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 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。
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
- DNA の構造と相補性 (高校生物 遺伝情報とその発現(知識))
この技能までの道筋(39 技能)
読み込み中…
右端(太枠)がこの技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る(前提が先)
- 実験器具の使い方と安全 (中学理科 化学分野の用語と知識)
- 気体の発生方法・性質・集め方 (中学理科 化学分野の用語と知識)
- 有機物・無機物と金属の性質 (中学理科 化学分野の用語と知識)
- 原子・分子と化学式 (中学理科 化学分野の用語と知識)
- 原子の構造と同位体 (高校化学 物質の構成と化学結合(知識))
- 電子配置と価電子 (高校化学 物質の構成と化学結合(知識))
- 周期表と周期律 (高校化学 物質の構成と化学結合(知識))
- イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度 (高校化学 物質の構成と化学結合(知識))
- イオンと電離・電解質 (中学理科 化学分野の用語と知識)
- イオン結合と金属結合 (高校化学 物質の構成と化学結合(知識))
- 共有結合と配位結合 (高校化学 物質の構成と化学結合(知識))
- 分子の形と極性 (高校化学 物質の構成と化学結合(知識))
- 分子間力と沸点 (高校化学 物質の構成と化学結合(知識))
- 結晶の種類と性質 (高校化学 物質の構成と化学結合(知識))
- 水溶液の性質と再結晶 (中学理科 化学分野の用語と知識)
- 溶解のしくみ(水和)と極性による溶けやすさ (高校化学 溶液の性質(知識))
- 有機化合物の特徴と官能基による分類 (高校化学 有機化合物(知識))
- 構造異性体 (高校化学 有機化合物(知識))
- 脂肪族炭化水素の置換反応・付加反応・付加重合 (高校化学 有機化合物(知識))
- 分解と化合(化学変化の種類) (中学理科 化学分野の用語と知識)
- 酸化と還元 (中学理科 化学分野の用語と知識)
- 酸化・還元の定義 (高校化学 酸化還元と電池・電気分解(知識))
- アルコールとエーテル (高校化学 有機化合物(知識))
- 酸化数と酸化・還元の判定 (高校化学 酸化還元と電池・電気分解(知識))
- 酸化剤と還元剤 (高校化学 酸化還元と電池・電気分解(知識))
- アルデヒドとケトン (高校化学 有機化合物(知識))
- 酸・アルカリと中和・指示薬 (中学理科 化学分野の用語と知識)
- アレニウスとブレンステッド・ローリーの酸・塩基の定義 (高校化学 酸と塩基(知識))
- 酸・塩基の価数・強弱と電離度 (高校化学 酸と塩基(知識))
- 弱酸の遊離・揮発性の酸の遊離 (高校化学 酸と塩基(知識))
- カルボン酸とエステル (高校化学 有機化合物(知識))
- 高分子化合物の特徴と重合の種類 (高校化学 高分子化合物(知識))
- 細胞のつくり (中学理科 生物分野の用語と知識)
- 植物のからだのつくり (中学理科 生物分野の用語と知識)
- 細胞分裂と生物のふえ方 (中学理科 生物分野の用語と知識)
- 動物の分類 (中学理科 生物分野の用語と知識)
- 遺伝の規則性と進化 (中学理科 生物分野の用語と知識)
- 核酸(DNA・RNA)の構成と構造 (高校化学 高分子化合物(知識))
- DNA の構造と相補性 (高校生物 遺伝情報とその発現(知識))
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
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)
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:、
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
残りの和を 2 等分して、それぞれの割合を求める:例
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
のように、1 種類の塩基を 100 から引いただけで答えてしまう誤り。正しくは、A と対になる T も同じ割合だけあるので、。A が 28 % なら %( % ではない)
A と G が等しい()、または A と C が等しいとしてしまう誤り。正しくは、対をつくる組み合わせは A–T と G–C なので、等しくなるのは と だけ
1 本鎖での割合にもそのまま 、 を使ってしまう誤り。正しくは、この規則は 2 本鎖全体について成り立つもので、1 本の鎖では A の割合と T の割合が等しいとは限らない(1 本鎖の A の数は、もう一方の鎖の T の数と等しい)
塩基対の数を問題に与えられたのに、それを全塩基数として割合をかけてしまう誤り。正しくは、1 つの塩基対には塩基が 2 個あるので、全塩基数 塩基対の数
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。
入口の問題
この技能を使う問題
1500 塩基対からなる 2 本鎖 DNA について、塩基組成を調べたところ、次のことがわかった。
- 2 本鎖全体の塩基数のうち、アデニン(A)の占める割合は である。
- この DNA を構成する 2 本のヌクレオチド鎖のうち一方を X 鎖とすると、X 鎖の塩基数のうち、アデニン(A)は 、グアニン(G)は を占める。
この DNA の X 鎖全体を鋳型として転写が行われ、1500 塩基からなる RNA が 1 分子合成された。この RNA に含まれるアデニン(A)の数とグアニン(G)の数を、この順に求めよ。ただし、転写は X 鎖の端から端まで行われ、合成された RNA の塩基はすべて X 鎖の塩基と相補的に対応するものとする。
ある 2 本鎖 DNA の分子について、塩基組成を調べたところ、次のことがわかった。
- 2 本鎖全体の塩基数のうち、アデニン(A)の占める割合は 29 % である
- この DNA を構成する 2 本のヌクレオチド鎖を X 鎖、Y 鎖とすると、X 鎖の塩基数のうち、アデニン(A)は 31 %、シトシン(C)は 18 % を占める
この DNA の Y 鎖の全長を鋳型として、1 本の mRNA が転写されたとする。この mRNA の塩基数のうち、ウラシル(U)とグアニン(G)がそれぞれ占める割合(%)を、 の形でこの順に求めよ。ただし、2 本鎖の塩基は A と T、G と C がそれぞれ相補的に対をつくり、転写では鋳型鎖の A, T, G, C に対してそれぞれ U, A, C, G が対応するものとする。X 鎖と Y 鎖の塩基数は等しい。
ある遺伝子の領域は、 塩基対からなる 2 本鎖 DNA である。この領域について調べたところ、次のことがわかった。
- 2 本鎖全体の塩基数のうち、グアニン(G)の占める割合は である。
- この領域の 2 本のヌクレオチド鎖のうち一方(鋳型鎖)の全体が転写され、 塩基からなる mRNA が 1 種類つくられた。この mRNA はスプライシングなどの加工を受けず、鋳型鎖の塩基と過不足なく相補的に対応している。
- この mRNA の塩基数のうち、アデニン(A)の占める割合は 、シトシン(C)の占める割合は である。
この mRNA に含まれるウラシル(U)の数を求めよ。
この技能の次に学べること
- 1 本鎖の塩基組成と転写された RNA の組成 (高校生物 遺伝情報とその発現)