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Biology

SMA

Terselesaikan

6 bulan yang lalu

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生解答番号 26 物第1問次の文章を読み、後の問い (問1~4) に答えよ。 (配点16) 大腸菌に外来の遺伝子を導入するためにはベクターとしてプラスミドを用い, プラスミドに遺伝子を導入するためには、特定の塩基配列を認識して切断する制限酵素と,DNA どうしを連結させる DNA リガーゼを用いる。図1は大腸菌に組み込む遺伝子 X と, ベクターとして利用するプラスミド, さらにDNAの切断に用いる制限酵素 A~Cについて示したものである。遺伝子 X とその前後の領域には制限酵素A~C で, プラスミドには制限酵素AとCで切断できる部位があり. プラスミドには大腸菌の生育を阻害する抗生物質アンピシリンを分解する酵素 Amp™ 遺伝子,ラクトースを分解する酵素 lacZ遺伝子, および, それらの発現に関わるプロモーターPとオペレーターがある。 (a これらを用いて, 遺伝子Xの産物を得る一連の操作を行った。なお, プラスミドを取り込ませる大腸菌は, 酵素 lacZ遺伝子および酵素 Amp" 遺伝子をもたない大腸菌である。また,これらの操作では,すべてのプラスミドに遺伝子Xが組み込まれるわけではなく, 大腸菌にプラスミドが取り込まれる確率も極めて低く、 1個体の大腸菌に取り込まれるプラスミドは多くて1個と考えてよい。操作1 (b) 特定の制限酵素を用いて遺伝子 X を含む DNA とプラスミドを切断し、遺伝子 X を含む組換えプラスミドを作製した。操作2 操作1で得られた組換えプラスミドを大腸菌に取り込ませた後、完全培地で培養し、生じた多数のコロニーに含まれる大腸菌を別の培地に移植することで複製した。操作3 培地にアンピシリンおよびIPTG と X-gal を順に加えて培養を続けた。 (c) なお, IPTG は lacZ遺伝子の発現に必要な化合物, X-gal は lacZ 遺伝子から合成されるラクトース分解酵素によって青色に変化する物質である。操作4 (d) 目的とする大腸菌から、遺伝子Xの産物であるタンパク質を得る。転写される方向 ABC Amp' 遺伝子 C P 制限酵素 A 遺伝子 X ↑ A 制限酵素 B プラスミドは遺伝子Xが転写される方向, A. B. Cはそれぞれの制限酵素が切断する場所.Pはプロモーター. Oはオペレーターを示す。制限酵素 C 制限酵素 A~Cが認識する配列と切断の仕方 GAATTC CTTAAG ABC -A lacZ 遺伝子 CAATTG GTTAAC 図 1 C GIA TIC G GC｢TAGC B.C

解説第1問出題のねらい) 大腸菌を用いた遺伝子組換えに関する理解と考察力を問う問題である。正解 ④ 1 1つのプロモーターによって制御される遺伝子のまとまりをオペロンといい, ラクトースオペロンで転写されるmRNAには3種類の遺伝子の情報が含まれる。よって、正しい。質(リプレッサー)がオペレーターに結合して RNA ポリメラーゼのプロモーターへの結合を妨げるため, ラク Q.③ 培地にラクトースがない場合,調節タンパクトースオペロンは発現しない。②、③とも正しい。 ⑥.⑤ 調節タンパク質 (リプレッサー)やオペレーターに変異が起こった場合, 調節タンパク質がオペレーターに結合できなくなるため, ラクトースオペロンの発現を抑制することができなくなる。よって、④の「常に「発現できなくなる｣は誤りで,⑤は正しい。正解 ③ 問2 2 遺伝子Xの切り出しには、中央を切断してしまう制酵素を用いることはできない。一方, プラスミドは, 操作3でアンピシリンを添加することでプラスミドが取り込まれた大腸菌を選抜するため, Amp" 遺伝子の中央を切断してしまう制限酵素 C を用いることはできない。図1から、制限酵素AとBで切断した部分の塩基配列が同じになることがわかるので, 遺伝子 X を制限酵素 Bで, プラスミドを制限酵素Aで切断すれば,両者を連結することができる。問3 3 正解 ③ 問題文の｢これらの操作では, すべてのプラスミドに遺伝子 X が組み込まれるわけではなく, 大腸菌にプラスミドが取り込まれる確率も極めて低く」にあるように, 操作2で得られた大腸菌から目的の大腸菌を選抜する必要がある。アンピシリンを添加した培地では Amp™ 遺伝子をもたない個体は生存できないため、プラスミドを取り込んだ大腸菌を選抜できる。この際、遺伝子 X を含むプラスミドを取り込んだ個体はlacZ遺伝子が分断されており, ラクトース分解酵素が合成されないので IPTG と X-gal があっても白色のコロニーをつくる。問4 4 正解 ⑥ 考えられる2通りの組換えプラスミドは次の図のようになる。〈正しい向きに組み込まれた場合> 〈逆向きに組み込まれた場合> C ・・・CTTAA 制限酵素 A で切断したプラスミド A.B + A.B ・C 遺伝子 X と組み込まれた部分このうち, 遺伝子Xとプラスミドを連結した部分は, 遺伝子 X を制限酵素Bで, プラスミドを制限酵素Aで切断しているので, 連結した後はいずれの制限酵素でも切断できなくなる(下図)。･・・ G AATTG... 遺伝子 X と組み込まれた部分 A. B 制限酵素Bで切断した遺伝子 X ･・・ GAATTG･･･・・･CTTAAC··· いずれの制限酵素でも切断できないよって、制限酵素A で切断できる場所は遺伝子Xの中央と遺伝子 X と一緒に組み込まれた部分の2か所制限酵素Bで切断できる場所はなく、制限酵素Cで切断できる場所は Amp" 遺伝子内に1か所, lacZ遺伝子内に1か所, 遺伝子 X と一緒に組み込まれた部分に1 か所の、合計3か所になる。 2種類の組換えプラスミドを制限酵素A で切断した場合, 生じる DNA 断片はいずれも2種類で, 大きさはどちらのプラスミドの場合も同じになる。一方,制限酵素Cで切断した場合生じる DNA 断片はいずれも3種類だが,大きさが異なるDNA 断片が得られる。よって, 制限酵素 C を用いて DNA 断片の大きさを比べれば,上に示した2種類のラスミドのうちいずれのプラスミドをもつのかを判別することができる。

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おぐりん

6 bulan yang lalu

制限酵素A〜Cが認識する配列と切断の仕方
制限酵素A
GAATTC
CTTAAG
制限酵素B
CAATTG
GTTAAC
制限酵素C
CGATCG
GCTAGC
なので、酵素Aで切断したプラスミドと制限酵素Bで切断した遺伝子Xを連結した部分
GAATTG
CTTAAC
は上のいずれの酵素でも認識できないことになりなる。
制限酵素Aで切断できる場所は遺伝子XにABCAABCと組み込まれたもののうち遺伝子Xの中央のAで切断された部分と隣のAで切断された部分が組み込まれた二箇所である。
また遺伝子X内で組み込まれたBで切断された部分は全てAで切断された部分と連結しているため制限酵素Bで切断できない。