生物
高校生

至急です!こちらの2問、高一生物基礎の応用問題なのですが、解説して頂けるとありがたいです!よろしくお願いします( > < )

( )( )名前( 【チャレンジ問題①】 遺伝子の本体である DNA は通常, 二重らせん構造を とっている。 しかし、例外 的ではあるが, 1本鎖の構 造をもつDNAも存在する。 表は,いろいろな生物材料 のDNA を解析し, A, G, CTの4種類の塩基数の 割合 (%) と核1個当たりの 平均の DNA量を比較したも のである。 問1 解析した10種類の生 物材料ア〜コの中に, 1 本鎖の構造の DNAをもつ 生物材料 アイウエオカキクケコ DNA 中の各塩基の数の 核 1個当たりの 平均の DNA量 (×10-12g) 95.1 割合(%) G C T A 26.6 23.1 22.9 27.4 27.3 22.7 22.8 27.2 29.0 28.9 21.0 21.1 28.7 22.1 22.0 27.2 32.8 17.7 17.3 32.2 29.7 20.8 20.4 29.1 31.3 18.5 17.3 32.9 24.4 24.7 18.4 32.5 24.7 26.0 25.7 23.6 15.1 34.9 35.4 14.6 34.7 6.4 3.3 1.8 ものが一つ含まれている。 最も適当なものを,次の ①~⑩のうちから一つ選べ。 ① ア ②イ ウ エ ⑤オ ⑥カ ⑦キ ク ⑨ヶ 2生物材料ア~オの中に,同じ生物の肝臓と精子に由来したものがそれぞれ一つず つ含まれている。この生物の精子に由来したものを、次の①~⑤のうちから一つ選 ① ア ② ③④ エ ⑤オ 問3 二重らせん構造をとっている新しいDNA を解析すると, TがGの2倍量含まれて いた。この DNA のAの割合(%) として最も適当な値を、次の①~⑥のうちから一 つ選べ。 ① 16.7% 20.1% ③ 25.0% ④ 33.4% ⑤ 38.6% 6 40.2 %
AN▪M 【チャレンジ問題②】 遺伝暗号の解読に関する次の文章を読み、以下の問いに答えよ。 ニーレンバーグらは, 大腸菌をすりつぶして分離したある分画, tRNA,酵素, アミノ 酸, ATP などを全て混合したタンパク質合成系に、人工的に合成した種々のRNAを加え、 どのようなタンパク質が合成されるかを調べた。 人工RNA として UUUUUUU.. を用いた場合には合成されたタンパク質のアミノ酸 組成はフェニルアラニンのみであり、 この結果から, UUU がフェニルアラニンを指定す ることが推定できる。 同様に, GGGGGGG・・・・・・ を用いた場合にはグリシンのみ, GUGUGUG...... ではシステインとバリンが1:1であった。 また, GUUGUUG.… を用い た場合にはバリン, システイン, ロイシンが1:1:1で含まれるタンパク質が, GGUGGUG ・・・・・・ ではグリシン, バリン, トリプトファンが1:1:1で含まれるタンパク 質が合成された。 以上の結果から、 どの遺伝暗号がどのアミノ酸を指定しているかを推定できる。 この実 験から判断できるシステインおよびロイシンを指定する遺伝暗号を答えよ。

回答

チャレンジ①
問1は⑧クが答えになります。
理由は、2本鎖DNAならあるはずのAとT、GとCの相補性が見受けられないからです。

問2は④エが答えになります。
理由は、同じ生物由来なら塩基の割合も同じということと、精子は体細胞に比べてDNA量が半分だからです。

問3は④33.4%が答えになります。
理由として、2本鎖DNAの塩基において、相補性のない塩基同士の割合の合計は必ず50%になります。
TがGの2倍ということから、T(2G)+G=50%
なので50÷3=16.66、、、=Gの割合
よってTは約33%
それに対応するAも約33%となります。

チャレンジ②
まず、与えられた情報を整理しましょう。
UUU=フェニルアラニン
GGG=グリシン
ここからは説明のため番号を振ります。

❶GUGUGUG=システイン:バリン=1:1
→GUG or UGU

❷GUUGUUG
=バリン:システイン:ロイシン
=1:1:1
→GUU or UUG or UGU

❸GGUGGUG
=グリシン:バリン:トリプトファン
=1:1:1
→GGU or GUG or UGG

❶と❸にはバリンが存在して且つ❸にはシステインがないことから❶と❸に共通する遺伝暗号がバリンとわかります。よってバリンはGUGです。
バリンがGUGとわかったことで❶より、システインはUGUだとわかります。

ここからはコドンの性質を利用します。
コドンでは1番目と2番目の塩基が同じ場合、3番目の塩基が異なっていても指定するアミノ酸は同じになることがほとんどです。(例外はあるので調べてください。)
これを頭に置いておいて見てみると、❶と❸でのバリンGUGと❷のGUUは同じアミノ酸を指定していると予測できます。よってロイシンはUUGとなります。
ちなみに、同様の手法で❸のGGUはグリシンだと予測できます。
この問題には慣れが必要だと思うので似たような問題をいくつか解くことをお勧めします。

まとめると、
フェニルアラニン=UUU
グリシン=GGG、GGU
トリプトファン=UUG
バリン=GUG、GUU
システイン=UGU
ロイシン=UUG
となります。

長くなりましたがこれで解説は以上です。

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