技能一覧 › 高校生物 遺伝情報とその発現

シャルガフの規則と 2 本鎖の塩基組成

2 本鎖 DNA で 、 が成り立つことを使って、1 種類の塩基の割合から残りの塩基の割合(%)や数を求められる

前提

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説明

2 本鎖 DNA では、アデニン(A)とチミン(T)の数が等しく、グアニン(G)とシトシン(C)の数も等しくなっています。この規則(シャルガフの規則)を使うと、4 種類の塩基のうち 1 種類の割合や数がわかれば、残り 3 種類の割合や数をすべて求められます。DNA の塩基組成のデータを読む問題や、ある生物の DNA に含まれる塩基の数を求める問題で使います。

なぜそうしてよいのか

前提で学んだように、2 本鎖 DNA では一方の鎖の塩基ともう一方の鎖の塩基が向かい合って対をつくり、その組み合わせは必ず A と T、G と C です。つまり、2 本鎖全体の中にある A は 1 つ残らず T と対をつくっていて、T も 1 つ残らず A と対をつくっています。1 対 1 に対応しているので、2 本鎖全体での A の数と T の数は等しく、同じ理由で G の数と C の数も等しくなります。

また、塩基は A・T・G・C の 4 種類しかないので、割合(%)で表すと

です。、 を使うと 、すなわち

となります。だから、1 種類の塩基の割合がわかれば、対になる塩基の割合は同じ値、残りの 2 種類はそれぞれ「 からその 2 つを引いた残りの半分」として決まります。

この規則は、2 本の鎖が対をつくっているからこそ成り立つものです。1 本の鎖だけを見ると、その鎖の中で A と T の数が等しいとは限りません(A と対をつくる T は、もう一方の鎖にあるからです)。問題の DNA が 2 本鎖か 1 本鎖かを必ず確かめてから使います。

手順

  1. 問題の DNA が 2 本鎖であることを確かめる(1 本鎖の割合のときはこの規則をそのまま使わない)

  2. わかっている塩基と対になる塩基の割合を同じ値にする:、

  3. 対になる 2 種類の割合の和を 100 から引き、残りの 2 種類の割合の和を求める:例

  4. 残りの和を 2 等分して、それぞれの割合を求める:例

  5. 数を問われたら、全塩基数(または塩基対の数 )に割合をかけて求める

例題

ある生物の 2 本鎖 DNA を調べたところ、全塩基のうちアデニン(A)の割合が 28 % であった。この DNA の全塩基のうち、グアニン(G)の割合は何 % か求めよ。

例題の解答

手順 1:この DNA は 2 本鎖なので、、 が成り立つ。

手順 2:A と対になる T の割合は A と同じで、 %。

手順 3:A と T の和は % なので、G と C の和は

手順 4: なので、2 等分して

(確かめ: になっている。)

よって、グアニンの割合は 22 %。

答え:

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

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