遺伝情報とその発現（知識）の問題

難易度 2教科書の章末問題レベル高校生物遺伝情報とその発現（知識）

遺伝子の発現（転写と翻訳）のしくみには、原核生物と真核生物で共通する点と異なる点がある。遺伝子の発現について述べた次の文のうち、大腸菌（原核生物）の細胞とヒト（真核生物）の細胞のどちらにもあてはまるものを、次のア〜カからすべて選べ。

ア　転写は核の中で行われ、合成された mRNA は核膜孔を通って細胞質へ移動する。
イ　RNA ポリメラーゼは、DNA の 2 本鎖のうち一方の鎖を鋳型とし、その塩基に相補的な塩基をもつヌクレオチドをつなげて RNA を合成する。
ウ　転写された RNA から、イントロンに相当する部分が取り除かれ、エキソンに相当する部分どうしがつなぎ合わされる。
エ　リボソーム上で、mRNA のコドンに tRNA のアンチコドンが相補的に結合し、tRNA が運んできたアミノ酸どうしがペプチド結合で連結される。
オ　RNA ポリメラーゼは、合成中の RNA の $3^{'}$ 末端に新しいヌクレオチドをつなげていき、RNA を $5^{'} \to 3^{'}$ の方向に伸ばす。
カ　同じ遺伝子から転写された RNA でも、取り除かれる部分の違いによって、複数種類の mRNA がつくられることがある。

この問題で使うもの

原核生物と真核生物の遺伝子発現のちがい（説明と入口の問題）
転写と翻訳のしくみ（説明と入口の問題）

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算数中学高校大学大学院

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ヒント

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ヒント 1

核の有無、イントロンの有無など、原核生物と真核生物の細胞のつくりと遺伝子の構造のちがいを思い出そう。

ヒント 2

原核生物には核膜がなく、遺伝子にはふつうイントロンがない。そのため、スプライシングは真核生物だけで行われる。一方、RNA ポリメラーゼによる転写のしくみ（鋳型の使い方や合成の方向）と、リボソームでの翻訳は、どちらの生物でも同じである。

ヒント 3

核に関わる文（ア）と、スプライシングに関わる文（ウ、カ）は、真核生物だけにあてはまるので除外できる。残った文について、両方にあてはまるか確かめよう。

答えと解説

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イ, エ, オ

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解説を読む

原核生物と真核生物に共通するのは、転写・翻訳の基本的なしくみそのものです。一方、核の有無やイントロンの有無に関わる事柄は、真核生物だけにあてはまります。

ア：あてはまらない（真核生物だけ）。原核生物の細胞には核（核膜）がありません。転写は細胞質基質で行われるので、mRNA が核膜孔を通って移動することはありません。
イ：あてはまる（共通）。どちらの生物でも、RNA ポリメラーゼは DNA の一方の鎖を鋳型にします。そして、相補的な塩基をもつリボヌクレオチド（T の代わりに U）をつないで RNA を合成します。
ウ：あてはまらない（真核生物だけ）。これはスプライシングの説明です。真核生物では、転写直後の RNA（mRNA 前駆体）からイントロンが除かれ、エキソンがつながって mRNA になります。原核生物の遺伝子にはふつうイントロンがないため、スプライシングは行われません。
エ：あてはまる（共通）。翻訳はどちらの生物でもリボソームで行われます。mRNA のコドンと tRNA のアンチコドンが相補的に結合し、運ばれてきたアミノ酸がペプチド結合でつながってポリペプチドができます。
オ：あてはまる（共通）。ヌクレオチドは糖の $3^{'}$ の炭素に結合したヒドロキシ基に次のヌクレオチドがつながる形で連結されるため、RNA ポリメラーゼは RNA の $3^{'}$ 末端にヌクレオチドを付け加えていきます。そのため、RNA はどの生物でも $5^{'} \to 3^{'}$ の方向に合成されます（DNA の複製で新しい鎖が $5^{'} \to 3^{'}$ 方向に伸びるのと同じです）。
カ：あてはまらない（真核生物だけ）。これは選択的スプライシングの説明です。スプライシングを行う真核生物で見られる現象で、原核生物では起こりません。

よって、両方にあてはまるものはイ、エ、オです。

別解

各選択肢を大腸菌（原核生物）とヒト（真核生物）の両方にあてはまるかどうかで確かめる。

ア：転写が核内で行われ、mRNA が核膜孔を通るのは真核生物だけである。大腸菌には核がないので、誤り。

イ：RNA ポリメラーゼは DNA の一方の鎖を鋳型とし、相補的な塩基をもつヌクレオチドをつないで RNA を合成する。これは原核生物にも真核生物にもあてはまるので、正しい。

ウ：スプライシング（イントロンの除去とエキソンの連結）は、教科書では真核生物の過程として扱われる。原核生物の遺伝子には通常イントロンがなく、スプライシングは起こらないので、誤り。

エ：リボソーム上で mRNA のコドンに tRNA のアンチコドンが相補的に結合し、アミノ酸がペプチド結合でつながる翻訳のしくみは、両者に共通するので、正しい。

オ：RNA は常に $5^{'} \to 3^{'}$ の方向に、合成中の鎖の $3^{'}$ 末端へヌクレオチドを付加して伸びる。これは両者に共通するので、正しい。

カ：選択的スプライシングは、スプライシングをもつ真核生物で見られる。原核生物にはスプライシングがないので、誤り。

よって、答えはイ、エ、オ。

検算：誤りと判断したア・ウ・カはいずれも核やスプライシングを前提としており、原核生物にはあてはまらない。正しいと判断したイ・エ・オは核の有無やイントロンの有無に依存しない。

この問題の確認

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