遺伝情報とその発現（知識）の問題
次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カから 1 つ選べ。
DNA は、多数のヌクレオチドが結合してできた 2 本のヌクレオチド鎖からなる。それぞれの鎖には方向性があり、一方の端を 5' 末端、もう一方の端を 3' 末端という。2 本の鎖は、向かい合う塩基どうしが相補的に対をつくって結びつき、二重らせん構造をとっている。いま、ある DNA の一方の鎖の一部の塩基配列が 5'-AGCTTG-3' であるとき、この部分と対をつくっているもう一方の鎖の塩基配列を 5' 末端側から順に書くと、（ a ）となる。
また、ある生物が自らを形成・維持するのに必要な最小限の遺伝情報のひとそろいをゲノムという。ヒトの体細胞（）1 個の核には、（ b ）組のゲノムに相当する DNA が含まれている。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 5'-TCGAAC-3' | 1 |
| イ | 5'-TCGAAC-3' | 2 |
| ウ | 5'-CAAGCT-3' | 1 |
| エ | 5'-CAAGCT-3' | 2 |
| オ | 5'-GTTCGA-3' | 1 |
| カ | 5'-GTTCGA-3' | 2 |
この問題で使うもの
- DNA の構造と相補性（説明と入口の問題）
- 遺伝子・ゲノム・染色体の関係（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（40 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
空欄 a は DNA の 2 本鎖の「向き」と塩基の相補性、空欄 b はゲノムと染色体（核相）の関係の知識を使う。
ヒント 2
DNA の 2 本鎖は互いに逆向きに並び、A と T、G と C が対をつくる。また、ゲノム 1 組は配偶子がもつ染色体 1 組（）に含まれる DNA に相当する。
ヒント 3
与えられた鎖に向かい合う塩基を順に書くと T, C, G, A, A, C だが、その向きは 3'→5' である。体細胞は であることと合わせて考えよ。
答えと解説
答えを見る
エ
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解説を読む
空欄 a について
DNA の 2 本のヌクレオチド鎖は、互いに逆向き（一方が 5'→3' のとき、向かい合うもう一方は 3'→5'）に並んでいる。また、塩基は A と T、G と C が相補的に対をつくる。
与えられた鎖 5'-AGCTTG-3' の各塩基に向かい合う塩基を、同じ並びで書くと T, C, G, A, A, C となるが、この鎖は逆向きなので、その向きは 3'-TCGAAC-5' である。これを 5' 末端側から読み直すと 5'-CAAGCT-3' となる。したがって a は 5'-CAAGCT-3' である。
- 5'-TCGAAC-3' は、相補的な塩基を選んではいるが、2 本の鎖が逆向きであることを考えずに、向きを元の鎖と同じにしてしまった誤りである。
- 5'-GTTCGA-3' は、元の鎖の配列をそのまま逆から読んだだけで、相補的な塩基になっていない誤りである。
空欄 b について
ゲノムは、その生物が生きていくのに必要な最小限の遺伝情報のひとそろいで、配偶子（精子や卵）がもつ 1 組の染色体（ヒトでは 本）に含まれる DNA に相当する。ヒトの体細胞は で、父親由来と母親由来の染色体を 1 組ずつもつので、体細胞 1 個の核には 2 組のゲノムに相当する DNA が含まれる。b を 1 とするのは、体細胞が相同染色体を 2 本ずつ（父方・母方由来を 1 組ずつ）もつことを見落とした誤りである。
以上より、a が 5'-CAAGCT-3'、b が 2 の組み合わせであるエが正解である。
別解
a: 一方の鎖が 5'-AGCTTG-3' のとき、相補鎖は逆向き（逆平行）に対をつくる。各塩基の相補塩基を並べると 3'-TCGAAC-5' となる（A-T, G-C, C-G, T-A, T-A, G-C）。これを 5' 末端側から書くと 5'-CAAGCT-3' である。
検算: 5'-CAAGCT-3' の相補鎖は 3'-GTTCGA-5'。これを 5' から書くと 5'-AGCTTG-3' となり、元の鎖に一致する。
b: ヒトの体細胞（2n=46）は、父方と母方から 1 組ずつ受け継いだ 2 組のゲノムをもつ。したがって 2。
以上より、a は 5'-CAAGCT-3'、b は 2 なので、組み合わせはエ。
各選択肢の確認: ア・イの 5'-TCGAAC-3' は、相補的な塩基を並べただけで向きを逆にしておらず誤り。オ・カの 5'-GTTCGA-3' は、元の鎖の配列をそのまま逆向きに読んだだけで相補的な塩基に置き換えておらず誤り。ア・ウ・オは b=1 で誤り。ウは a が正しいが b が誤り。エのみが a・b ともに正しい。