【推薦入試】兵庫県立大学 理学部 物質科学科・生命科学科（小論文過去問題解説）

兵庫県立大学 理学部 物質科学科・生命科学科の小論文対策

［令和５年度　学校推薦型選抜］

問題　課題は全部で６題（IからVIまで）ある。この中から２題を選び解答すること。

I　金属において、電気抵抗の大きさを決める要因とその温度変化について400字以内で説明せよ。
II　単振り子の運動の観測から重力加速度をできるだけ精度よく求める手法について400字以内で説明せよ。
III　コロイドについて具体的に400字以内で説明せよ。
IV　電気陰性度とイオン化傾向について具体的に400字以内で説明せよ。
V　生命機能に関わる核酸の特徴、役割について400字以内で説明せよ。
VI　細胞骨格および細胞骨格と関連して機能するモータータンパク質の特徴、役割について400字以内で説明せよ。

ポイント

解答例

I.　金属では、規則的に並んだ金属イオンの周りを動き回る自由電子が電流を運ぶはたらきをするが、金属イオンが不規則な熱運動をするため、自由電子と衝突してその電流を運ぶ運動を妨げる。この熱運動の激しさが電気抵抗の大きさを決める要因の一つである。また、電流を運ぶ電子が通過する断面において、単位面積当たりを通過する電子数が多いほどたくさんの電流が流れるので、金属中の単位体積あたりの自由電子数も電気抵抗の大きさを決める要因である。電気抵抗の大きさは金属の形状にも依存し、電流が流れる方向の長さに比例し、その断面積に反比例する。金属の温度を上げると金属イオンの熱運動が激しくなり、より自由電子の動きを妨げるようになるので、電気抵抗は大きくなる。金属の抵抗
率pの温度Tに対する変化は、0℃での抵抗率をpo、抵抗率の温度係数をαとして、p=po(1+αT)と近似でき、温度の一次関数に近い変化を示す。

II.　単振り子の周期Tは、重力加速度をg、振り子の固定点からおもりの重心までの長さをLとしてT=2π√/L/gで与えられる。従って、重力加速度は単振り子の周期を測定し、g=4m2L/T2の式から求めることができる。重力加速度の測定精度を上げるためには、これらの式は、単振り子の振れの角度が十分に小さいときに成り立つ近似式であるので、振れの角度を小さくして測定を行う必要がある。ま
た、周期が長い方が周期の測定精度が高まるので、糸の長さを適度に長くする。
さらに、単振り子が複数回往復するのにかかる時間を測定し、 その時間を往復回数で割って平均をとることで周期の測定精度を上げることができる。一方、単振り子の糸やおもりにはたらく空気抵抗をできるだけ小さくするために、細い糸と小さなおもりを用い、空気抵抗や糸の重さに対して十分大きな重力がはたらくよう質量の大きなおもりを用いる。

III.　水酸化鉄(III)の水溶液のように、一般に直径約10~10°mの大きさをもつ微粒子が媒質(水)に分散した状態または物質はコロイドとよばれる。コロイド粒子を含む溶液には流動性があり、コロイド溶液またはゾルとよばれる。一方、冷えたゼラチンや寒天のように流動性がなく固まった状態はゲルである。
ゲルを乾燥させたものはキセロゲルである。分子量の大きなデンプンやタンパク質は、一つの分子でコロイド粒子の大きさをもち、分子コロイドといわれる。セッケンなどの界面活性剤を水に溶かすと、ある濃度以上では疎水基を内側に、親水基を外側に向けて集合化する。このようなコロイド粒子はミセルである。コロイド溶液に強い光線をあてると、コロイド粒子は光を散乱し光路が一様に輝くチンダル現象が観察される。また、コロイド粒子は熱運動により分散媒分子と絶えず衝突を繰り返し不規則な動きを示す。これはブラウン運動として知られる。

IV. 　異なる種類の原子が結合するとき、各原子の陽子の数や電子配置が異なるため、価電子をそれぞれの原子が引き寄せる強さに違いが生じる。この強さの尺度を電気陰性度という。一般に電気陰性は、希ガスを除き、周期表で右上側の元素ほど大きく、フッ素が最大である。電気陰性度に差のある異種の原子間の共有結合には極性が生じる。単体の金属が、水溶液中で電子を失い陽イオンになろうとする性質は金属のイオン化傾向とよばれる。イオン化傾向の大きな金属ほど、様々な物質と反応して陽イオンになりやすい。金属と水や酸、空気との反応性はイオン化傾向と関係する。イオン化傾向の大きなアルカリ金属やアルカリ土類金属は空気中で速やかに酸化されるが、イオン化傾向の小さな銀や金は空気中では酸化されない。イオン化傾向の差を利用したダニエル電池では、イオン化傾向の大きな亜鉛で酸化反応が、イオン化傾向の小さな銅で還元反応が起こり、電流が発生する。

V. 　核酸にはDNAとRNAがある。両者とも、糖、リン酸、塩基からなるヌクレオチドが結合した鎖状の分子である。DNAを構成する塩基はアデニンA、グアニンG、チミンT及びシトシンCで糖はデオキシリボースなので、デオキシリボ核酸DNAと呼ばれる。DNAは、2本のヌクレオチド鎖がAとT、G
とCが塩基対を作って結合し二重らせん構造をとる。遺伝子の本体で、DNAの塩基配列が遺伝情報となる。細胞増殖において、DNA分子は複製されて2分子となり、2個の細胞に分配され遺伝情報が受け継がれる。RNAは、チミンの代わりにウラシルU、糖はリボースからなるリボ核酸RNAである。1本
鎖で遺伝子の発現において働く。まず、遺伝子の塩基配列の情報がmRNAに転写される。次にリボソームにて3塩基の配列(コドン)が指定するアミノ酸をtRNAが順に連れてきて連結しタンパク質を合成することで､遺伝情報が翻訳されて遺伝子が発現する。

VI.　細胞骨格は、細胞質基質に存在するタンパク質でできた繊維状の構造体で細胞の形や細胞内の構造を支えており、3種類存在する。アクチンフィラメントは、アクチンという球状タンパク質が鎖状につながってできており、筋収縮、細胞運動や細胞分裂時のくびれなどに関わる。微小管は、αチューブリンとβチューブリン二量体が鎖状につながったもので､細胞小器官の移動、細胞分裂時の染色体の移動、鞭毛運動などに関わる。さらに、細胞膜や核膜の内側に存在してそれらの形を保つ中間系フィラメントがある。モータータンパク質はATPの分解の際に得られるエネルギーを使ってこれらの繊維上を移動し、物質の輸送を行う。キネシンおよびダイニンは、細胞小器官、小胞や染色体と結合して微小管上を移動してこれらの輸送に、また鞭毛運動などにも関わる。ミオシンはアクチン繊維上を動き、原形質流動で見られる細胞小器官等の移動や細胞分裂や筋収縮などに関わる。

＜兵庫県立大学の公開内容からの引用＞

小論文過去問題解説

I

1. 基本原理の確認: 金属の電気伝導に関する基本原理を確認します。金属イオンと自由電子による電流の伝導があることを理解します。
2. 電気抵抗の要因の特定: 電気抵抗の大きさを決定する要因を特定します。例えば、金属イオンの熱運動や自由電子の衝突が挙げられます。
3. 温度変化の影響の理解: 温度が上昇すると金属イオンの熱運動が増加し、自由電子の移動を妨げることが予想されます。
4. 数式の利用: 抵抗率の温度依存性を示す数式を使って、温度変化が電気抵抗に与える影響を説明します。数学的な表現を適切に使いこなします。
5. 実例の挙げ方: 具体的な金属や物質の例を挙げながら、理論を具体的な事例に結びつけます。これにより抽象的な概念が具体的なイメージと結びつく。

II

1. 単振り子の周期の基本式の確認: 単振り子の周期が重力加速度に依存する基本式を確認します。
2. 測定の際の工夫: 振り子の振れ角を小さくし、周期の測定を精度良く行うための工夫を考えます。例えば、振れ角の小ささや周期の長さに注目します。
3. 実験の工夫: 単振り子が複数回往復する時間を測定し、平均をとることで測定精度を向上させる方法を考えます。また、空気抵抗を考慮して適切な設定を行います。
4. 理論と実験の整合性: 理論的な予想と実際の実験結果との整合性を確認します。もし差異があれば、それについての考察も行います。
5. 他の誤差の検討: 測定誤差や実験時の留意点など、他にも影響を与える要因を考慮します。

III

1. 基本概念の確認: コロイドは、微粒子が媒質に分散した状態を指します。例えば、水酸化鉄(III)の水溶液はコロイドであり、微粒子の直径は約10～10°mです。
2. コロイドの状態: コロイドは一般にゾル（流動性のある溶液）やゲル（固まった状態）と呼ばれます。例えば、水酸化鉄(III)の水溶液はゾルと呼ばれます。
3. 粒子の動態: コロイド粒子は熱運動により分散媒分子と衝突し、不規則な動きを示すブラウン運動が起きます。この動態はチンダル現象としても観察されます。
4. コロイドの種類: 分子コロイドとして、デンプンやタンパク質など分子量の大きなものがあります。また、ミセルと呼ばれるコロイド粒子もあり、セッケンなどの界面活性剤がミセルを形成します。
5. 観察方法と応用: コロイドの存在はチンダル現象によって確認できます。また、コロイドはさまざまな分野で利用され、例えば工業製品や医薬品の製造などに応用されています。

IV

1. 電気陰性度の概念: 電気陰性度は元素が電子を引き寄せる能力を示す指標です。周期表で右上に行くほど電気陰性度が高まり、フッ素が最も電気陰性度が高い元素です。
2. 共有結合と極性: 電気陰性度の差が異なる原子同士が結合すると、共有結合において極性が生じます。これが分子の極性を決定します。
3. イオン化傾向の概念: イオン化傾向は金属がイオン化される傾向を示します。イオン化傾向が大きいほど、金属は容易にイオンになります。
4. 反応性との関係: 電気陰性度とイオン化傾向は元素の反応性に影響を与えます。電気陰性度が高い非金属は共有結合を形成し、イオン化傾向が高い金属は陽イオンになりやすい傾向があります。
5. 具体的な例: 電気陰性度が高いフッ素と低いセシウムを比較すると、フッ素は共有結合を好み、セシウムは容易に陽イオンになる傾向があります。これは化学反応や物質の性質に影響を与えます。

V

1. DNAとRNAの構造: 核酸にはDNAとRNAがあり、それぞれが糖、リン酸、塩基からなるヌクレオチドで構成される。DNAは二重らせん構造を持ち、RNAは一本鎖構造をしている。
2. 遺伝情報の保持: DNAは遺伝子の本体であり、塩基配列が遺伝情報となります。生命の特徴や発現に関わる情報がDNAに格納されています。
3. DNA複製と遺伝子の伝達: 生命体の細胞分裂において、DNA分子は複製され、2つの細胞に分配されることで遺伝情報が受け継がれます。
4. RNAの役割: RNAはDNAの情報をもとにタンパク質の合成を担当します。遺伝子が転写され、mRNAに変換され、それがリボソームにおいてタンパク質へと翻訳されます。

VI

1. 細胞骨格の構造と種類: 細胞骨格はアクチンフィラメント、微小管、中間系フィラメントから構成されます。これらは細胞の形状維持や運動に関与します。
2. モータータンパク質の特徴: モータータンパク質はATPの分解によってエネルギーを得
3. て、細胞内の繊維構造体を移動させる役割を果たします。
4. アクチンフィラメントとミオシン: アクチンフィラメントはアクチンと呼ばれる球状のタンパク質が鎖状に連なって構成されています。ミオシンはこのアクチンフィラメント上を動くモータータンパク質で、原形質流動や筋収縮に関与します。
5. 微小管とキネシン・ダイニン: 微小管はαチューブリンとβチューブリンが鎖状に連なった構造体です。キネシンとダイニンは、これらの微小管上を移動するモータータンパク質で、細胞小器官や小胞、染色体の移動に関与します。
6. 中間系フィラメントとその役割: 中間系フィラメントは細胞膜や核膜の内側に存在し、これらの構造を保つ役割を果たします。細胞の強度や形状を維持する重要な役割があります。
7. エネルギー源としてのATPの利用: モータータンパク質はATPを分解して得たエネルギーを利用して移動します。このプロセスが、細胞内の物質輸送や構造の変化に寄与します。
8. 生命現象との関連性: 細胞骨格とモータータンパク質の協調動作は、細胞分裂、細胞運動、細胞内の物質輸送など生命現象に不可欠です。これにより、細胞は機能を維持し、外部環境への変化に適応できるようになります。このように、細胞骨格とモータータンパク質が協力して細胞内でさまざまなプロセスを支え、生命機能を維持していることが理解できます。

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兵庫県立大学の入試傾向

兵庫県立大学の入試傾向は、以下のような特徴があります。

1. 入試方法：兵庫県立大学は、一般的に学力試験と面接試験を組み合わせた方法で入試を行っています。学力試験では、主に学問的な能力を測る科目が設定されており、面接試験では志望動機や個人的な特徴を評価します。
2. 学部・学科ごとの違い：兵庫県立大学には複数の学部と学科があり、それぞれの学部・学科ごとに入試の内容や難易度が異なる場合があります。例えば、文学部や経済学部、理学部、農学部などがあります。
3. 推薦入試：兵庫県立大学では推薦入試も実施されています。高校推薦や他大学からの推薦、特別推薦などがありますが、推薦入試の条件や方法も学部・学科によって異なります。
4. 難易度：入試の難易度は学部や学科、年度によって異なります。一般的には競争率が高くなる傾向がありますので、しっかりと準備して挑むことが重要です。
5. 前年度の入試情報：合格者の平均偏差値や学力試験の出題範囲、面接試験の内容などは、前年度の入試情報を参考にすることで入試の傾向を把握することができます。

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経済学・経営学を幅広く学び、グローバル社会で活躍できる人材を育成する。次の３コース制。
・グローバルビジネスコースは、全ての授業が英語だけで行われ、多数の留学生とともに経済学・経営学を中心とする社会科学を幅広く学ぶ。
・経済学コース、経営学コースでは、経済学（経済理論・政策プログラム）と経営学（マネジメントプログラム）に加え、融合領域として、金融ファイナンス、社会イノベーションのプログラムを用意する。
　経済学コース、経営学コースの専門科目（日本語）とグローバルビジネスコースの専門科目（英語）を、学生が相互履修できるようにするなど、コースにとらわれない多様な学びを可能とする。

社会情報科学部　社会情報科学科（定員数：100人）

第４次産業革命（IoT〈Internet of Things〉、ビッグデータ、人口知能〈AI〉、ロボットなど）のイノベーションに対応すべく、情報科学技術を幅広く学び、データ分析などのスキルを生かし、課題解決に向けた糸口をつかみ新たな解決策を導き出す、データサイエンティストなどの人材を育成する。
データ分析に必要な知識と技術を中心に、情報科学の基礎から応用までを段階的に修得する。１、２年次には情報科学と社会データ分析の基礎を学び、２年次以降の専門教育では、人工知能、機械学習、計算理論など、データを処理・分析するスキルとそれらを社会で応用するための社会科学の知識を修得。
演習では、PBL（問題解決型学習）の形態を取り入れ、データから課題を抽出し、課題解決を行う一連の流れを実践的に学ぶほか、データが生まれる現場でデータ分析処理を経験するため、企業へのインターンシップなども実施する。

工学部　（定員数：352人）

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機械・材料工学科 （定員数：126人）

応用化学工学科 （定員数：100人）

電気電子情報工学科には、以下の２コースがある。電気工学コースでは、電力システムに関する知識と技術、電子物性、電気・電子材料に関する知識、およびこれらの電気電子材料を生かしたデバイスに関する技術を学ぶ。電子情報工学コースでは、電子材料・デバイス、回路、高周波、通信、信号処理システムまでの幅広い領域の先端技術を学ぶ。
機械・材料工学科には以下の２コースがある。機械工学コースでは、機械の設計、生産に関する科目のほか、制御工学、生産システム工学、マイクロテクノロジー、自動制御、ロボット工学、コンピュータ工学などを学ぶ。材料工学コースでは、あらゆる材料についての理論を学び、作製、加工、評価、解析を行える人材を育成する。
応用化学工学科には以下の２コースがある。応用化学コースでは、有機化学、無機化学、高分子化学、生物有機化学、物理化学およびそれらに関連した応用科目を実験を通して実践的に学ぶ。化学工学コースでは、化学熱力学、電気化学、反応分離工学、固体流体力学、プロセス装置設計などの化学工学分野と、金属学、半導体工学、無機化学、有機化学、高分子科学、微粒子科学などのマテリアルサイエンス分野を幅広く学ぶ。

理学部（定員数：175人）

物質科学科 （定員数：90人）

生命科学科 （定員数：85人）

物質科学科では、物質の物性や反応について、原子・分子レベルに基礎を置いた研究を行い、物質の本質とメカニズムを理解する。理論的・実験的に新しい物性を探究する物性基礎コース、物質の物性を実験的に解明する物性コース、物質を作り出す手法を修得する物質コースの３コースを置く。
　生命科学科では、生命現象を分子や細胞のレベルで解明する教育・研究を行い、将来の生命科学の発展を担う人材を育成する。生体物質の構造と機能を物理化学的な手法で追究する生体物性コース、生命現象を化学的な手法で追究する生体分子コース、生命現象を遺伝学、細胞生理学的な手法で追究する細胞コースの３コースを置く。

環境人間学部　環境人間学科 （定員数：205人）食環境栄養40を含む

食環境栄養課程

多彩な教養科目と、より専門性を深める専門科目で、体系的な学びを行う。１年次に教養共通科目や基礎ゼミなどを通して、自分にあった進路を考える。２年次から希望により、人間形成、国際文化、社会デザイン、環境デザインの４つの系のうち、いずれかに所属する。フィールドワークを重視し、徹底した少人数教育を行う。
なお、食環境栄養課程のみ、入学時から課程の所属となる。食と栄養に関わる専門知識について学び、管理栄養士を目指す。

看護学部　看護学科 （定員数：105人）

カリキュラムは、「看護基礎領域」「実践基礎看護領域」「生涯健康看護領域」「広域健康看護領域」の専門教育科目４領域を中心に、全学共通教育と専門関連科目を系統的に学べるように構成されている。助産師養成課程と養護教諭養成課程が設けられている。
看護基礎領域では、看護学や看護ケアを提供するシステムの理論などを学ぶ。実践基礎看護領域では、体の機能の理解と、それを踏まえた援助技術などを学ぶ。生涯健康看護領域では、生涯にわたる人間の成長に伴う生活の変化に対応した看護を学ぶ。広域健康看護領域では、看護を取り巻く環境への働きかけや、在宅ケアなどの個別課題への解決方法を探究する。