて下さい！



参考2015大阪大学

高校生物「概日リズム　練習問題（やや難）」

高校生物「発電器 デンキウナギ&シビレエイ」

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今回は視覚器の中でも「暗順応」について説明しました。
明所から暗所に移動した時に、はじめは何も見えないが、やがて見えるようになってくるのが「暗順応」です。

明るい場所では桿体細胞のロドプシンが分解されるため、急に暗所に移動するとはじめは何も見えません。時間が経つと徐々にロドプシンが合成されてくるため見えるようになります。

☆おまけ☆
ロドプシンは別名「視紅（しこう）」とも言います。これはロドプシンが緑青色の光を最も吸収するので、赤紫色に見えるためそう呼ばれています。
さて、１つ問題です。明所と暗所を頻繁に行ったり来たりするときはある色のみを通す眼鏡をかけると暗順応に要する時間を短縮することができます。それは何色の光でしょうか？（2018　北里大学より）


答えは「赤色の眼鏡」です！
緑青色の光を吸収してロドプシンが分解されてしまうので、緑青色の光をカットしてしまえば良いんです。ということは、緑青色を通さず、赤色のみを通す「赤色の眼鏡」をかければ、ロドプシンが分解されにくくなるため、暗順応に要する時間を短縮することができます！

高校生物「暗順応」

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今回は聴覚発生のしくみについて解説しました！
聴覚の発生
①耳殻（耳介）で音波を集める。
②外耳道を通った音波は鼓膜を振動させる。
③鼓膜の振動は耳小骨に伝わり増幅される。
④卵円窓を振動させ、うずまき管内にあるリンパ液に圧力波として伝わる。
⑤前庭階、鼓室階と波が伝わり、正円窓で波が消失する。
⑥波が伝わっている時に基底膜が振動することで、基底膜上にある聴細胞の感覚毛がおおい膜に触れることで、感覚毛が曲げられ聴細胞が興奮する。
⑦聴細胞の興奮が聴神経を通して大脳へ伝わる。

高校生物「中枢パターン発生器　CPG」

シリーズ

生物　第５章「動物の反応と行動」 #15

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生物 第５章「動物の反応と行動」 #15

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