Question

かほ

205の問2、問3解説を読んでも分かりません。

思考
HO
205 半保存的複製DNAの複製に関する次の文章を読み, 以下の各問いに答えよ。
大腸菌を 15N が含まれる塩化アンモニウムを窒素源とする培地で何世代も培養し,大腸
菌の DNA に含まれる窒素を5N に置き換えた。 この菌をふつうの窒素培地に
(1)
移し,何回か細胞分裂を行わせた。 'N を含む培地に移す前の大腸菌 (2)移してから1
3回目の分裂をした大腸菌,
回目の分裂をした大腸菌 2回目の分裂をした大腸菌,
(3)
(5).
(4)-
4回目の分裂をした大腸菌から,それぞれ DNA を取り出して塩化セシウム溶液に混ぜ
遠心分離した。下図A~Gは,予想される DNAの分離パターンを示したものである。た
だし,各層の DNA の量は等しく示されている。
DNA層
P
合
2
(3)
遠心力の方向
*A ABCDI EF GO
問1. 上の図に示された ①~③の各層のDNAには、どの種類のNが含まれるか。次のア
〜ウのなかからそれぞれ選べ。
ア 14Nのみ イ 15Nのみ ウ.14NとNの両方
問2.下線部(1)~(5)の大腸菌から得られるDNA層を示す図はどれか。 A〜Gのなかから
それぞれ選べ。ただし, 同じものを何度選んでもよい。
問3.下線部(3)~(5)の大腸菌から得られる DNA層の量の比はどうなるか。 それぞれにつ
いて ① ② ③=1:1:1のように, 最も簡単な整数比で答えよ。
■ 246 6編 遺伝情報の発現と発生

205. 半保存的複製
解答
問1. ①･･･ア ②･･･ウ ③･･･ イ 問2(1)... (2) B (3)…D (4)…D (5)…D
問3. (3)... ①②③=1:1:0 (4)①②③=3:1:0
(5) ① ② ③=7:1:0
解法のポイント
10 塩化セシウム溶液に非常に強い遠心力を加えると,遠心管の底にいくほど密度が
高くなるような密度勾配ができる。このとき, DNA を加えておくと, DNA は自身と
同じ密度の塩化セシウム溶液の部分に層を作る。 このことを利用して、比重の異なる
DNAを分離することができる。 このような遠心分離法は密度勾配遠心法と呼ばれる。
14N の窒素よりも 15Nの窒素の方が重いため,上から順に, 14Nのみを含む DNA, 14N
と15Nの両方を含む DNA, 15N のみを含む DNA, となる。
23. 半保存的複製によって, Nからなる1本の重い DNAからは,Nとを
間の重さの DNAが2本生じる。 1本の中間の重さのDNAからは,Nからな
20
解
112

る軽いDNAが1本と,中間の重さのDNAが1本生じる。 したがって、1回目の分
裂以降は,中間の重さのDNAは常に2本である。 DNA の総数は1回の分裂ごとに
2倍になるため,2回目の分裂で4本,3回目の分裂で8本, 4回目の分裂で16本 と
なる。このことから, 'Nからなる軽いDNA (①):中間の重さの DNA (②) の比は, そ
れぞれ1:1,(8-2):2=3:1, (16-2):2=7:1 となることがわかる。 なお,15N か
らなるDNA (③) は, 1度でも分裂が起こると現れなくなる。

半保存複製

Answer 1

ul0

15Nを含む培地（特殊な環境）で育てた大腸菌のDNAに含まれる窒素は15Nにとなります。
ここで、DNAは2重らせんですので、15-15（Nは省略）と表すことができます（１）。
世界に存在する窒素は14ですので、通常培地で半保存複製を行うと

分裂1回目　15-15　→　15-　✂　-15　→　15-14　14-15
の順で15-14のDNAが2本できます（２）。

これを続けていくと、

分裂2回目　15-14　14-15　→　15-　✂　-14　14-　✂　-15　→　15-14　14-14　14-14　14-15
　　15-14が2本、14-14が2本（３）

分裂3回目　15-14　14-14　14-14　14-15　→　15-14が2本、14-14が6本（４）

分裂4回目　15-14　14-14　14-14　14-14　14-14　14-14　14-14　14-15　→　15-14が2本、14-14が14本（５）

問2では試験管を用いて遠心分離を行っているので、重いものほど下に沈むくことから、①には14-14　②には15-14　③には15-15　のDNAが見ることができます。
問3については、体細胞分裂では「１が２」になることを基にして、○回目の分裂において新しくできるDNAは2の〇乗です。また分裂回目以降、15-14は必ず2つ出ますので、総数から2を引いていけば14-14もすぐ出てきます。