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英語版クイズをもとにAIで日本語で作成しました。出典は日本語版ウィキペディアにリンクしています。
DNA（デオキシリボ核酸）は、2本のポリヌクレオチド鎖が巻きついて二重らせんをつくる高分子で、すべての既知の生物と多くのウイルスの遺伝情報を担っています。アデニン、チミン、グアニン、シトシンの4つの塩基の並びが遺伝暗号となり、転写と翻訳を経てタンパク質が作られます。 このクイズでは、塩基対合や糖・リン酸の骨格といった基礎から、主溝と副溝の幅、Z型DNAやハチモジDNAなどの変わり種、ミトコンドリアDNAの塩基対数、複製をめぐる酵素の働きまでを扱います。さらに、1869年のヌクレインの発見からPhoto 51、ケンブリッジのパブでの宣言、DNA鑑定の誕生に至る歴史も出題します。 高校生物の復習にも、分子生物学の腕試しにもどうぞ。
全30問の答えと解説。クイズで遊ぶ
Q 01DNAでアデニンと塩基対を作る相手は？
チミン
この組み合わせはA-T塩基対と呼ばれ、二重らせんの内側で水素結合によって結ばれている。こうした特異的な対形成はワトソン・クリック塩基対と総称される。
Q 02DNAのTに対応してRNAで使われる塩基は？
ウラシル
この塩基は環上にメチル基を持たない点でDNAのTと異なり、転写の際にTと交換される形でRNA鎖に取り込まれる。
Q 03DNAのヌクレオチドに含まれる糖は？
デオキシリボース
この糖は炭素数5のペントースの一種で、RNAとの大きな違いの一つは、RNAでは糖がリボースに置き換えられている点にある。
Q 041953年4月25日にワトソンとクリックの二重らせん論文を載せた雑誌は？
「Nature」
この号には二重らせんを支持する一連の5本の論文が掲載され、フランクリンとゴスリングのX線回折データや、ウィルキンスらによる生体内B-DNAの解析も続いた。
Q 05ヒトゲノムの46本の染色体に含まれるDNAはおよそ何塩基対？
30億塩基対
細胞1個あたりの二倍体核ゲノムを伸ばすと女性で約208 cm、質量は6.51 pgに達する。最大の1番染色体だけでも伸ばせば85 mmになる。
Q 06ヒストンが形成し、二本鎖DNAが2周巻きつく円盤状の複合体は？
ヌクレオソーム
ヒストンの塩基性残基はDNAの酸性の糖-リン酸骨格とイオン結合するため、この相互作用は塩基配列にほとんど依存しない。残基のメチル化やアセチル化は転写速度を変化させる。
Q 071962年、ワトソン、クリックと共にノーベル生理学・医学賞を受けたのは？
モーリス・ウィルキンス
ノーベル賞は存命中の受賞者にのみ授与されるため、既に亡くなっていたロザリンド・フランクリンは対象外だった。2023年には彼女が「対等な役割」を果たしたとする新たな結論が示された。
Q 08ATPのエネルギーで水素結合を切り、二重らせんをほどくタンパク質は？
ヘリカーゼ
分子モーターとして働くこのタンパク質は複製フォークを進行させ、大腸菌ではDnaBがその役割を担う。複製中に二量体を形成することが多くの真核生物で確認されている。
Q 094種類の塩基が3文字で組み合わさってできるコドンは全部で何通り？
64通り
これらのコドンは20種類の標準アミノ酸をコードしており、ほとんどのアミノ酸は複数のコドンに対応する。コード領域の終わりを示す終止コドンも3つ含まれる。
Q 10DNAのA-T塩基対をつなぐ水素結合の数は？
2本
G-C塩基対はこれより1本多い水素結合で結ばれるため、GC含量の高いDNAはGC含量の低いDNAよりも安定である。
Q 11DNA複製が半不連続的であることを証明した日本の研究者は？
岡崎令治
連続的に合成される娘鎖はリーディング鎖、不連続的に合成される娘鎖はラギング鎖と呼ばれ、後者は短いDNA断片の連結によって完成する。
Q 12原核生物がDNAを保持する、細胞質内の不規則な形の構造体は？
核様体
真核生物のDNAは細胞核に収められ、ミトコンドリアや葉緑体にも少量が存在する。原核生物のDNAは細胞質内の環状染色体として保存されている。
Q 13DNAの塩基のうち、単環のピリミジンに分類されるのは？
チミンとシトシン
もう一方のグループであるプリンは5員環と6員環が縮合した二重環構造を持つ。RNAではこれらに第5のピリミジン核酸塩基が加わる。
Q 141984年にDNAプロファイリングを開発したイギリスの遺伝学者は？
Q 21らせん軸を中心に左巻きになるDNAの型は？
Z-DNA
この左巻き構造はメチル化で化学修飾された領域に生じ、特異的な結合タンパク質に認識されて転写制御に関わる可能性がある。機能的な生物で直接観察されているのはB型とこの型だけである。
Q 22クリックが「生命の秘密を発見した」と発表したケンブリッジのパブは？
ザ・イーグル
1953年2月28日、常連客のランチタイムを中断しての宣言だった。同じ月にはライナス・ポーリングらが3本鎖の誤ったモデルを提案していた。
Q 23ヒトのテロメアで数千回繰り返される塩基配列は？
TTAGGG
グアニンに富むこの配列は、4つのグアニン塩基が平面を作って積み重なるグアニン四重鎖構造を形成し、染色体末端を安定化させると考えられている。
Q 24DNA二重らせんのピッチ（らせん1回転分の長さ）は？
アレック・ジェフリーズ
この手法はDNA指紋法とも呼ばれ、1988年のエンダービー殺人事件でコリン・ピッチフォークを有罪にするため、法科学で初めて使われた。
Q 151869年、膿の中からDNAを初めて単離したスイスの医師は？
フリードリッヒ・ミーシェル
廃棄された手術用包帯から見つかったこの物質は、細胞核に存在することから「ヌクレイン」と名付けられた。核酸という成分が単離されたのは1878年である。
Q 161952年にDNAがファージT2の遺伝物質だと示した実験は？
ハーシー-チェイス実験
それに先立つ1943年には、オズワルド・アベリーらが肺炎球菌の形質転換原理がDNAであることを突き止め、1928年のグリフィスの提案を支持していた。
Q 17隣り合うヌクレオチドの糖とリン酸をつなぐ共有結合は？
ホスホジエステル結合
この結合は隣接する糖環の3位と5位の炭素の間に形成され、糖とリン酸が交互に繰り返される主鎖ができあがる。
Q 18ヒトのDNAのうち、ノンコーディングの部分が占める割合は？
98％以上
ヒトゲノムでタンパク質をコードするエクソンはわずか約1.5％で、半分以上は非コード反復配列からなる。ゲノムの大きさが種によって大きく異なる理由は「C値の謎」と呼ばれる。
Q 19構造の一部に自身のRNA鋳型を含む珍しいポリメラーゼは？
テロメラーゼ
この酵素は染色体末端にテロメアを合成し、隣接する染色体末端が融合するのを防ぐ。通常の複製酵素は3'末端の端部をコピーできないため、末端複製問題の解決に不可欠である。
Q 20自然界のDNAにわずかな負のスーパーコイルを導入する酵素は？
トポイソメラーゼ
この酵素はヌクレアーゼとリガーゼの両方の活性を持ち、らせんを切って一部を回転させたり、切れ目に別のDNAを通してから再結合させたりしてねじれ応力を緩和する。
34オングストローム
一対の鎖の半径は1.0 nm、1ヌクレオチド単位の長さは約0.33 nmで、ほとんどのDNAの浮力密度は1.7 g/cm3である。
Q 25ヒトのミトコンドリアDNA1分子に含まれる塩基対の数は？
16,569個
各ミトコンドリアにはこの環状分子が平均約5個あり、細胞あたり約100個のミトコンドリアを含むため、ヒト細胞1個のmtDNA分子は約500個にのぼる。
Q 261952年にDNAのX線回折像「Photo 51」を撮影した大学院生は？
レイモンド・ゴスリング
この写真はウィルキンスを介してワトソンとクリックに渡され、正しい構造を導く決定的な手がかりとなった。撮影者の指導者は主鎖が外側にあるべきだと二人に語っていた。
Q 27制限酵素EcoRVが認識する6塩基の配列は？
GATATC
自然界でこうした制限エンドヌクレアーゼは、細胞内に侵入したファージDNAを消化して細菌を守っており、技術分野では分子クローニングやDNAプロファイリングに使われる。
Q 28B型DNAの主溝の幅は？
22オングストローム
副溝の幅は1.2 nmと狭いため、転写因子など特定の配列を認識するタンパク質は、塩基の端に近づきやすい主溝の側面に接触する傾向がある。
Q 29人工塩基S・B・P・Zを組み込んだ8塩基の核酸アナログは？
ハチモジDNA
人工塩基はS-BとP-Zの組み合わせで予測可能に結合し、二重らせん構造を保ったままRNAに転写できる。天然の4塩基に特別なものは何もないことを示す成果とされる。
Q 301925年に修飾塩基5-メチルシトシンが初めて見つかった細菌は？
結核菌
バクテリオファージがこうした非標準塩基を持つのは、細菌側の制限酵素による攻撃を避けるためで、この酵素系は細菌をウイルス感染から守る分子免疫系として働く。