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PCR反応についての問題です。前回も同じ問題に関して質問させて頂きましたが、また...

b1p********さん

2016/7/912:00:02

PCR反応についての問題です。前回も同じ問題に関して質問させて頂きましたが、またわからないところが出てきましたので、教えていただければと思います。問題 PCR反応のスタート時に1コピーだった2本鎖の遺伝子が、5

サイクルの反応終了時に目的のサイズの遺伝子断片は理論上何コピーに増幅されているか。正確に計算しなさい。

これは2^5でいいのでしょうか?目的のサイズの、と書かれているのが引っかかります。つまり、余計な配列を含まない目的配列だけを含んだ2本鎖の数を答えるのでしょうか?また、そうであった場合、絵を描く以外に計算出だせますか?

解答よろしくお願い致します(._.)

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ベストアンサーに選ばれた回答

pon********さん

2016/7/914:35:04

PCRはオリジナルにプライマー(目的配列の複製開始点)が結合して増えます。

・1サイクル目
質問者さんのおっしゃる通り、オリジナルのヌクレオチド鎖は目的配列以外が含まれています。さらに、できたコピーもオリジナルの5'末端側、つまりコピーの3'末端方向にずっと伸長しているため、1サイクル目でできるコピーヌクレオチド鎖も目的配列以外が含まれています。
よって、1サイクル目にできた2(2^1サイクル)コピーはどちらも目的のサイズではありません。このときできたDNAはどちらも、2本鎖のうちの1本の余分な5'末端側がない状態です。

・2サイクル目
オリジナルを元にしてる間は、目的配列にはなりません。よって、オリジナルを元にする4(2^2サイクル)コピー中2コピーは1サイクル目と同じ結果になります。
しかし、1サイクル目のコピーを元に作るDNAは、コピー元に余分な5'末端側の配列がないため、伸長反応が5'端で止まります。よって、目的のサイズのヌクレオチド鎖ができます。しかし、複製後にコピー元と結合して2本鎖に戻るので、このときのDNAは、まだ完璧な目的のサイズではありません。
よって、2サイクル目にできた4コピーはどれも目的のサイズではありません。しかし、1本鎖で考えると、2/8は目的のサイズのヌクレオチド鎖なってるとこがポイントです!

・3サイクル目
これからもずっとですが、オリジナルを元にしてる間は、目的配列にはなりませんので、オリジナルを元にする8(2^3サイクル)コピー中2コピーは1サイクル目と同じ結果です。また、オリジナルを元に作ったコピー(毎回2本ずつ増えていく)を元に複製してできる数は、2コピー×(3サイクル-1サイクル)=4コピーあり、これらは2サイクル目で初めてできた、2本鎖のうちの1本が目的のサイズのDNAです。そして、待ちに待った、目的のサイズのヌクレオチド鎖を元に複製してできるDNAが、目的のサイズのDNA断片となります。このとき、(8コピー)-(2コピー)-(4コピー)=2コピーできますね。
よって、3サイクル目にできた、8コピーのうち6コピーは目的のサイズではないですが、2コピーは目的のサイズとなります。

・4サイクル目
ここからは省略して簡単に。16(2^4)コピーできますが、そのうち2コピーは1サイクル目と同じ、2×(4-1)=6コピーは2サイクル目と同じですが、(16コピー)-(2コピー)-(6コピー)=8コピーが目的のサイズのDNAとなります。

・5サイクル目
もっと省略。
(2^5)-2-(2×(5-1))=22コピーが目的のサイズのDNAとなります。

・nサイクル目
(2^n)-2-(2×(n-1))
=(2^n)-(2n-2+2)
=2^n-2n(コピー)が目的のサイズとなります。

数に慣れてないので長くなっちゃいましたが、いかがでしょう?

  • 質問者

    b1p********さん

    2016/7/914:45:14

    大変よくわかりました。目的のサイズになる2本鎖の数を直接求めるのでなく、条件に合わないものを消していくのですね。漸化式っぽくなるとは思っていたのですが、片方が長い断片が毎回2つずつ出てくるという点には気づきませんでした…天晴れです! ありがとうございました(._.)

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質問した人からのコメント

2016/7/9 14:46:02

よーくわかりました!
時間が結構経っていたので諦めていたのですが、本当にありがとうございました(._.)

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