Biology
มัธยมปลาย
高校の生物の問題です。
(1)(2)(3)の解き方、考え方を教えてください。
あ
①
(2)
こ
7 次の文章を読んで各問に答えなさい。 【思】
真核生物の遺伝子発現調節では、RNAポリメラーゼが遺伝子の転写開始部位上流のプロモーターに結合し、
基本転写因子とよばれる複数のタンパク質とともに複合体(転写複合体)を形成する。 さらに、調節タンパク質
が転写調節領域 (転写調節配列)という図 1 に示すプロモーターとは別の領域に結合して、転写の量や時期な
どを調節する。この調節タンパク質は転写調節タンパク質や転写調節因子、 転写因子ともよばれる。
ヒトでは、脂溶性ホルモン受容体が脂溶性ホルモンと結合すると、 図 1 のように調節タンパク質として転
写調節領域に結合し、 遺伝子発現を制御することがわかっている。
(a)
) a
1)
7
(2)
(3
脂溶性
ホルモン受容体 基本転写因子
RNAポリメラーゼ
脂溶性ホルモン→
遺伝子
↑
転写調節領域プロモーター 転写領域
図1
そこで、ある脂溶性のホルモンXと結合するホルモンX受容体が、遺伝子Yの発現を制御するしくみを調
べた。まず、遺伝子Yの発現にかかわると予想される転写調節領域のDNA配列と、プロモーターを GFP 遺
伝子に連結させたDNA断片①~⑥を調製した。図2にそれらDNA断片 ①~⑥を示す。さらに、それぞれの
DNA 断片を挿入したヒトの細胞で発現可能なプラスミド①~⑥を作製し、実験操作 1~2を行った。 なお、
遺伝子とは緑色蛍光タンパク質をコードする遺伝子である。
遺伝子Yの発現にかかわると
予想される転写調節領域
プロモーター
A
B
C
D
E
GFP
①
B
C
D
E
GFP
(2)
C
D
E
GFP
③3
D
E
GFP
E
GFP
⑤
GFP
⑥
図2
操作
プラスミド①を肝臓、腎臓、筋肉、皮膚のそれぞれの器官の細胞に導入し、ホルモンXを含んだ
エタノール溶液または同量のホルモン X を含まないエタノールを添加して培養した。 なお、エタノールは実
験で使用するすべての細胞において遺伝子の発現に影響しないものとする。
つぎに、それぞれの細胞内におけるGFPの蛍光の強さを測定することで、プラスミド①上のGFP 遺伝子
の転写量を調べた。ただし、それぞれの細胞へのプラスミドの導入量は同一であり、 GFP 遺伝子の転写量と
発現量はホルモンXと調節タンパク質以外の影響を受けないものとする。 GFP 遺伝子の転写量は血管の細胞
にホルモンXのエタノール溶液を添加したときの値を100とした場合の相対値 (相対転写量)で示した。その
結果を表に示す。
表 1
血管
肝臓
腎臓 筋肉 皮膚
ホルモンX
100
80
40
10
20
エタノール
100
40
10.
100
20
実験操作 2 プラスミド①~⑥をホルモンXの標的器官の細胞の一つとして知られている脂肪細胞に導入す
ることにより、ホルモンXによる遺伝子Yの転写調節領域への影響をしらべた。 実験操作と同様の操作に
より GFP 遺伝子の転写量を測定した。 その結果を表2に示す。
質
調な
表2
転
プラスプラスプラスプラスプラスプラス
ミド ①
ミド② ミド③ ミド④ ミド⑤ ミド⑥
ホルモンX
100
70
70
25
10
10
エタノール
25
25
25
25
10
10
ome
Cause
Nur
/Loc
H
(1)真核生物の遺伝子発現制御の説明として最も適切なものを1つ選び記号で答えなさい。[2点]
ア.クロマチン繊維(折りたたまれたクロマチン)が緩むとRNAポリメラーゼがプロモーターに結合しに
くくなり、 転写が抑制される。
イ. 1つの遺伝子に対し、 転写調節領域は1つのみ存在する。
ウ.細胞が分化するときには調節遺伝子などの働きにより、複数の関連する遺伝子の発現が調節される。
エ. 遺伝子の発現は転写により調節され、合成された rRNA のすべてが翻訳される。
(2)表1の結果から,ホルモンXの標的器官を過不足なく含むものを1つ選び記号で答えなさい。 [2点]
ア. 血管
を調
れの
調遺00 お
肝臓
キュ腎臓と筋肉
カ. 肝臓と腎臓
ウ. 腎臓 エ. 筋肉 オ. 血管と肝臓
ユ.肝臓と腎臓と筋肉
ク. 筋肉と血管 ケ血管と肝臓と腎臓
. 皮膚以外のすべての器官
サ.腎臓と筋肉と血管 シ. 筋肉と血管と肝臓
(3) 表1の結果から得られる考察について記した次の文の空欄 ACに入る語句の組み合わせとして
最も適切なものを1つ選び記号で答えなさい。 12
Aの細胞で、ホルモンXにより相対転写量が変化
それぞれの細胞における GFP 遺伝子の相対転写量について、ホルモンXを添加したときの値を、エタ
ノールを添加したときの値と比較した。 その結果、
した。
また、エタノールを添加したそれぞれの細胞について、 GFP 遺伝子の相対転写量を比較した。 その結
果、細胞ごとの相対転写量の値は B
以上の2つの結果より、ホルモン×受容体 C が遺伝子Yの発現を制御する可能性が考えられた。
A
ア. すべて
イ. すべて
ウ. すべて
含んだ
実
遺伝子
すべて
オ. すべて
カ. すべて
キ.一部
ク. 一部
ケ. 一部
コ一部
サ. 一部
シ. 一部
B
同じであった
同じであった
同じであった
異なっていた
異なっていた
異なっていた
同じであった
同じであった
同じであった
異なっていた
異なっていた
異なっていた
C
のみ
以外の調節タンパク質
とその他の調節タンパク質の両方
のみ
以外の調節タンパク質
とその他の調節タンパク質の両方
のみ
以外の調節タンパク質
とその他の調節タンパク質の両方
のみ
容量と
〇細胞
その
以外の調節タンパク質
とその他の調節タンパク質の両方
(4)表1の結果から、ある器官の細胞ではホルモン X の添加により GFP 遺伝子の相対転写量の値が減少して
いた。この器官の細胞では、ホルモン X を添加したときの GFP 遺伝子の相対転写量の値はエタノールを
添加した時の値の何倍に減少したか。 最も適切な値を1つ選び記号で答えなさい。 [2点]
ア.0.1
イ.0.2
0.3
I. 0.4
. 0.5
. 0.6 キ 0.7
ク 0.9
(5)表2の結果について記した次の文の空欄 D~ F に入る語句の組み合わせとして最も適切なものを、
1つ選び記号で答えなさい。 [2点]
プラスミド①を導入した細胞にホルモンXを添加した場合の GFP 遺伝子の相対転写量の値は、エタノ
ールを添加した場合に比べて増加した。 このようなホルモン Xによる相対転写量の増加割合は、プラス
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