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生物 高校生

PCR法の問題です。 3サイクル目に入ると、700とか900とかの塩基が出てくる気がするんですが、なぜnサイクル目には1000塩基より小さい塩基がないのでしょうか? いろいろ調べたのですがわかりません。よろしくお願いします。

第1章 B 18 PCR法 その2 ** 下図の左側に示すような1,400 塩基対のDNA分子の中に存在するある遺伝子を, 長さ20塩基のプライマーFと長さ21 塩基のプライマー R を用いて PCR法にて増 幅することにした。プライマーFの5′末端は鋳型DNAの300塩基内側に,プライマー Rの5 末端は鋳型 DNA の 100 塩基内側に結合する。下図の右側には第1サイク ルの途中までの様子が示してある。PCR 反応開始時の反応チュープ中には,1,400 塩基対の鋳型の2本鎖DNA が1分子,耐熱性の DNAポリメラーゼ,それぞれの プライマー,4種類のヌクレオチドが,増幅に最適化された反応液に入っていると する。反応中に,2種類のプライマーと4種類のヌクレオチドは枯渇せず,DNA ポ しっかつ リメラーゼは失活しないとする。 PCR反応は以下のサイクルで行い, 理想的な条件 下で行われるとする。 サイクル 95℃に加熱し1分間保温する。 を用 55℃に冷やし1分間保温する。 72℃に加熱し2分間保温する。 5' 13 1,400塩基 1,400塩基 15' 35 のじ ■3'′ → 5′ 13' ↑300塩基 プライマー F- プライマー R 100塩基 3' 15' 3'D 問1 第1サイクル終了後,どのような長さのDNAが何分子,反応液中にあ るか,以下の例にならって答えよ。 ただし,対象とするDNAは,長さが 100 塩基以上のものとし,1本鎖DNA として何分子あるかを答えよ。 例:1,400 塩基の DNA が 10 分子,1,500 塩基のDNAが2分子 問2 第2サイクル終了後は,どのような長さのDNA が何分子,反応液中に あるか。 問1の答え方にならって答えよ。 問3 □サイクル終了後は,どのような長さのDNA が何分子,反応液中にあ るか。 問1の答え方にならって答えよ。 問4 耐熱性のDNAポリメラーゼは、どのような生物に由来する酵素か。 側内 [兵庫医大〕

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PCR法でのサイクルごとの、増幅したい領域のみでのDNA断片の数を求める問題(発展例題7)と、ヌクレオチド鎖の本数を求める問題での違いが分かりません💦 DNA断片の数は2のn乗-2n、ヌクレオチド本数は 2のn+1乗-2n-2で求められると書いてあったのですが、このふたつの... 続きを読む

例題 解説動画 ......... 「AとC」 |域のみで構成される2本鎖DNA 断片が多量に 55℃ | 増幅されていくと考えられる。 以降サイクルが進むごとに,この増幅したい領 発展例題7 PCR法による DNA の増幅量 理想的条件下において,PCR法で DNA を増 幅させると, | DNA 断片は2倍ずつふえていく。また,反応 | 開始時の1分子の鋳型2本鎖DNAから増幅さ |れる2本鎖DNA 断片のうち, 増幅したい領域 のみで構成される2本鎖DNA 断片は3サイ クル目の反応終了時には2分子が生じる。これ ② →発展問題 141 サイクルが1つ進むごとに2本鎖 5' 3' 35 増幅したい領域 5' 3' 95°C 3' 5' 増幅したい領域 5' ③ 3' プライマー 3' サイクル せを用い 。しかし、 が、変異 |から合成される2本鎖DNA 断片のうち, 増幅 したい領域のみで構成される2本鎖DNA 断片 の数とサイクル数の関係について考える。 反応開始時の1分子の鋳型2本鎖DNA 断片 増幅したい領域 5' ④ 13' 72°C 3' 5' 増幅したい領域 と考えら 問1.4サイクル目の反応終了時における,増幅したい領域のみで構成される2本鎖 ●崎大改題) DNA 断片の数を答えよ。 問2.nサイクル目の反応終了時における,増幅したい領域のみで構成される2本鎖 数から起 DNA 断片の数を, n を用いて表せ。 21. 名城大改題) A よ。 解答 問1.8分子 問2.2"-2n 分子 第7章 遺伝子を扱う技術とその応用 きたこと Cが相補 解説 から変 変異し 4サイクル後までに生じるDNA 断片を描き出 すと, 右図のようになる。 ここから,図のAは1 サイクル後以降は常に0分子, BとCは1サイク ル後以降は常に1分子であることが分かる。 1 サイクル後 IB IC DNA が 3)や 相補的に 以上のことから,nサイクル後の目的のDNA DとEは,1サイクルごとにそれぞれBとCか ら1分子生じるため, 2サイクル後以降1分子ず つ増加していく。したがって, nサイクル後には それぞれ(n-1) 分子となる。また, DNA 断片の 合計分子数は,1サイクルごとに2倍になるため, nサイクル後には 2” 分子となる。 B 2サイクル後 D E C 3 サイクル後 B D F DE F E C 4 サイクル後 断片であるFの分子数は、合計分子数からA~EBDEDFFFDEFFFEFEC の分子数を引いて, 2-(1+1+(n-1)+(n-1)} =2"-2nとなる。 7. 遺伝子を扱う技術とその応用 181

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右にある「考えてみよう」の答えと解き方を教えて欲しいです!

C ポリメラーゼ連鎖反応法 クローニングは,細菌を利用して増やす方法が一般的であっ れんさはんのう けたからとって た。しかし現在では,温度変化を与えることで,試験管内で短 時間に目的のDNA断片を10億倍以上に増やせる方法が広く用 ほう いられている。この方法は, PCR法 (ポリメラーゼ連鎖反応しません 法) と呼ばれ,生物学の研究だけではなく, 個人を識別する ほう DNA鑑定やウイルス感染の有無を調べる実験や検査など,社 会的にも幅広く用いられている。 PCR法は, 増やしたい塩基 にんい 配列の部分を切り出す必要はなく,精製したDNAから任意の 部分の塩基配列だけを増幅することができる(図3)。 そのため はさ してるか調べ 通常の DNAが 逆的に られる ねつきん 熱菌 くい 菌か を実 ●PCR法ではおもに また PCR法において用いら る2つのプライマーの アンチセンス鎖の3に 結合するように設計された ものをフォワードプライヤ センス鎖の側に には,増やしたい任意の塩基配列の部分を挟み込むような形で 2つのプライマーを設計する。 プライマーとは,DNA複製のAMG 起点となる短い1本鎖のRNAまたはDNA断片である。 PCR 法では、2つのプライマーと, 鋳型となる2本鎖DNA, DNA ポリメラーゼ,そしてA,T,G,Cの塩基をそれぞれもつ4種 するように設計されたもの をリバースプライマーとい 。平和の 類のヌクレオチド(デオキシリボヌクレオシド三リン酸)を適切?考えてみよう へんせい な量ずつ混合し, 温度変化を与える。 まず, 95℃に加熱して 温度変化サイクルを 鋳型となる2本鎖DNAを1本鎖DNAに分ける (変性)。次に30回繰り返すと 論上,DNAを何倍に 55℃に冷却してそれぞれの1本鎖DNAにプライマーを結合さ せる(アニーリング)。 そして, 72℃に加熱してDNAポリメラー しんちょう < かえ ② 増幅できるだろうか。 ②この温度変化を自動で行 う装置をサーマルサイク 発 ゼに複製させる(伸長)。 この3つの過程を繰り返すことで, 2 つのプライマーに挟まれた部分は大量に増幅される。 時間 95°C wwww 72°C 55°C 15°C 1 増幅させたい N プライマー 2回目 PCRに必要 なもの ヌクレオチド DNAポリメラーゼ 塩基どうしの弱い結合が 切れて1本鎖になる。 プライマーと1本鎖が結合し, 部分的に2本鎖を形成する。 加熱すると複製が始まる。 ①95°C 変性 ②55°C : アニーリング ③72°C : 伸長 約30サイクル繰り返す。 図3 ポリメラーゼ連鎖反応法 (PCR法) の原理

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問4と問5がわからないです。解説をお願いします。 答えは2本と52本です。

感染 子を んんで ア みこ さ 白の 論述 計算 1132. PCR法による DNAの増幅次の文章を読み、以下の各問いに答えよ。 PCR法には,増幅させたい DNA 領域の端と相補的な配列をもつ(ア), DNAのヌ クレオチド鎖を伸長させる酵素である(イ), 4種類のヌクレオチド, 鋳型となる DNA が必要である。これらを混合した水溶液の温度を約95℃に加熱することで,2本鎖 のDNAを(ウ)したのち、約60℃に冷却することで(エ)を結合させる。そして、 約72℃に加熱することで(オ)を行っている。この3段階の温度変化 (サイクル)をくり 返すことで, DNAが多量に増幅される。 問1.文中の空欄に適する語を下の語群から選べ。 同じ語をくり返し用いてもよい。 転写 プライマー 【群】 解離 複製 DNA リガーゼ DNAポリメラーゼ 問2.(イ)の酵素は哺乳類の細胞にも存在するが,これらの酵素は PCR 法での使用 に適していない。 その理由を簡潔に説明せよ。 問3.2サイクル後で, DNAのヌクレオチド鎖は何倍に増幅されるか答えよ。 4. 1分子の2本鎖のDNAを鋳型とした場合, 2サイクル後には, 増幅したい領域の みからなる DNAのヌクレオチド鎖は何本存在するか答えよ。 問5.1分子の2本鎖の DNA を鋳型とした場合, 5 サイクル後には, 増幅したい領域の みからなる DNAのヌクレオチド鎖は何本存在するか答えよ。 176 3編 遺伝情報の発現と発生 ( 析し のヌ 加え キシ 伸長 れる て 12 E

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問2が分かりません。解説を読んでもよく分かりませんでした߹-߹

近年、海外から輸入されたワタの栽培用種子に, 日本で未承認の(a)遺伝子組換 て害虫抵抗性や除草剤耐性をもち, 日本で飼料や食用としての利用, 輸入,運搬 えワタの種子が混入していることが判明した。 この種子は, 遺伝子組換えによっ などは許可されているが,栽培することは許可されていない。 輸入されたワタの栽培用種子に 日本で未承認の遺伝子組換えワタの種子が混 (b 入しているかを判定するために, PCR法 (ポリメラーゼ連鎖反応法)が利用され ている。図1は、非遺伝子組換えワタ(ワタム)に、ワタムがもたない遺伝子X を導入して, 遺伝子組換えワタを作製する過程を模式的に示したものである。遺 伝子Xが導入される染色体DNA 上の位置の違いによって、日本で未承認の遺伝 子組換えワタ (ワタ B) と日本で承認済みの遺伝子組換えワタ (ワタC)になり、こ れらの違いは種子でも同様である。 非遺伝子組換えワタ (ワタA) MACERY SOO 遺伝子領域 日本で未承認の 遺伝子組換えワタ (ワタB) LO 遺伝子組換え 遺伝子X 図 1 日本で承認済みの 遺伝子組換えワタ (ワタC) M 遺伝子X 問1 下線部(a)についての記述として誤っているものを、次の①~④のうちから 一つ選べ。 5 ① 従来の交配による品種改良にくらべ 短時間で効率よく有用な遺伝子を もつ作物を作製できる。 ② 遺伝子組換えにより農作物に除草剤耐性をもたせることで、農家の省力 化やコスト削減につながる可能性がある。 ③遺伝子組換え作物を食べた生物体内で、 作物に導入された遺伝子が蓄積 して生物濃縮を起こす危険性がある。 ④ ヒトインスリンなど,さまざまな医薬品や食品が遺伝子組換え技術に よってつくられている。 問2 下線部(b)に関連して, この検査では,PCR法によって特定の箇所のDNA 断片が増幅されるかを調べることで、 輸入されたワタの栽培用種子に日本で 未承認の遺伝子組換えワタ (ワタB) の種子が混入しているかを判定している。 図2中の4種類のプライマー (⑩~ⓓ)のうち、2種類のプライマー(プライ マー対) を用いてPCR 法でDNA 断片を増幅する場合,図1のワタ A~C の種子のうちワタBの種子のみでDNA 断片を増幅することができるプラ イマー対の組合せとして最も適当なものを、後の①~④のうちから一つ選べ。 なお, プライマーの矢印は、そのプライマーを用いた場合のDNAの新生鎖 の合成方向を示している。 また、複数の遺伝子領域を含む長いDNA 領域は, 6 PCR 法で増幅されないものとする。 日本で未承認の遺伝子組換えワタ (ワタ B)/ INN ⑩と⑩と① ③と④⑥ と ⓒ 図 2 ② とⓔⓑとⓓ ⑥と⑥と

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