技術士 過去問
令和7年度(2025年)
問24 (基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問6)

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問題

技術士試験 令和7年度(2025年) 問24(基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問6) (訂正依頼・報告はこちら)

生物の元素組成は地球表面に存在する非生物の元素組成とは著しく異なっている。すなわち、地殻に存在する約100種類の元素のうち、生物を構成するのはごくわずかな元素である。細胞の化学組成に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。
  • 人体を作る総原子数の90%以上を4元素(水素、酸素、窒素、炭素)が占める。
  • 生物を構成する元素の組成比はすべての生物でよく似ており、人体を作る総原子数の60%以上が水素原子である。
  • 細胞内の主な有機小分子は、糖、アミノ酸、脂肪酸、ヌクレオチドである。
  • 核酸は細菌細胞を構成する巨大分子の中で最も重量比が大きい。
  • 水は細菌細胞の重量の約70%を占める。

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この過去問の解説 (3件)

01

この問題では、細胞の中で何が多いかを正しく整理できるかがポイントです。

選択肢1. 人体を作る総原子数の90%以上を4元素(水素、酸素、窒素、炭素)が占める。

これは正しいです。
生物の体は、たくさんの種類の元素からできているように見えても、実際には水素、酸素、炭素、窒素が大部分を占めます。
特に人体では、水や有機物が多いので、この4元素の割合がとても大きくなります。

選択肢2. 生物を構成する元素の組成比はすべての生物でよく似ており、人体を作る総原子数の60%以上が水素原子である。

これは正しいです。
生物は種類が違っても、体を作る基本の物質はかなり共通しています。
また、体の中には水が多く、さらに有機物にも水素がたくさん入っているので、原子の個数で数えると水素が非常に多くなります

選択肢3. 細胞内の主な有機小分子は、糖、アミノ酸、脂肪酸、ヌクレオチドである。

これは正しいです。
細胞の中には、比較的小さい有機分子がいろいろあります。
その代表が、糖、アミノ酸、脂肪酸、ヌクレオチドです。
これらは、エネルギー源になったり、大きな分子の材料になったりします。

選択肢4. 核酸は細菌細胞を構成する巨大分子の中で最も重量比が大きい。

これは不適切です。
細菌細胞の巨大分子では、ふつうたんぱく質が最も大きな割合を占めます。
核酸にはDNAやRNAがありますが、それらを合わせても、たんぱく質より多くなるとは限りません。
特に細胞のはたらきを支える酵素や構造の材料として、たんぱく質は非常に多く使われます。

選択肢5. 水は細菌細胞の重量の約70%を占める。

これは正しいです。
細胞は乾いた固まりではなく、多くが水でできています
細菌でも、水は細胞全体の重さのかなり大きな部分を占めます。
約70%というのは、細胞の水分量として自然な値です。
 

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02

細胞の化学組成に関する問題です。

選択肢1. 人体を作る総原子数の90%以上を4元素(水素、酸素、窒素、炭素)が占める。

問題文の内容通りです

 

人体を作る総原子数の99%(98.9%)を4元素(水素,酸素,窒素,炭素)が占めます。

問題文での 90% 以上の表現は、誤りとは言えません。

他に、リン0.1%、イオウ0.1%、タンパク質アミノ酸やDNA塩基に窒素が含まれます。

選択肢2. 生物を構成する元素の組成比はすべての生物でよく似ており、人体を作る総原子数の60%以上が水素原子である。

問題文の内容通りです

 

人体の原子数比は、総原子数の60%以上が水素原子ですが、人体の元素組成は水分子(H₂O)が多く含まれているため、原子数比では水素が最も多くなります。

選択肢3. 細胞内の主な有機小分子は、糖、アミノ酸、脂肪酸、ヌクレオチドである。

問題文の内容通りです

 

細胞内の主な有機小分子は、糖・アミノ酸・脂肪酸・ヌクレオチドの4種類に分類され、細胞の基本構成要素として、生体高分子(タンパク質、多糖、核酸、脂質)構成のモノマーとする役割を担います。

選択肢4. 核酸は細菌細胞を構成する巨大分子の中で最も重量比が大きい。

核酸は細菌細胞を構成する巨大分子の中で、タンパク質に比べて重量比は小さい

 

細菌細胞の組成は、H2O 70%、化学物質30%であり、化学物質には無機イオン小分子4%とリン脂質2%があり、それ以外で巨大分子(高分子)24%が占めています。

細菌細胞全体の24%を占める巨大分子の内訳は、タンパク質15%、RNA6%、多糖2%、DNA 1%が組成比で核酸はRNAとDNAの和で、7%程度でタンパク質15%の方が重量比が大きい

選択肢5. 水は細菌細胞の重量の約70%を占める。

問題文の内容通りです

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03

生物の元素組成や生物を構成する細胞の化学組成に関する問題です。

選択肢1. 人体を作る総原子数の90%以上を4元素(水素、酸素、窒素、炭素)が占める。

生体分子のうち、特に人体は、水や炭水化物で構成されているため、この選択肢は適切です。

選択肢2. 生物を構成する元素の組成比はすべての生物でよく似ており、人体を作る総原子数の60%以上が水素原子である。

基本的な代謝の営まれる細胞の実質の組成は, 生物の種をこえてよく似ていることが示唆されています。

また、人体は大部分が水と炭水化物で構成されていることから、この選択肢は適切です。

選択肢3. 細胞内の主な有機小分子は、糖、アミノ酸、脂肪酸、ヌクレオチドである。

有機小分子は、分子量が100から1000まで、炭素数30までの炭素化合物です。

それらは、糖、アミノ酸、脂肪酸およびヌクレオチドの4種類で構成されているため、この選択肢は適切です。

選択肢4. 核酸は細菌細胞を構成する巨大分子の中で最も重量比が大きい。

細菌細胞の巨大分子では、物質組成で見ると約半分がタンパク質で構成されているため、この選択肢は不適切で正解です。

選択肢5. 水は細菌細胞の重量の約70%を占める。

生物には水が多く含まれています。細菌細胞の重量の約70%は水で、この選択肢は適切です。

まとめ

生物を構成する基本的な元素や化学組成を覚えておきましょう。

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