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記事であるものとする。

本記事は、その検定外シリーズの、生物分野における記事である。

入試には出ない可能性が高いので、注意のこと。


※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教科全部)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、けっして大学の予習用では、ありません。この記事は、あくまで、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するための記事です。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、寝ていたヒトが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、刺激をくわえても、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(レムすいみん) と、 ノンレム睡眠 である。 レム睡眠では、眼球が動いている。 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、眼球は動いていません。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、生活周期をおくる。

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掛かれてる場合もあるが、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。

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、記憶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、遺伝子では、脳の神経回路は、決まってはいない。

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。

60歳以上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のだが、高校生は、気にしなくてよい。

「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

科学リテラシー[編集]

コラーゲンなど[編集]

「コラーゲン入りの健康ドリンク」などの健康グッズが、世間では販売される事がある。

しかし、「コラーゲン」を食べても、べつに肌はツヤツヤにならない。 コラーゲンとは、動物の皮膚などを構成するタンパク質のこと。

そもそも皮膚がツヤツヤなのは本当に健康的な証拠なのかという疑問もあるが、仮に「ツヤツヤ皮膚は健康の証拠」だとしよう。

仮にそうだとしても、以下のように、コラーゲン食による肌ツヤツヤ説の効能を否定できる。

豚肉ばかりを毎日たくさん食べても、豚にならない。牛乳を飲んでも、牛にならない。お米をほぼ毎日食べてても、稲にならない。 焼き鳥を食べても、皮つきの焼き鶏肉を食べたりしても、やはり、鳥のような羽毛の生える肌にならない。

なのに、なんでコラーゲンを食べると、そのコラーゲンが自分の肌に直接的に補充されると思うのか?

豚肉や牛肉を食べたら、それはアミノ酸などに分解されるわけだ。 同様に、コラーゲン入りの食事を食べたら、やはりアミノ酸などに分解されるというわけ。

そのアミノ酸に、そりゃあ、皮膚を構成するためのアミノ酸が含まれてれば、皮膚も構成されるでしょう。

また、「コラーゲンとは、動物の皮膚などを構成するタンパク質のこと。」と知ってれば、じゃあ皮付きの焼き鳥を食べてればコラーゲンが豊富だって分かるんで、 いちいち「コラーゲン入りの健康ドリンク」とかを買わなくても、スーパーで鶏肉を買えばいいだけである。

また、線維構造のコラーゲンが「コラーゲン繊維」などと言われる場合もあるが、しかし、食物繊維とは性質がまったく異なる。野菜などに多く含まれる「食物線維」は、植物に由来し、人間の消化器官にとっては消化しづらい。このため、便通などをうながすというわけである。

しかし、コラーゲン線維を構成するコラーゲンはあくまでタンパク質であり、消化は比較的に容易である。よって、コラーゲン線維入りの食品を食べても、それほど便通は変わらないだろう。

ここまでの論証では、ほとんど中学高校レベルの生物学や化学の知識、しかも、かなり初歩的な知識しか使ってない。しかし、たったそれだけの初歩的な知識だけで、ちまたに蔓延(まんえん)する、効能をあやしい健康食品の主張を否定できる。

小学生ですら「タンパク質」を知ってるだろうし、消化も知っているだろう。単に、ふつうの小学生は、「コラーゲン」という用語の内容を知らないだけである。つまり、いい年こいた大人ですら、小学生よりも頭のわるいバカも、世間には多くいる、って事である。

「科学的な思考法」というのは、けっして科学的な用語を用いられた仮説でも、それを鵜呑み(うのみ)にせず、自分の知識と照らし合わせて、きちんと検証をする事、である。単に、科学的な用語を使ってるだけの宣伝(健康食品の宣伝のように)を鵜呑みにすぎるのは、けっして科学的な思考法ではない。

日本の小中高の教育制度では、困ったことに、このような科学的思考法をきたえる授業はできていない(授業時間の問題もあるだろうが)。そういう事情もあってか、世間では、あやしい自称「科学」も蔓延している。なので、自分で、ウソの「科学」(自称)にダマサレないように、気をつけるしかない。

また、テレビ番組やテレビ広告などでは平気で「コラーゲンの美容効果の科学的根拠があります!」とか大ウソをつくだろうし、科学者や研究者ですらウソをついたり、誤解をまねく表現をする連中もいる。企業にやとわれてる科学者だって存在するだろうし、その科学者は、その企業に不都合は事は主張しないだろう。

なので、科学者の言う事だって、鵜呑み(うのみ)にしてはイケナイのである。

仮にコラーゲンに肌の健康への効果があったとしても、その効果は、鶏肉と同レベルでしかないだろう。

また、コラーゲンはタンパク質であるので、コラーゲンの摂取しすぎは、つまりタンパク質の摂取しすぎとなるので、生活習慣病と同様に、いろんな病気を引き起こすだろう。

コラーゲンだけにかぎらず、その他の健康食品でも、似たような事情であろう。


なお、一説には、コラーゲンが実は肌にとって良いという学説も提唱されている。

コラーゲンのアミノ酸は非常に固く結びついており完全に分解されずコラーゲンペプチドとして存在する(たとえば化粧品会社などの科学者が主張している)。一説には、コラーゲンペプチドに含まれるアミノ酸(ヒドロキシプロリン)の発するシグナルによって細胞のコラーゲン生成を促進するという現象(しかしコラーゲンがそのまま肌になるわけでない)を提唱する学者や大学教員もいる(なお、大学が主張したからといって真実とは限らない。大学どうしで学説が異なったり対立する場合もよくある)。確かにコラーゲンの生成促進によってすぐに肌がツヤツヤになることは誤りだろうが、継続的な摂取によって加齢による肌の劣化を防ぐことはできると主張している学者もいる。


アルコール醸造の糖化[編集]

※ なお、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。一般に、アルコール発酵などのためにデンプンをグルコースなどの糖に変える前段階のことを「糖化」(とうか)という(※ 生物学の用語ではないので、暗記は不要)。