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正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。
大腸菌のラクトースオペロンでは、培地にラクトースがないとき、調節遺伝子からつくられる（ a ）が DNA 上の（ b ）に結合しているため、RNA ポリメラーゼがラクトースの分解にかかわる酵素の遺伝子を転写できない。培地にグルコースがなくラクトースがあるときは、ラクトースからできる物質が（ a ）に結合し、（ a ）は（ b ）に結合できなくなるので、これらの遺伝子の転写が起こる。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | リプレッサー | プロモーター |
| イ | リプレッサー | オペレーター |
| ウ | RNA ポリメラーゼ | オペレーター |
| エ | RNA ポリメラーゼ | プロモーター |
この問題で使うもの
- 遺伝子の発現調節と細胞の分化（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（45 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
技能「遺伝子の発現調節と細胞の分化」を使う。ラクトースオペロンで、転写をおさえるタンパク質と、それが結合する DNA の領域の名前を思い出す。
ヒント 2
調節遺伝子からつくられ、転写をおさえる調節タンパク質がある。RNA ポリメラーゼが結合する領域（プロモーター）と、その調節タンパク質が結合する領域は別である。
ヒント 3
a に RNA ポリメラーゼを入れると文の意味が通らないので、ア・イに絞れる。残りは、b がプロモーターとオペレーターのどちらかを考えればよい。
答えと解説
答えを見る
イ
どこでつまずきましたか？（選ぶと、戻る場所を案内します）
解説を読む
ラクトースオペロンのしくみ：調節遺伝子からつくられる調節タンパク質であるリプレッサーは、DNA 上のオペレーターという領域に結合する。オペレーターはプロモーター（RNA ポリメラーゼが結合する領域）と酵素の遺伝子の間にあり、リプレッサーがオペレーターに結合していると、RNA ポリメラーゼが転写を進められない。
ラクトースがあるときは、ラクトースからできる物質がリプレッサーに結合してリプレッサーの形が変わり、リプレッサーはオペレーターに結合できなくなる。その結果、RNA ポリメラーゼが転写を行い、ラクトースを分解する酵素がつくられる。
よって、a はリプレッサー、b はオペレーターである。
- ア：b が誤り。プロモーターは RNA ポリメラーゼが結合する領域で、リプレッサーが結合する領域はオペレーターである。
- イ：a・b ともに正しい。
- ウ：a が誤り。RNA ポリメラーゼは転写を行う酵素で、調節遺伝子からつくられて転写をおさえるタンパク質ではない。
- エ：a・b ともに誤り。
よって、正しい組み合わせは イ である。
別解
ラクトースがないとき、調節遺伝子からつくられるリプレッサー（a）が、DNA 上のオペレーター（b）に結合し、RNA ポリメラーゼが構造遺伝子を転写するのを妨げる。ラクトースがあるとき、ラクトースからできる物質がリプレッサーに結合し、リプレッサーはオペレーターに結合できなくなって転写が起こる。a が RNA ポリメラーゼ（ウ・エ）は、調節遺伝子の産物ではないので誤り。b がプロモーター（ア）は、RNA ポリメラーゼが結合する領域でリプレッサーの結合部位ではないので誤り。よって正解はイ。