遺伝情報とその発現（知識）の問題

ある細菌は、酵素 X をつくる遺伝子 $x$ をもつ。野生型の遺伝子 $x$ からは、$300$ 個のアミノ酸からなるポリペプチドがつくられる。このポリペプチドが酵素 X としてはたらく。

この細菌から、遺伝子 $x$ に突然変異をもつ変異体 A〜E を得た。どの変異体でも、突然変異は次の条件を満たしていた。

• 遺伝子 $x$ の翻訳される領域（開始コドンから、最後のアミノ酸を指定するコドンまで）のどこか 1 か所に起こっている。
• その内容は、1 塩基の置換、1 塩基の欠失、1 塩基の挿入のいずれか 1 つである。

なお、この遺伝子にイントロンはない。各変異体がつくるポリペプチドを調べた結果を次の表に示す。

この結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　変異体 A では、1 塩基の欠失によって、$85$ 番目のアミノ酸を指定するコドンが別のアミノ酸を指定するコドンに変わったと考えられる。
• イ　変異体 B と変異体 D の結果から、ポリペプチドのアミノ酸の数が変わらない突然変異は、酵素の活性に影響しないと考えられる。
• ウ　変異体 C では、$120$ 番目のアミノ酸を指定するコドンが、塩基の置換によって終止コドンに変わったと考えられる。
• エ　変異体 D では、塩基配列が変化してもアミノ酸配列が変わらなかった。これは、1 種類のアミノ酸を複数のコドンが指定する場合があるためと考えられる。
• オ　変異体 E では、1 塩基の置換によって、$41$ 番目のアミノ酸を指定するコドンより後ろの読み枠（3 塩基ずつの区切り）がずれたと考えられる。

真核生物の遺伝子の発現について述べた次の文中の空欄 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。

真核生物では、RNA ポリメラーゼが基本転写因子とともに DNA 上の（a）とよばれる領域に結合し、DNA の 2 本の鎖のうち一方を鋳型として RNA を合成する。合成された RNA からは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がって mRNA ができる。この過程は（b）で行われる。こうしてできた mRNA にリボソームが結合し、tRNA によって運ばれたアミノ酸がつながれてタンパク質が合成される。

• ア　a：プロモーター、b：細胞質基質
• イ　a：オペレーター、b：核内
• ウ　a：開始コドン、b：細胞質基質
• エ　a：プロモーター、b：核内
• オ　a：オペレーター、b：細胞質基質
• カ　a：開始コドン、b：核内

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（$2n=46$）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。

ある遺伝子の DNA の翻訳される領域の途中で、塩基が 1 個だけ欠失する突然変異が起こった。その結果、mRNA は開始コドンから 3 塩基ずつ区切って読まれるため、欠失した位置より後ろではコドンの区切り方（読み枠）が 1 塩基ずつずれ、それ以降のアミノ酸配列が大きく変化した。

このように、塩基の欠失や挿入によって読み枠がずれることを何というか。カタカナで答えよ。

大腸菌の DNA 複製のしくみを調べるために、次の実験 1〜3 を行った。チミジンは DNA の材料としてだけ取りこまれるものとする。どの実験でも、取り出した DNA は加熱して 1 本鎖にほどいてから長さで分け、短い鎖（約 1000〜2000 ヌクレオチド）と長い鎖のそれぞれに含まれる放射能の量を調べた。

• 実験 1：野生型の大腸菌に、放射性同位体で標識したチミジンを 10 秒間だけ与えた直後に DNA を取り出した。
• 実験 2：野生型の大腸菌に、実験 1 と同じように標識したチミジンを 10 秒間与えたあと、標識していない（放射性でない）チミジンを多量に含む培地に移して 5 分間培養し、DNA を取り出した。
• 実験 3：ある 1 種類の酵素の遺伝子に変異があり、高温ではその酵素だけがはたらかなくなる変異株を用いた。この変異株を高温で培養しながら、実験 2 と同じ操作を行った。

結果は次の表のようになった。どの実験でも、DNA に取りこまれた放射能の総量はほぼ同じであった。

実験 1〜3 の結果と DNA の複製のしくみについて述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　実験 1 で短い鎖として検出された新生鎖は、実験 2 の 5 分間のうちに分解され、長い鎖はそのあいだに新しく別に合成されたものである。
• イ　短い新生鎖どうしをつなぐには DNA リガーゼのはたらきが必要であり、DNA リガーゼがはたらかないと、新生鎖の一部は短い断片のまま残る。
• ウ　短い新生鎖は、DNA ポリメラーゼが新生鎖を 3′ 末端から 5′ 末端の方向へ伸ばすことでつくられる。
• エ　実験 3 の変異株では、高温で DNA ポリメラーゼがはたらかなくなるため、新しい DNA 鎖が合成されない。
• オ　短い新生鎖は、複製フォークが進む方向と同じ向きに連続して合成される鎖（リーディング鎖）でつくられる。