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基礎科目・生物

PCRと遺伝子組換え

高校◎取りやすい

4問H29・R1再・R2・R5

PCR の3段階（熱変性・アニーリング・伸長）のしくみと耐熱性ポリメラーゼ、cDNA ライブラリー、制限酵素、電気泳動の向きが出ます。

よく出る形

  • PCR法の3段階（熱変性・アニーリング・伸長）についての記述から，正しいものを選ぶ
  • PCR で増える倍数（2n）についての記述の正誤
  • ゲノム／cDNA ライブラリー，制限酵素で切った断片の長さ，電気泳動の向きについての記述の正誤
  • 毎回，定番の記述の1か所を反対にした文がまざる

覚えること

  • PCR は DNA を大量にコピーする方法で，次の3段階をくり返す
  • 熱変性（約95℃）：2本鎖の間の水素結合を切って，1本ずつにほどく
  • アニーリング（約55〜65℃）：増やしたい部分の両端に合う短い DNA（プライマー）をくっつける
  • 伸長（約72℃）：DNA ポリメラーゼがプライマーの先に塩基をつないで，新しい鎖を作る
  • 毎回高温になるので，耐熱性の高い DNA ポリメラーゼ（好熱菌の Taq ポリメラーゼなど）を使う
  • 増えた DNA の両端には，プライマーの配列が入る。増やしたい配列が長いほど，伸長の時間を長くする
  • 1回で約2倍，n 回で 2n 倍。210 ≒ 1000，220 ≒ 100万，230 ≒ 10億
  • ゲノムライブラリーはその生物の DNA 全部，cDNA ライブラリーはその組織で働いている遺伝子（mRNA）だけを集めたもの
  • 制限酵素：決まった配列で DNA を切る「はさみ」。6塩基を見分ける酵素で切ると，断片は平均で約 46 ＝ 4096 塩基対（長さはばらばら）
  • EcoRI は6塩基 GAATTC を見分け，2本の鎖をずらして切る。切り口は1本鎖が突き出た付着末端
  • DNA リガーゼ：切れた DNA の端どうしをホスホジエステル結合でつなぐ「のり」
  • 逆転写酵素：mRNA を鋳型にして，相補的な DNA（cDNA）を合成する
  • 電気泳動：DNA は負の電気を帯びているので陽極（＋極）へ動く。ゲルの網目の中で，短い断片ほど速く進む

解き方

  • それぞれの記述が3段階のどれの話かを決めて，温度・結合・向きが合っているかを確かめる
  • 回数の計算は「もとの数 × 2n ≧ 目標」を立て，210 ≒ 1000 を使って n を見つける
  • 例：30回くり返すと 230 ≒ 10億倍になる（30倍ではない）

ひっかけ

  • アニーリングの温度を下げすぎると，目的外の場所にもくっつく（非特異的）
  • 熱変性で切れるのは水素結合で，共有結合ではない
  • 「耐熱性の低いポリメラーゼが適している」は誤り
  • 電気泳動で，長い断片ほど速いのではなく，短い断片ほど速い。DNA は陰極ではなく陽極へ動く
  • EcoRI の切り口は，平滑末端ではなく付着末端
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想定問題：1・2・3

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