[中学受験理科ー動物の呼吸とエネルギー]

 次の文を読 んで下の問1〜問3に答えなさい。
動物は絶えず呼吸をしています。口や鼻から吸い込まれた空気は(あ)を通って左右の(い)に入ります。(い)に入った空気に含まれる (う)の一部は、(い)で血液に取り込まれ、体の各部に運ばれます。体の各部に運ばれた(う)は、動物体内で養分が分解されるときに使わ れて、(え)が生じます。このとき、体温を保つ、体を動かすなど、さまざまな生命活動をするのに必要なエネルギーを取り出します。動物が エネルギーを取り出すのに利用できる養分一つとして、タンパク質があります。タンパク質は炭素、水素、(う)、ちっ素、いおう という成 分からできています。動物が体内のタンンパク質を利用してエネルギーを取り出すとき、(え)のほかに、ちっ素を成分の一つに持つさまざま なものも生じます。ちっ素を成分の一つに持つさまざまなものをまとめて「A」と呼ぶことにします。(え)は(い)から(あ)を通り、はく 息にまじって体の外に出されます。「A」は動物の尿(にょう)の中にふくまれており、体の外に出されます。  (洛星中学)

問1 (あ)〜(え)にあてはまる語句を入れなさい。

問2 ブタの尿を集め、その中にふくまれる「A」の量を測定したところ 50g でした。タンパク質の各成分と「A」の各成分の割合を表1 に示しました。50g の「A」の中の炭素、水素、(う)、ちっ素、いおう の量はそれぞれ何gですか。

表1  タンパク質と 「A」 の各成分の割合 (%)
 

炭素
水素
(う)
ちっ素
いおう

タンパク質
53
7
22
17
1
100
「A」
26
6
34
34
0
100

問3 タンパク質を利用してエネルギーを取り出すとき、タンパク質中のちっ素はすべて「A」に入ります。一方、タンパク質中の炭素、水素、い おう は一部しか「A」に入りません。ブタの尿を集め、尿に含まれる「A」の量を測定したところ、50gでした。「A」はすべて尿として体 の外に出されたものと考えて、以下の(1)〜(5)の問に答えなさい。

(1) エネルギーを取り出すときに利用したタンパク質は何gですか。
(2) 「A」に入らなかった炭素、水素、いおう の量はそれぞれ何gですか。
(3) 「A」に入らなかった炭素、水素、いおうは、(う)と結びついて体の外に出されます。それぞれの物質1gに結びつく(う)の量を表 2に示しました。「A」に入らなかった炭素、水素、いおうに結びついた(う)は合計何gになりますか。

表2 炭素、水素、いおうの各1.0gに結びつく(う)の量 (g)
炭素
水素
いおう
2.7
8.0
1.5

(4) タンパク質を利用するときには何gの(う)を体の外から取り入れる必要がありますか。
(5) (う)と(え)の1gあたりの体積を表3に示しました。タンパク質を利用してエネルギーを取り出し、50gの「A」が生じまし た。体の外に出される炭素は、はく息にまじる(え)の成分となって体の外に出されるか、尿にまじる「A」の成分となって体の外に出されるかの どちらかであるとします、次の@とAの問いに答えなさい。答えは小数第二位を四捨五入して第一位まで書きなさい。

@ 体の外から取り入れる必要のある(う)は何ℓですか。
A はく息にまじって体の外に出される(え)は何ℓですか。

表3 (う)と(え)の各1.0gあたりの体積(ℓ)
(う)
(え)
0.7
0.5

解説
 問1 (あ)・・・気管  (い)・・・肺  (う)・・・酸素  (え)・・・二酸化炭素
 問2  50g中なので、それぞれ表の値を2で割ればよい。 炭素13g、水素3g、二酸化炭素17g、ちっ素17g、い おう0g
 問3  (1) 「A」中のちっ素17gはすべてタンパク質の中にふくまれていたので、表1の17%=17gとなり、100%にあたる タンパク質の量は100gである。
答え 100g

 (2)  炭素は53g−13g=40g、水素は 7g−3g=4g、いおうは1g

 (3)  (2)のそれぞれの値に、表2の割合をかけて、 40×2.7+4×8.0+1×1.5=141.5g  

 答え141.5g

 (4)  表1から、タンパク質にふくまれる酸素のうち22g−17g=5gは「A」に入らないので余る。よって外部 から取り入れる必要があるのは、141.5g−5g=136.5gでよい。

答え 136.5g

 (5)  @ 136.5×0.7=95.6ℓ

答え 95.6ℓ

        A 二酸化炭素は炭素1gにつき、酸素2.7gが化合しているので、炭素40g には、40×3.7=148gの二酸化炭素ができる。表3よりその体積は、148×0.5=74ℓ
答え 74ℓ



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