検定外高校生物

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この「検定外○○」の記事は、高校生にとって知っておくことが望ましいが、指導要領の範囲外などの理由で、現在の検定教科書や参考書などでは記述されていない分野について、知識をおぎなうためのコンテンツである。

本記事は、その検定外シリーズの、生物分野における記述である。

入試には出ない可能性が非常に高い。

※読者への注意 本記事を読むよりも先に、まずは検定教科書や市販の参考書(5教科)から読んでください。この記事は、高校3年または高卒以上を対象にしています。
※編集者への注意 この記事は、大学の予習用では、ありません。この記事は、高校生が知っておかなければならない知識、または知っておくことが望ましい知識を記述したものです。編集者は、高校生が日々の学業の中で負担なく読めることを意識して、書いてください。
※編集者への注意 職業高校の記事ではありません。もし工業高校や農業高校などのウィキブックス教科書を書きたければ、別途、それらの記事を書いてください。ページ『高等学校の学習』に、専門教科のウィキブックス教科書へのリンクがありますので、その先のページで執筆してください。

睡眠の種類[編集]

まず、起きている状態を 覚醒(かくせい)という。いっぽう、寝ていて、意識のない状態を 睡眠(すいみん)という。

この記事でいう睡眠とは、大ケガやショックなどによる失神(しっしん)や昏睡(こんすい)とは区別することにする。

健康なヒトの場合、寝ているヒトは、周囲の人間が起こそうとして、声をかけるとか、軽く体を動かすなどの刺激を加えれれば、起きることができる。

しかし、大ケガなどによって意識が無い場合、刺激を加えても起きない。

動物において、睡眠(すいみん)には、二種類ある。レム睡眠と、ノンレム睡眠である。 レム(REM) とは、眼球運動(rapid eye movement) の略である。目をつぶっているので、外部の人からは見えないが、レム睡眠では眼球が動いている。

ノンレム睡眠では、眼球は動いていない。また、脳波(のうは)の状態も、レム睡眠とノンレム睡眠では違っている。

レム睡眠とノンレム睡眠は、周期的に繰り返す。 90分くらいが周期(ノンレム睡眠+レム睡眠)であり、よって、かりに睡眠時間が8時間だとすると、そのうち 4回~5回くらいは、レム睡眠がある。

睡眠中に夢を見る時期は、レム睡眠の時期であると考えられる。

レム睡眠中は、深く眠っているのだが、脳波の波形が、起きているときの波形に近いので、逆説睡眠ともいう。

ヒトの大人の場合、睡眠時間の平均は、約8時間である。

ヒトの大人の場合、ほぼ24時間おきに睡眠がくる。このように、人体には、1日おきの生活周期がある。

概日リズム[編集]

ヒトに限らず、動物にも、1日の周期がある。 動物を、つねに暗い室内において、外界の自然界の明るさの変化が分からないようにしても、24時間より少し長い周期での、生活をおくる。

このような、約24時間のリズムを、概日リズム(がいじつリズム)という、あるいはサーカディアン リズム(circadian rhythm)という。

この概日リズムは、明るさを受けることによって、リセットされる。明るさを受けると、メラトニン(melatonin)というホルモンの分泌が止まり、概日リズムがリセットされる。

メラトニンの体内濃度は、昼間は少なく、夜中に高くなる。メラトニンが高まると睡眠になる。

記憶の種類[編集]

(※ 参考書や資料集には書かれている場合もあるが、検定教科書では扱わない。)

動物において、記憶には、大きく分けて、長期記憶(ちょうき きおく)と短期記憶(たんき きおく)の2種類がある。

生物学のほか、心理学などでも、記憶の長短に関して同様の分類をする。

長期記憶は、海馬(かいば、hippocampus)を中枢として行われていると考えられている。

記憶の仕組みには、諸説あるが、一説では、海馬では、記憶を選別し、優先して覚えるべき情報と、そうではない情報とに、選別しているだろうと、考えられている。

哺乳類などの高等な動物の場合、反復して受ける情報の記憶は、長期記憶へと分類されていくようである。

学習や記憶は、つぎのような仕組みだろうと考えられている。シナプスに興奮が起きるたび、そのシナプスが次回からも興奮しやすくなり、こうして記憶のための回路が成立して、記録をしていくと考えられている。 このように、脳は、みずからの学習によって、脳内の神経回路を組み替えていく性質がある。このような性質を脳の自己組織化という、あるいは自己組織性という。

このように、神経回路は後天的に変化していくので、遺伝子だけでは決まらない。

※ この他、「エピソード記憶」とか「意味記憶」とかは、(生物学でも使うかもしれないが)どちらかというと、心理学(認知心理学)の用語。

脳について[編集]

脳波[編集]

ヒトの脳波

動物において、脳の活動に由来する電気的な変化を、外部の頭皮上から、電気的に測定することができる。こうして脳波(のうは)が測定される。

脳波には、大きく分けると、α波(アルファは)、β波(ベータは)、θ波(シータは)、δ波(デルタは)の4種類ある。 このα、β、θ、δは周波数によって分類される。

α波:8~13ヘルツ
β波:14~25ヘルツ
θ波:4~7ヘルツ
δ波:0.5~3.5ヘルツ

である。

α波は、起きて、落ち着いているときに、出る脳波である。

β波は、起きていて考え事をしているときに、出る波形である。

睡眠中には、δ波が表れる。

脳波は、脳にある多くのニューロンで生じる活動電位が、いくつも重なり合ったものだろうと考えられてる。

原始の嫌気生物の多くにおいて、酸素は、毒であった[編集]

ダーウィンの理論などのように、自然選択(自然淘汰)を、今の生命の祖先は受けてきた。しかし、地球上で始めて生まれた生物では、どうだったのだろうか。それらの生物には、まだ祖先がいないはずだ。

現代のわれわれ人間にとっては、酸素は、生きるのに必要である。また、現代では、植物も酸素を必要とするし、われわれの感覚では「酸素を必要とする生物が多い」と、感じるだろう。

嫌気生物などもいるが、それらは例外的だと感じるかもしれない。

しかし、そもそも、進化の歴史などを調べると、嫌気生物が、最初に誕生したらしいことが分かっている。

そして、シアノバクテリアが光合成をした結果、その光合成の排泄物として、酸素が排出されたようである。

われわれ人間にとっては、植物などの光合成によって出される酸素は、人間の生命活動に不可欠だ。だが、植物にとっては、酸素が不要だから、排出しているのである。

そして、原始の話に戻ると、嫌気性の細菌にとっては、酸素は不要であり、酸素では生命活動を維持できない。

むしろ、嫌気性細菌にとっては、酸素は危険物であったらしい。

このような原始の嫌気性細菌は、光合成によって酸素が増えたことによって多くが死滅したが、一部の細菌は突然変異をして、酸素をエネルギー源として利用するものがあらわれた。こうして、好気性細菌が出現していき、増えていったようである。

性別について[編集]

キイロショウジョウバエは、性染色体がXY型である。しかしキイロショウジョウバエの性決定は、Y染色体は、性決定に関与しない。キイロショウジョウバエの性別は、性染色体と常染色体との数の比で、性別が決まる。


カメの多くは、出生前後の温度によって、性別が変わる。

あるワニは、出生前後が、低温だと雌になり、高温だと雄になる。

性ホルモン[編集]

(※ 参考書や資料集には掛かれてる場合もあるが、検定教科書では扱わない。)

ミュラー管とウォルフ管[編集]

(※ 保健体育で習う場合もあるが、生物の検定教科書では扱わないだろう。) ヒトの受精卵の場合、将来の性器の輸送管(輸精管や卵管)のもとになる管として、胚の初期のころに、男女とも、男性器のもとになるウォルフ管と、女性器のもとになるミュラー管がある。

男では、男性ホルモン(テストステロン)の働きによりウォルフ管が発達し、ウォルフ管をもとに精のう(せいのう)などが形成される。また、男のミュラー管は退化する。

女は、ミュラー管が発達し、ミュラー管をもとに卵巣や子宮などが形成される。女では、ウォルフ管は退化する。 雌のミュラー管の発達のとき、雄とはちがい、女性ホルモンの分泌は見られない。


老化と死[編集]

生命倫理[編集]

代理出産[編集]

安楽死[編集]

危険度の高い病原体[編集]

  • ラッサ熱
  • エボラ出血熱
  • ペスト

病気[編集]

がん[編集]

  • 腫瘍(しゅよう)とは
  • 「抗がん剤」とは

アルツハイマー認知症[編集]

かつては「痴呆」(ちほう)とも言われていた。単に「認知症」と略す場合も多い。

60歳以上程度の老人に多い病気であるが、30歳くらいの若者でも発症する場合があり、このように若者で発症した場合を 若年性アルツハイマー という。

用語[編集]

臨床試験、治験とは[編集]

新しい医薬品や、新しい医療機器は、厚生労働省による認可(にんか)が必要である。認可の前に、安全性を確かめるための多くの実験を、製薬会社などは、しなければならない。また、厚生労働省により、そのような安全性確認のための多くの実験が、義務付けられている。

安全性確認のための実験では、まず、人間よりも前に、マウス(ネズミのこと)など人間以外の動物で、その医薬品などの実験を行う。

そして、人間以外の動物で安全性が確認されてから、人間で確認を行う。この、人間での、医薬品の安全性確認のための実験のことを 臨床試験(りんしょう しけん) という、あるいは 治験(ちけん) という。

細かく言うと、「臨床試験」と「治験」とは意味が少し違う。治験のほうがより限定的な意味を持ち、臨床試験は、医薬品や治療技術などの人間への影響を調べる科学的試験、治験は、人に用いられる医薬品や医療機器等の有効性と安全性を立証するためのデータを収集し承認申請を行うことを目的とする臨床試験、と、説明される。

しかし一般的に言葉を使う場合は、この違いをそれほど意識する必要はないだろう。

「臨床試験」を、「臨床」(りんしょう)と縮めて言う場合もある。

このような安全性確認のための実験には、十年以上もの長い年月が掛かるのが普通である。

近年の話題[編集]

※ エボラは、まだ情報が整理されてないので、まだ扱わないものとする。
  • 鳥インフルエンザ

商品販売における自然科学的な効能、効果の説明について[編集]

※第一学習社の資料集に、いわゆる疑似科学や、不適切な科学的解説に関する記述があるらしい。

現代のわれわれの社会では工業化によって商品の大量生産が可能になり、それに伴って大量の多種の商品製品が世に出回り販売されるようになった。そしてその商品を販売するための広告や販売方法も発展して多様化して、目前の製品に関して様々な説明、その商品の効能効果、優位性について、流暢に言葉を尽くして説明されることが多い。

そのような商品説明効能の内容によっては、自然科学者の目から見て、不適切、怪しい主張に見受けられるようなケースも時々ある。

この項目では、そのような、正当な自然科学の視点から見て不適切に思われる言論、商品について記述する。

コラーゲン[編集]

コラーゲンは、主に脊椎動物の真皮、靱帯、腱、骨、軟骨などを構成するタンパク質のひとつで、多細胞動物の細胞外基質(細胞外マトリクス)の主成分である。

かなり昔から、コラーゲンに関する商品が良く世の中に出回るようになり、盛んに宣伝もされている。

まず、サプリメントなど、口から取り入れる食品として販売されたり、一方で化粧品の成分としてその有効性が喧伝されたりもする。

基本的に経口食品としては美肌と関節の柔軟性の保持が、効果としてうたわれることが多い。

この効果の根拠として、最初に挙げたコラーゲンのたんぱく質としての機能、真皮、靱帯、腱、骨、軟骨などを構成する成分であることが語られることもあるが、この主張には多くの自然科学者は大いに疑問を持っている。

と、いうのは中学校の理科でも学習することであるが、口から取り入れられたたんぱく質は、胃と腸でアミノ酸に分解されたうえで体に吸収されるのであるから、アミノ酸で構成されたたんぱく質の元の機能が直接口から取り入れた人の効果、体の成分にじかに取り入れられるとは考え難い。

批判の根拠が中学校の理科の知識に基づくので、コラーゲンの効果、機能に関する批判は、自然科学者の間では、あまりにも単純でありがちな議論だとも考えられている。

例えば、コラーゲンの分子がそのままの形で吸収される場合も若干はあるだろう。そしてコラーゲンなどの未消化の吸収物による免疫反応が起きる可能性もある。しかし体の皮膚や肉などの構成物質として未消化物が機能するところまで至ることは、あまりないだろうと見なされている。[1]

しかし実際にはコラーゲンの美肌効果や関節への良い作用について、全面的に完全に否定することはできないようだ。

事実いくつかのコラーゲン食品、サプリメントは「関節の働きをたすける」などという機能が,機能性表示食品として消費者庁に届け出をしたうえで表示されているし、自然科学として妥当な説明や効果の客観的な調査研究なども、行われている。

しかしコラーゲン食品というのは結局、効能の怪しい製品として語られることは多い。

放射能の除去?[編集]

実は今現在の編集者は興味もなければそれほど知らないのだが、世には「放射能を分解できる」とうたった健康商品も発売されているらしい。

放射能というのは、放射性物質が放射性崩壊を起こして、放射線を出す能力のことだが、これを分解するということはこの物質が崩壊せず放射線を発生しないようにすることだろうが、これを本当に実現することは非常に難しいと思われる。

今現在の筆者はこの分野にそれほど詳しくないので断定的なことは書けないが、このことを効果的に行う方法は思いつかないし、事実上はその方法はないと言ってもいいのではないだろうか。

基本的に被ばくを避ける方法は、放射線が当たらないように遮蔽物を置いたり距離をとったりすることと、放射性物質を体内に取り込まないようにするという、外部被曝と内部被曝を防ぐための二つの方針が基本だろう。

そもそも本当にそんな健康グッズが世の中にあるのか? あるとしてもそれをわざわざ見つけ出して話題にして、批判して自然科学に関する見識を一席述べたいなんて、そんなことをしたい人間は、実際には大した自然科学に興味もなければ知見もない人間だろう。

学会について[編集]

ある学説が「学会発表された」と言われる場合がありますが、その場合でも、その学説が学会によって検証されていて、学会によって保障されているわけではありません。

生物学会など理科系の学会は、新しく考えた学説や研究結果をその学会に所属する研究者が発表する場、ですね。

学会発表の場合、学会誌での論文掲載もなく、口頭での発表だけなされる場合も多いです。

論文掲載の場合、学会発表よりは敷居が高いですが、しかし「論文の学会誌での掲載」とは学説が、ある学会の学会誌という雑誌・機関紙に紹介されたということで、学会が検証しお墨付きを与えたというわけではない。

w:ソーカル事件という、欧米の物理学者が意図的に出鱈目に書いた現代思想の論文が、欧米の学術雑誌で紹介されてしまった事件が起きたこともあります。しかし、Wikipedia の記述にもある程度書かれていますが、その論文の虚偽、欺瞞を見抜けなかった雑誌編集長にも落ち度はあるが、基本的に学術雑誌に論文を投稿すること自体が、学問と科学と真理の神に誠実を誓ったうえでなされる行為であるはずなのだから、そのソーカルという人物の方が、はるかに信義的、倫理的な不正をなしているということになるのではないでしょうか。

生物学など自然科学に関する主張、命題の真理性、検証はかなり困難な、扱いの難しい課題です。

人間集団に関する議論では、「サンプル数は1人」(または数人)などではなく、最低でも、被験者は数万人レベルといった十分なサンプル数と、十分な年月の追跡調査(最低でも数年以上)が必要です。w:コホート研究 (※ 第一学習社の資料で『コホート研究』の語句が紹介。)

また、批判的に追試された上で、とりあえずは証明されたとされている学術的命題も、後年になって、妥当性がない、と判明する場合もよくあります。(大学の専門書に書かれた内容も、30~40年くらい経過して研究が進むと訂正される場合が多い。)※ 第一学習社の資料で似たような事が言及されているようです。(また、ある Wikibooks編集者は、そもそも論理学と数学以外では、証明という言葉を使うなよ、などとも思っている)。

ですから、世の科学的な言及も、どこまで信頼度があるか、非常に怪しい部分はありますが、まずは学校教科書や、ある程度社会的に評価が高い名著とよばれる教科書をもとに、学習を続けつつ、自分自身の判断、科学リテラシーを発展させていくのがいいと思います。

アルコール醸造の糖化[編集]

※科目『科学と人間生活』の範囲。

ビールや日本酒などのアルコールを製造するさい、デンプンをグルコースなどの糖に分解する前段階が必要であり、この段階のことを「糖化」(とうか)という。

ビールを製造するための発酵の場合、麦のデンプンをグルコースに分解するために麦芽(ばくが)を加えている。日本酒でも清酒の場合、コメのデンプンを分解してグルコースにするためにコウジカビを加えている。

  1. ^ 河本宏『もっとよくわかる!免疫学』、2018年5月30日 第8版 発行、P136