PCR 法の 1 サイクルの過程（熱変性・プライマーの結合・耐熱性 DNA ポリメラーゼによる伸長）と、電気泳動で DNA 断片が長さによって分かれること（短いものほど速く移動する）について、正しい記述を選べる
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PCR 法（ポリメラーゼ連鎖反応法）は、DNA の中の特定の領域だけを、試験管の中で短時間に大量に増やす方法です。電気泳動は、DNA 断片を寒天（アガロース）のゲルの中で電圧をかけて移動させ、長さによって分ける方法です。この 2 つを組み合わせると、目的の DNA 断片が増えたかどうか、その長さはどのくらいかを調べられます。この技能では、PCR 法の 1 サイクルで起こることと、電気泳動で DNA が分かれるしくみについて、正しい記述を選べるようになります。
PCR 法は、細胞の中で起こる DNA の複製を、温度の上げ下げで試験管の中に再現したものです。DNA の複製では、まず 2 本鎖がほどけ、それぞれの鎖を鋳型にして DNA ポリメラーゼが新しい鎖を 方向に伸ばします。ただし DNA ポリメラーゼは、何もないところから鎖を作り始めることはできず、鋳型に結合した短い鎖（プライマー）の 末端に続けてヌクレオチドをつないでいきます。PCR 法ではこの性質を利用し、増やしたい領域の両端に相補的に結合する 2 種類の短い 1 本鎖 DNA をプライマーとして加えます。こうすると、2 つのプライマーにはさまれた領域だけがくり返し複製されます。
1 サイクルは 3 つの段階からなります。①約 95 ℃に加熱して、相補的な塩基どうしの水素結合を切り、2 本鎖 DNA を 1 本鎖に分ける（熱変性）。②約 55〜60 ℃に下げて、プライマーを鋳型の 1 本鎖の相補的な部分に結合させる（アニーリング）。③約 72 ℃にして、DNA ポリメラーゼにプライマーの 末端から新しい鎖を伸ばさせる（伸長）。95 ℃にくり返しさらされても失活しないように、高温の環境にすむ細菌などから得た耐熱性 DNA ポリメラーゼを使います。1 サイクルで鋳型となる 2 本鎖 DNA が 2 倍になるので、サイクルをくり返すと目的の領域が倍々に増えていきます。
電気泳動で DNA が動くのは、DNA のヌクレオチドに含まれるリン酸の部分が水溶液中で負の電荷を帯びているからです。そのため、電圧をかけると DNA は陽極（＋極）に向かって移動します。ゲルは細かい網目のようなつくりをしていて、長い DNA ほど網目にひっかかって動きにくく、短い DNA ほど速く遠くまで移動します。こうして、DNA 断片が長さの順に分かれます。長さのわかっている DNA 断片（マーカー）を同時に流しておけば、その位置と比べて試料の DNA 断片の長さを推定できます。
PCR 法の記述では、まず 3 つの段階の順序と温度を確かめる：熱変性（約 95 ℃）→ プライマーの結合（約 55〜60 ℃）→ 伸長（約 72 ℃）
各段階で何が起こるかを確かめる：熱変性では水素結合が切れて 1 本鎖になる、プライマーの結合では相補的な部分にプライマーが結合する、伸長では DNA ポリメラーゼがプライマーの 末端から 方向に鎖を伸ばす
使う材料を確かめる：鋳型 DNA、2 種類のプライマー、4 種類のヌクレオチド、耐熱性 DNA ポリメラーゼ。ふつうの DNA ポリメラーゼでは、熱変性のたびに失活してしまう
電気泳動の記述では、DNA が負の電荷をもち陽極（＋極）へ移動することを確かめる
移動距離と長さの関係を確かめる：短い DNA 断片ほど速く、遠くまで移動する。長さのわかったマーカーと比べて長さを推定する
PCR 法と電気泳動について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア PCR 法では、約 95 ℃に加熱することで、DNA ポリメラーゼがプライマーの 末端から新しい鎖を伸ばす。
イ PCR 法では、高温で処理しても失活しにくい耐熱性の DNA ポリメラーゼが用いられる。
ウ 電気泳動では、DNA は正の電荷をもつので、陰極（－極）に向かって移動する。
エ 電気泳動では、長い DNA 断片ほど速く移動し、陽極の近くまで達する。
手順 1・2：PCR 法の段階の順序と内容を確かめる。約 95 ℃では、相補的な塩基の間の水素結合が切れて 2 本鎖が 1 本鎖に分かれる（熱変性）。DNA ポリメラーゼが鎖を伸ばすのは約 72 ℃の伸長の段階である。よって、アは誤り。
手順 3：PCR 法では熱変性のために何度も約 95 ℃に加熱するので、高温でも失活しにくい耐熱性 DNA ポリメラーゼを用いる。よって、イは正しい。
手順 4：DNA はリン酸の部分が負の電荷を帯びているので、陽極（＋極）に向かって移動する。よって、ウは誤り。
手順 5：ゲルの網目の中では、短い DNA 断片ほど速く移動する。長い断片ほど遅く、陽極の近くまで達するのは短い断片である。よって、エは誤り。
以上より、正しいものはイである。
答え: イ
熱変性（約 95 ℃）で DNA ポリメラーゼが鎖を伸ばす、と段階を取り違えてしまう誤り。正しくは、約 95 ℃では水素結合が切れて 1 本鎖になるだけで、伸長は約 72 ℃の段階で起こる。順序は 熱変性 → プライマーの結合 → 伸長
プライマーがなくても DNA ポリメラーゼが鋳型だけから鎖を作り始められる、としてしまう誤り。正しくは、DNA ポリメラーゼは鋳型に結合したプライマーの 末端にヌクレオチドをつなげることしかできないので、増やしたい領域の両端に結合する 2 種類のプライマーが必要である
DNA は正の電荷をもち陰極（－極）へ動く、としてしまう誤り。正しくは、DNA はリン酸の部分が負の電荷を帯びているので、陽極（＋極）へ移動する
長い DNA 断片ほど速く移動する、としてしまう誤り。正しくは、長い断片ほどゲルの網目にひっかかって動きにくく、短い断片ほど速く遠くまで移動する
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。