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教科書ドリル 生理学 第11章

C. 筋のエネルギー供給

第11章 筋 全20問

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筋のエネルギー供給と熱産生に関する次の記述のうち、誤っているのはどれか。

1ローマン反応はADPがクレアチンリン酸からリン酸を受け取ってATPを再生する反応で、酸素を必要としない。
2解糖系は酸素がなくてもATPを産生し、最終産物として乳酸を生じる。
3有気的代謝(クエン酸回路+電子伝達系)ではミトコンドリアにおいて1モルグルコースから約38モルのATPが産生される。
4筋のエネルギー効率は約80%であり、発熱としては20%程度しか放出されない。

解答4

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筋収縮および筋弛緩に直接利用されるエネルギー源(生体のエネルギー通貨)を分子名で答えよ。また、この物質が筋の中で直接的に消費される代表的な過程を2つ挙げよ。

解答分子名: ATP(アデノシン三リン酸) / 過程: ①ミオシン頭部の首振り運動(クロスブリッジサイクルの駆動) ②筋小胞体によるCa²⁺回収(SERCAポンプによる能動輸送) (他に: アクチンとミオシン頭部の解離もATPの結合によって起こる)

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筋収縮のエネルギー代謝に関する記述として正しいのはどれか。

1筋収縮の直接的エネルギー源はグルコースである。
2筋弛緩ではエネルギー(ATP)は不要である。
3筋線維内のATPは運動開始とともに直ちに全量消費されるが、ローマン反応などにより再合成される。
4ATPは解糖系のみで産生され、有気的代謝では産生されない。

解答3

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空欄を埋めよ。
筋収縮も筋弛緩もエネルギーを必要とし、そのエネルギーは(①)の分解によって供給される。具体的にはミオシン頭部の運動、Ca²⁺の(②)への回収、アクチンとミオシン頭部の(③)にエネルギーが使われる。筋線維内に蓄えられている(①)は数秒で消費されるため、ただちに再合成機構が働く。

解答① ATP(アデノシン三リン酸) / ② 筋小胞体(SR) / ③ 解離

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ADPがクレアチンリン酸からリン酸基を受け取ってATPを再生する反応を何というか。反応式とともに、酸素要否と筋線維内での持続時間のおよその目安を答えよ。

解答反応名: ローマン反応 / 反応式: ADP + クレアチンリン酸 ⇌ ATP + クレアチン / 酸素要否: 不要(無酸素下でも進行) / 持続時間: 約10秒程度の運動を賄える

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クレアチンリン酸とローマン反応に関する記述として誤っているのはどれか。

1クレアチンリン酸はATPと同じく高エネルギーリン酸結合を持つ。
2ローマン反応は酸素がなくても進行する。
3筋の静止時には反応が右に進んでクレアチンリン酸が消費される。
4クレアチンリン酸の筋内貯蔵は、およそ10秒程度の運動を賄える量である。

解答3

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筋線維に貯蔵されたグリコーゲンや血液から取り込んだグルコースが、酸素を用いずに分解されてATPを供給し、最終的に乳酸を生じる代謝経路を何というか。また、この系が主役となる運動様式を一般に何と呼ぶか。

解答経路: 解糖系(解糖・嫌気的代謝) / 運動様式: 無酸素運動

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空欄を埋めよ。
筋線維内のグリコーゲンや血液中の(①)が(②)に分解される過程でATPを供給する経路を解糖という。この反応はO₂を(③)、短時間(およそ40〜50秒)の瞬発的運動の主なエネルギー供給を担う。最終的に(④)が生成され、これが蓄積すると筋疲労の一因となる。

解答① グルコース / ② ピルビン酸 / ③ 必要としない(不要) / ④ 乳酸

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O₂が十分に供給されるとき、解糖で生じたピルビン酸が最終的にH₂OとCO₂まで分解されてATPを大量に産生する2つの代謝系を答えよ。また、1モルのグルコースから全経路で生じるATPはおよそ何モルか。

解答代謝系: クエン酸回路(TCA回路)および電子伝達系(酸化的リン酸化) / ATP量: 約38モル/グルコース1モル

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有酸素運動と無酸素運動に関する記述として誤っているのはどれか。

1有酸素運動では酸化的リン酸化により大量のATPが産生される。
2無酸素運動の主役はクレアチンリン酸系と解糖系である。
3短距離走やウェイトリフティングは有酸素運動に分類される。
4マラソンやジョギングは有酸素運動に分類され、生活習慣病の予防・改善に推奨される。

解答3

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筋のエネルギー供給系統とその特徴との組み合わせとして正しいのはどれか。

1ATP直接分解 ― 最速・持続時間数秒・酸素必要
2クレアチンリン酸系 ― 高速・持続時間約10秒・酸素不要
3解糖系 ― 中速・持続時間約40〜50秒・酸素必要
4有気的代謝 ― 遅い・持続時間短い・酸素不要

解答2

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筋運動時のエネルギー供給が主役となる順序として正しいのはどれか。

1ATP直接分解 → 解糖系 → クレアチンリン酸系 → 有気的代謝
2クレアチンリン酸系 → ATP直接分解 → 解糖系 → 有気的代謝
3ATP直接分解 → クレアチンリン酸系 → 解糖系 → 有気的代謝
4有気的代謝 → 解糖系 → クレアチンリン酸系 → ATP直接分解

解答3

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運動のエネルギー代謝に関する次の記述のうち、正しいのはどれか。

1瞬発的な短距離走ではクエン酸回路と電子伝達系が主たるエネルギー供給系である。
2無酸素運動の最終産物として乳酸が蓄積することがある。
3長時間のマラソンではクレアチンリン酸系と解糖系が主役である。
4有気的代謝は細胞質(サイトゾル)で進行する。

解答2

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死後硬直(rigor mortis)の直接的な原因として最も適切なのはどれか。

1乳酸の過剰な蓄積
2クレアチンリン酸の増加
3ATPの枯渇
4Ca²⁺の筋小胞体への過剰回収

解答3

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赤筋(遅筋・タイプI)と白筋(速筋・タイプII)の特徴について、正しい組み合わせはどれか。

1赤筋はミオグロビンが多く、有酸素能が高く、疲労しにくい。
2赤筋は解糖能が高く、瞬発的な運動に適する。
3白筋はミトコンドリアが多く、持久運動に適する。
4白筋はミオグロビンが多いため赤く見える。

解答1

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赤筋に多く含まれ、筋内で酸素を一時的に貯蔵する鉄含有タンパク質を答えよ。また、これと名称が紛らわしいが別の物質である「血液中で酸素運搬を担うタンパク質」と、「筋の太いフィラメントを構成する収縮タンパク質」をそれぞれ答えよ。

解答酸素貯蔵(筋内): ミオグロビン / 酸素運搬(血中): ヘモグロビン / 太いフィラメント: ミオシン

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赤筋と白筋、エネルギー代謝、運動様式の対応として誤っているのはどれか。

1赤筋:有気的代謝主体 ― 姿勢保持(持久)
2白筋:解糖系主体 ― 瞬発運動
3赤筋:ミトコンドリア少 ― 疲労しやすい
4白筋:ミオグロビン少 ― 疲労しやすい

解答3

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ATP(アデノシン三リン酸)の構成成分に含まれないのはどれか。

1アデニン
2リボース
3リン酸基
4デオキシリボース

解答4

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筋の熱産生に関する記述として正しいのはどれか。

1筋収縮で遊離される化学エネルギーのすべてが力学的仕事に変換される。
2運動時の骨格筋による産熱量は、身体全体の産熱量のおよそ90%に達することがある。
3骨格筋の総重量は体重の約10%である。
4初期熱は筋が弛緩した後にのみ発生する熱である。

解答2

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筋収縮に伴う発熱のうち、(i)筋が収縮してから弛緩するまでの間に発生する熱、(ii)筋が弛緩した後に発生する熱をそれぞれ何と呼ぶか。また両者の熱量の関係を述べよ。

解答(i) 初期熱 / (ii) 回復熱 / 熱量の関係: 両者はほぼ等しい

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