遺伝情報とその発現の問題

長い 2 本鎖 DNA が $1$ 分子だけある。この DNA の一部の領域（目的領域）を、目的領域の両端に結合する 2 種類のプライマーを使って PCR 法で増幅する。

各サイクルでは、すべての 2 本鎖 DNA が 1 本鎖に分かれ、すべての 1 本鎖にプライマーが結合し、DNA ポリメラーゼによる伸長は鋳型の 5′ 末端まで行われるものとする。また、プライマーは目的領域の両端にだけ結合し、反応は理想的に進むものとする。

この PCR を $5$ サイクル行ったあと、2 本の鎖がどちらも目的領域とちょうど同じ長さである 2 本鎖 DNA は何分子あるか。

長さが $6000$ 塩基対の直線状の 2 本鎖 DNA がある。この DNA には、ある制限酵素 X の切断部位が 3 か所あり、その位置は DNA の左端からそれぞれ $1000$ 塩基対、$2500$ 塩基対、$4000$ 塩基対のところである。

この DNA を制限酵素 X で完全に切断し、得られた DNA 断片を電気泳動した。同じ長さの DNA 断片は同じ位置に 1 本のバンドとして検出され、長さが異なる断片は別々のバンドとして検出されるものとする。検出されるバンドは何本か。

長さ $1500$ 塩基対の 2 本鎖 DNA 断片 Z を増幅するため、Z を $3$ 分子含む反応液を用意し、PCR 法を $5$ サイクル行った。PCR では、1 サイクルごとに 2 本鎖 DNA の数がちょうど $2$ 倍になり、得られる 2 本鎖 DNA はすべて Z と同じ塩基配列・同じ長さ（$1500$ 塩基対）であるものとする。

次に、増幅で得られたすべての 2 本鎖 DNA を制限酵素 X で処理した。Z には X の切断部位が $3$ か所あり、Z の一方の末端（左端とする）からの距離は次の表のとおりである。X はすべての切断部位で完全に切断し、それ以外の場所では切断しないものとする。

切断後の DNA 断片をすべてアガロースゲル電気泳動で分離した。電気泳動では断片は長さだけで分かれ、同じ長さの断片は $1$ 本のバンドとして、長さが異なる断片は別のバンドとして検出されるものとする。

制限酵素処理後に反応液中に存在する 2 本鎖 DNA 断片の総数と、電気泳動で検出されるバンドの本数を、この順に求めよ。

ある生物の 2 本鎖 DNA を調べたところ、この DNA に含まれる全塩基のうち、グアニン（G）の数の割合は $18\%$ であった。この DNA に含まれる全塩基のうち、アデニン（A）の数の割合は何 % か。

ある植物の体細胞（核相 $2n$）1 個の核に含まれる DNA は $2.4\times 10^8$ 塩基対である。この植物の 1 組のゲノム（核相 $n$ の細胞の核に含まれる DNA）の大きさは、体細胞 1 個の核に含まれる DNA のちょうど半分である。

1 組のゲノムのうち、タンパク質のアミノ酸配列に翻訳される領域は、合計でその 1 組のゲノムの $25\%$ を占めている。また、遺伝子 1 個あたりの翻訳される領域の長さは、平均 $1200$ 塩基対である。

この植物の 1 組のゲノムに含まれる遺伝子の数はおよそ何個か。ただし、ここでいう遺伝子とはタンパク質に翻訳される遺伝子のことで、1 つの遺伝子の翻訳される領域は 1 組のゲノムの中で 1 か所だけに存在し、ほかの遺伝子と重ならないものとする。