「高校生物基礎・生物」DNAの長さ・ヌクレオチド数などの計算問題

今回は、「生物基礎」の第２章“遺伝子とそのはたらき”、「高校生物」の第３章“遺伝情報の発現”に登場するDNAの長さ・ヌク

ある細菌のDNAの分子量は2.97×10 9 で、このDNAから3000種類のタンパク質が合成される。ただし、１ヌクレオチド対の平均分子量を660、タンパク質中のアミノ酸の平均分子量を110とし、塩基配列のすべてがタンパク質のアミノ酸情報として使われると考える。このとき、このDNAからつくられるmRNA（伝令RNA）は、平均何個のヌクレオチドからできているか。また、合成されたタンパク質の平均分子量はいくつになるか、計算しなさい。

この問題は 知識問題and計算問題 です。いろんな数値が出てきて難しいですが、うまく情報を整理しながら解いていくとよいでしょう。

• DNAの平均塩基対数 ＝ mRNAの平均ヌクレオチド数
• タンパク質の平均アミノ酸個数×3 ＝ mRNAの平均ヌクレオチド数

1. DNAの塩基対（ヌクレオチド対）の数を求める。
2. “塩基配列すべてが翻訳領域である”ため、 DNAの塩基対数＝mRNAのヌクレオチド数 。
3. mRNAのヌクレオチド数をタンパク質の種類で割ると、１つのタンパク質を翻訳するためのmRNAの平均ヌクレオチド数が求まる。

1. “mRNAのヌクレオチド数÷３”をすることで、1個のタンパク質のアミノ酸個数を出す。
2. アミノ酸個数にアミノ酸１個の平均分子量をかけ算する。

タンパク質の平均分子量＝1.5×10 3 ÷3 ×110 ＝ 5.5×10 4

2024.10.16に、問４の問題文を修正しております。『DNAの片方の鎖のみコード』している仮定文を新たに追加しました。この仮定文がなくDNAの鎖の両側がコードしていると考えると、 DNAの塩基数＝mRNAのヌクレオチド数 となるため、塩基対数を２倍にした数がmRNAのヌクレオチド数になり、スライド16で紹介した答えが誤りの場合『3.0×10 3 』となります。

総括

おわりに

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シカマル様、ご無沙汰しております。 厚かましくもお願い致しておりました記事、もう公開して下さっていたんですね。 リクエストとしてこちらからお願いしていましたものでしたし、本当ならばすぐに感謝の意をお伝えすべきが筋という所、お礼が大変遅れてしまい申し訳ありません。 早速拝見しました。ありがとうございます。 シカマル様ならではの詳しい説明で凡そ理解出来ました。ずっとモヤモヤしていた所でもありましたし、学校で演習の機会はあまりないので、助かりました。 校内の実力テストも近いので、ありがたく使わせていただきます(笑)

アダチ様、お久しぶりです。 再び閲覧していただき、ありがとうございます。 学校生活がお忙しいと思うので、悪く思ってもらわずに大丈夫ですよ！ 今回の記事の出来具合はあまりよくなかったと思っています、説明するのが難しかったです。 ですが、参考にしていただいて幸いです。 加えて前回言いそびれていましたが、テストで９割も取るとは大変優秀だと思いました。 是非これからも頑張って頂きたいと思います、応援しています！

ウッディー様 コメントありがとうございます。 問題１(1)の解答および解説は誤っていました。 正しくは、「2m＝200cm」なので、解答は4.3cmとなります。 ご指摘ありがとうございました。 管理人シカマルより

すず 様 コメントありがとうございます。 問題文を“10塩基”から“10塩基対”に訂正しました。 誤解を招く表現をして、誠に申し訳ありませんでした。 これからも高校生物の学び舎をよろしくお願い致します。 管理人シカマルより

は 様 閲覧およびコメントありがとうございます。 ご質問にお答えさせていただきます。 （以下、10^9^を10の9乗、10^-9^を10の-9乗と表現します。） スライド4の計算式で、 10：3.4×10^-9^＝x：2 とありますが、とりあえず式をつくると、 3.4×10^-9^×x＝2×10 となります。 これをxの計算式にすると、 x＝2×10/(3.4×10^-9^) になります。 ここで、指数の計算方法として、10^n^＝1/10^-n^（10のn乗＝1/(10の-n乗)）を用いると、 x＝2×10×10^9^/3.4 となります。 は様が躓いている点は、 10^n^＝1/10^-n^（10のn乗＝1/(10の-n乗)） だと私は思いますので、数学の教科書の“指数”の項目を見てみるとよいでしょう。 例えばですが、 2^-3^＝1/2^3^（2の-3乗と1/2の3乗は同じ値で、1/8） です。 生物の先生でなく数学の先生に質問してみるのもよいかもしれません。 コメント返しでの解説は以上になります。 今後とも高校生物の学び舎をよろしくお願い致します。 管理人シカマルより

ゆり 様 コメントおよびご質問ありがとうございます。 ご指摘の問題については、学校問題集を参考にしています。 ただ、典型問題なのでおおよそどの問題集にも載っていると思います。 稀に当サイトを参考にしているというお声をいただくことがあるので、もしかしたら引用されているのかもしれません。 典型問題なので習熟することをおすすめします。 今後とも高校生物の学び舎をよろしくお願いいたします。 管理人シカマルより

まほ 様 コメント及びご質問ありがとうございます。 ご指摘の件については、おっしゃる通り定義不足でした。 自分が改めて調べた結果、似たような問題に「…、DNAの一方の鎖だけが端から端まで読み取られると仮定し…」という表現がありました。 この表現方法を用いて、問題文の定義を改めたいと思っております。 この度は重要な部分をご指摘いただき、誠にありがとうございました。 その他何かありましたら、都度ご指摘いただけると幸いです。 今後ともよろしくお願いいたします。 管理人シカマルより。

色々な問題参考になります！ 問題4について一つ質問させてください。 「DNAのヌクレオチド鎖の片方がタンパク質のアミノ酸情報として使われると考える」という表記が使われていますが、これだけだと具体的にDNA中の塩基配列の何%が転写翻訳される領域かわからないかと思ったのですが、どう解釈すれば良いでしょうか？

River 様 コメントでのご質問ありがとうございます。 ご指摘の部分に関して、問題文の解釈に無理があったため問題文を修正しました。 「DNAのヌクレオチド鎖の片方の塩基配列のすべてがタンパク質のアミノ酸情報として使われると考える」としました。 こちらの意図としては問題解説の通りに回答してほしいのですが、うまく問題設定をできておらず申し訳ありません。 「…塩基配列のすべてが…」の分を加えたことで、片方のDNA鎖の塩基配列の100％が転写翻訳されると解釈していただければと思います。 ご指摘のおかげで記事の質を上げることができ、感謝しております。 また、他にも解説記事をご覧になっていただいているようで、誠にありがとうございます。 今後とも高校生物の学び舎をよろしくお願いいたします。 管理人シカマルより

問題３(3)について質問です。 「１つの遺伝子からつくられるタンパク質の平均アミノ酸数を375とする」とは、1つの遺伝子からそれぞれ1〜複数個のタンパク質が作られることを前提とした上で、平均することでそれぞれの遺伝子から作られるタンパク質数を均したという解釈でいいですか？ そうすると、画像の遺伝子数=タンパク質数と整合性が取れなくて混乱しています。どういうことでしょう？

ぷゆゆ 様 コメントおよびご質問ありがとうございます。 設問に関してはご指摘の通りで、混乱させてしまって誠に申し訳ございません。 生物基礎の方を意図していたため、高校生物の内容（特にスプライシング）をしっかり考慮しておりませんでした。 問題文はこのままで使い、代わりに注釈を加えたいと思っております。 ーーー 注釈内容 ・ただし、高校生物履修者はスプライシングを考慮せず、一遺伝子一タンパク説に則ること。 ーーー この注釈で問題がありそうでしたら、また教えていただけると幸いです。 最初の問題文画像は後日修正したいと思います。 当方の設問ミスで混乱させてしまい失礼しました。 今後とも高校生物の学び舎をよろしくお願いいたします。 管理人シカマルより

①遺伝の法則の用語「優性・劣性」は「顕性・潜性」と言い換えられる予定になっているそうです。入試問題でも言い換えられる可能性が高いので、「顕性・潜性」の表現にも慣れておくとよいでしょう。（※日本学術会議分科会による提言、2019年7月頃のニュース）

②ヒト細胞数は、最新の説として37兆個で扱われ始めているようです。（※元の論文はおそらく『An estimation of the number of cells in the human body』で掲載紙はAnnals of Human Biology）

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