12:36 9月10日(金) 全@ 2%( 2/12 OO0 [ 132 ) II 細胞が体細胞分裂を行う際は,分裂期に先立つ DNA 合成期(S 期)に (オ)DNAの遺伝情 報が複製され、もとの DNA とまったく同一の DNA がつくられる。この過程を半保存的 実験3:軽い鎖のみからなる DNA をもつ大腸菌を,重い窒素を含む培養液で長期間培養 し,DNA 中の窒素をすべて重い窒素になるようにした。 複製といい,DNA の複製は、図2のように二本鎖構造がほどけて生じた一本鎖の DNA をもとに(カ) 実験9:実験3で得られた DNA複製前の大腸菌を軽い窒素を含む培養液に入れ替えて分 相補的なヌクレオチドが次々に結合して新しいヌクレオチド鎖が合成される 裂させた。 ことで行われる。 実験5)実験3の培養前·培養後の大腸菌と,実験4で1回分裂した直後の大腸菌の細 胞を破砕して得られた DNA を密度勾配遠心によって分離したところ,図3の結 果が得られた。DNA が出現した箇所は灰色の楕円形のパンドとして示してある。 何をているかわい。 DNAの二本鎖が分離 (一本鎖になる) それぞれのヌクレオ チド鎖を鋳型鎖とし て相補的なヌクレオ チド鎖が合成される DNA THIHI (二本鎮) 2) 図2 DNAの半保存的複製 培養前 培養後 実験4 (1回分裂した直後) 図2に示した半保存的複製のしくみは、アメリカの二人の研究者によって明らかにされ 実験3 た。彼らはヌクレオチドに含まれる窒素原子に注目し,軽い窒素("N) または重い窒素("N) 図3 実験3の培養前後と実験4で1回分裂した直後の大腸菌を 破砕して得られたDNAを密度勾配遠心によって分離した結果 を含む培養液を用いて大腸菌を培養し,破砕した大腸菌から得られた DNA を密度勾配遠 心によって分離する実験を行った。なお,培養液に含まれる窒素はヌクレオチドの塩基中 に取り込まれ,ヌクレオチドを構成する一部となる。重い窒素を含むヌクレオチド鎖(重 実験6:実験4で軽い窒素を含む培養液に入れ替えて,そのまま1回分裂させた大腸場菌 い鎖)は,軽い空素を含むヌクレオチド鎖(軽い鎖)にくらべて DNA の密度が大きいので、 から DNA を抽出して、その DNA 抽出液を95℃に温めると,二本鎖の DNA は これらの窒素を含む DNAを密度勾配遠心によって分離すると,重い鎖からなる DNAほ 一本鎖に解離した。この状態のDNA 抽出液をゆっくり冷やすと相補的なヌクレ ど試験管の下方に沈降することがわかっている。そこで,DNA の複製に関する次の実験 オチド鎖が結合し,再び二本鎖の DNA を形成した。この状態のDNA を密度勾 を行った。 配遠心によって分離したところ,図3中の①, ②, ③のすべての位置にパンドが みられた。 22 9開 文音由の下線部(オ)に闇連してDNA の遺伝情報の番田に闇して説囲した立と」 o 0 と「間-9 事

12:36 9月10日(金) 全@ 2% 2/12 O。 [ 133 ) 問6 文章中の下線部(オ)に関連して,DNA の遺伝情報の発現に関して説明した文とし 問9 実験6に関して,得られたパンドの DNA 量の分離比は,①:②:③=1:2:1と て最も適当なものを,次の1~4のうちから一つ選び,番号で答えよ。 なった。この結果から,熱処理のあとの一本鎖DNA から二本鎖 DNA への形成に関 してわかることは何か。次の説明文中の空欄 に入る記述を,下の語群に示さ どの生物も,二本鎖 DNA のすべての塩基配列の情報が RNA に転写される。 れた語句をすべて用いて20字程度で答えよ。 2 どの生物も, DNA の転写と翻訳は細胞質で同時に進行する。 3 DNA の遺伝子領城の1塩基対の遺伝情報は,転写によってMRNA の3塩基に 説明文 変換される。 解離して生じたある重さの一本鎖DNA が相補鎖と結合して二本鎖 DNA を形成す タンパク質中の一つのアミノ酸は,DNA 中の一方の鎖の連続する3塩基によっ る場合, は同じである。 指定される。 問7 文章中の下線部(カ)に関連して、DNA の構造に関する次の(1) (2)の各問いに答えよ。 重い鎖,軽い鎖 (1) 二本鎖DNA に含まれる塩基の数の関係を示す式として最も適当なものを,次の 1~6のうちから一つ選び,番号で答えよ。なお,選択肢にあるAはアデニン, G はグアニン,Cはシトシン,Tはチミン,Uはウラシルの数を示している。 A+T=G+C 2 A+U=G+C 3A+T=G+C 4 A+ U=G+C A×T=GXC 6 C×T=U×G (1)で選んだ式は,ある研究者が示した法則の内容と一致している。その研究者の名 前を答えよ。 問8 実験4で1回分裂した大腸菌を,軽い窒素を含む培養液中で,さらにもう1回分 裂させた(2回分裂させた)直後の大腸菌の細胞を破砕して得られた DNA のみを密度 勾配遠心によって分離すると,図3に示したの~③のどの部分にDNA が出現するか。 DNA がパンドとして出現する位置として適当なものを,図3中の①~3のうちから すべて選び,番号で答えよ。ただし,解答の順序は問わない。 Oa0 - 24 - - 25 -

( 146 ) × 20 となり,誤り。 問8 DNA が複製される際は、図2にもあるように,まず二本鎮がほどけて一本鎮 となり,それぞれの鎮が鋳型となって相補的な DNA が合成される。このような複製 様式を半保存的複製という。実験5では軽い窒素を含む培地で2回分裂した後(つま り,2回の DNA 合成が行われた後)の大腸菌から DNA を抽出し、密度勾配達心を行っ ている。2回の複製が起こるようすを模式的に描くと,図アのようになる。 重いヌクレオチド鎖(重い鎖) 軽いヌクレオチド鎖(軽い鎖) 目回I 目回る 図 ア よって、軽い鎖のみからなる DNA (バンド①)と重い鎮と軽い鎖が結合した DNA (パンド②)の2種類が同じ数で得られる。 問9 実験6では実験4で1回分裂(1回 DNA を複製)した大腸菌を破砕して DNA を抽出し、これを一本鎮に解離してから再び二本を形成させて密度勾配遠心を行っ ている。その結果が設問文に示されているように、 D:の:0 =軽い鎖が2本結合した DNA:軽い鎖と重い鎖が結合した DNA:重い鎖が2 本結合した DNA に分離している。ここで,注意したいのが DNA の相補性である。DNA 中の特定の 塩基(A -T対)を用いて示すと、図イのようになる。 AT A T T DNAの再結合 DNA 二本鎖が分離 DNAの複製 (二本領)(一本領になる) 熱処理 TIT-I (二本鎖が分離して一本舗になる) (目回I) と 図 図イのように DNA を再結合させる際に溶液中には、Aをもつ DNAは、 重い鎖:軽い鎖= Tをもつ DNA は、 重い領:軽い領=:1 の割合で含まれている。相補鎮を形成する際,AはTのみと結合できるので、重い鎖 と軽い鎖のどちらも関係なく同じ確率で結合できると考えれば、 る.る となり、実験結果に矛盾しない。 =×:子×各xz:普× -@:0:0 -147