生物:遺伝情報の発現

同じDNAを持つ細胞が、なぜ異なる種類の細胞になるのか(選択的遺伝子発現)と、DNAを人工的に増やす技術(PCR法)を学ぶ単元です。

だいじな考え方

• 体を作るすべての細胞は、基本的に同じDNAを持っています。しかし細胞の種類によって実際に発現する(使われる)遺伝子は異なり、これが細胞の違いを生みます。
• 遺伝子の発現は、DNAの調節領域(プロモーターなど)に転写因子が結合するかどうかで調節されます。調節領域は、アミノ酸配列を指定する部分とは別の場所です。
• PCR法は、DNAを高温で1本鎖にする変性、プライマーを結合させるアニーリング、DNAポリメラーゼで新しい鎖を伸ばす伸長、という温度変化を繰り返すことで、特定のDNA領域を短時間で大量に増やす技術です。
• 1サイクルごとにDNA量はほぼ2倍になるため、サイクル数を重ねると急激に増幅されます。

1サイクルで2倍。nサイクル後には2のn乗倍になる。

やりかた

1. 発現の調節の問題では、DNAの調節領域と、タンパク質を指定する領域を区別する
2. 細胞の種類によって発現する遺伝子が違うことを踏まえて考える
3. PCRの問題では、サイクル数と倍率(2のべき乗)の関係を使う
4. 2^n(nはサイクル数)を計算して、増幅後の量を求める

れい

問題: PCR法で1サイクルごとにDNA量が2倍になるとき、10サイクル繰り返すと元の何倍になるか。

1. 1サイクルでDNA量は2倍になる
2. 10サイクル繰り返すと、2を10回かけた量になる
3. 2¹⁰=1024

答え: 約1024倍(約1000倍)

つまずきやすいところ

たしかめ方

• サイクル数を1つずつ増やして倍率を計算し直し、2のべき乗で急激に増えていくことを確かめます。
• 発現している遺伝子の違いを、細胞の種類ごとの見た目やはたらきの違いと結びつけて説明できるか確認します。