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高校生物です PCR法について正しいものを一つ選べ ①どのような生物のDNAでも鋳型...

マックさん

2015/2/1408:18:26

高校生物です
PCR法について正しいものを一つ選べ
①どのような生物のDNAでも鋳型としてもちいることができる。
②最初に加える鋳型DNAが、2本鎖DNAのうち片方の鎖のみ(一本鎖)であるとPCRは

起こらない
③RNAも2本鎖であれば、鋳型としてもちいることができる。
④増幅させたいDNAに含まれるイントロンはPCR中に除去される。

また、PCRで加える二種類のプライマーについて必須の特徴はどれか?
①二種類のプライマーの塩基配列が互いに相補的ではない。
②二種類の塩基配列が互いに逆の順序に並んでいる。
③二種類のプライマーの長さが、大きく異なる
④二種類のプライマーの塩基数がどちらも3の倍数となっている。

答えがないのですが、解説していただけないでしょうかm(_ _)m

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nor********さん

2015/2/1511:17:04

◆PCR法について
正しいのは①と②。
何か、ここに記載されていない前提条件があれば別ではあるが…。

①DNAはどの生物種であれ、物質としての性質は同じ。
違うのはDNAが持っている「遺伝情報」くらいなもの。
物質としての性質は全て同じ(構成物質、二本鎖であること、
それらが互いに相補的であること)であるため、
DNAであれば何でもPCRに用いることができる。

もちろん、生物種によってDNAの長さや配列が異なるため、
最適なPCR条件は各々のDNAによって多少の違いはあるが。

②最初に加えたDNAが一本鎖の場合、
PCRの1サイクル目では、その一本鎖DNAの鋳型鎖のみが作られる。
1サイクル後、つまり2サイクル目が開始される時には、
もともとの一本鎖DNAと、そこから作られた鋳型鎖の
二本鎖が存在することになる。
指数関数的な増幅が始まるタイミングが、
通常は1サイクル目からであるのが、
2サイクル目からになるだけで、PCR増幅そのものは可能。

もちろん、プライマーは適した配列のものを、
きちんと2種類加えてないといけないが。

二本鎖DNAの互いの鎖が合成され、
それらが次のサイクルでの鋳型になり、
指数関数的に増幅する。
ということを強調したいがあまり、
問題を間違ってしまったような、気がしないでもない…。

③PCRに用いられる酵素(DNA Polymerase)は、
DNAを鋳型にしてDNAを作る酵素であるため、
鋳型としてRNAしかなければ、この酵素はDNAもRNAも作ることはできず、
PCR反応は進まない。

RNAをPCRしようとすると、
まず逆転写酵素というRNAを鋳型にDNAを作る酵素で、
鋳型RNAに相補的な一本鎖DNAを作る。
次に、その一本鎖DNAを鋳型としてPCRを行う。
基本的にRNAは一本鎖。
そして、RNAがPCRできないのは二本鎖だからではなく、
PCRに使われる酵素が「RNAを鋳型にできない」酵素だから。

逆転写により合成された一本鎖DNA、
これをcDNAというが、これを使ったPCRはごく普通に行われている。


④PCRはDNAの複製を行うだけであり、
イントロンの除去といった機能はない。

◆プライマーについて
正しいのは①。

①プライマーは相補的な鋳型DNAと二本鎖を形成し、
その部分を開始点として、DNAの合成が始まる。
つまり、プライマーは鋳型となるDNAと二本鎖を形成しなくてはいけない。
仮に、2種類のプライマーが相補的であれば、
2種類のプライマーで二本鎖を形成してしまい、
DNAの合成が始まらなくなる。

②2種類のプライマーは互いに逆向きではあるが、
その塩基配列は鋳型DNAの相補的な配列であり、
2種類のプライマーの塩基配列には関係がない以上、
「塩基配列の順序が逆」ということもない。

③プライマーと鋳型DNAの二本鎖形成は、温度によって制御される。
基本的に、高温であれば一本鎖になり、
低温であれば二本鎖を形成し易い。
その温度は、プライマーの長さに依存しており、
長ければ長いほど、二本鎖を形成する為の温度が高くなる。
仮に、2種類のプライマーの長さが大きく異なれば、
一方(長い方)は二本鎖を形成するのに十分な温度となっていても、
もう一方は(短い方)にとっては二本鎖を形成するには高すぎる温度と
なってしまう場合もある。
こうなると、DNAの合成は、一方の鎖でしか起きず、
もう一方の鎖の合成は行なわれなくなる。

結局、2種類のプライマーは二本鎖を形成し易い温度が、
似た値になるように、長さはほぼ同じに設計される。

④プライマーの塩基数が3の倍数である必要はない。
鋳型DNAの意図した部分とだけ、相補鎖を形成してくれればよく、
その為にはある程度の長さが必要ではあるが、
重要なのは「ある程度の長さ」と言うだけであり、
3の倍数である必要性は全くない。

質問した人からのコメント

2015/2/15 11:44:50

降参 丁寧な解説ありがとうございます。
とてもわかりやすかったです!

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