塩基の相補性とは?DNAの相補性に関する入試問題まで解説!

生物と遺伝子

生物基礎のテスト勉強をしているときにこんな疑問はないですか?

 

田中くん
田中くん
  • DNAの塩基の相補性ってなに?
  • 塩基の相補性はどこを覚えたらいいのかわからない。
  • 塩基の相補性はどんな感じで入試ででるの?

 

 

こんなお悩みを解決できるようにわかりやすく解説します。

 

  • 本記事の内容DNAの相補性とは?
  • RNAではU(ウラシル)がT(チミン)の代わりに相補的に結合する
  • DNAの相補性の覚え方
  • 入試問題に出題されたDNAの相補性

 

ぜひ、参考にして下さいね。

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DNAの相補性とは?

DNAは二本鎖の二重らせん構造を取っていて、その二本鎖はヌクレオチド鎖から構成されています。

 

ヌクレオチドは、リン酸とデオキシリボースと呼ばれる糖と、塩基から構成されています。

 

<ヌクレオチド>

そして、一つ一つのヌクレオチドは構成される塩基の違いからA(アデニン)、T(チミン)、G(グアニン)、C(シトシン)の4種類あります。

 

二本のヌクレオチド鎖の中央部では、塩基どうしが弱く結合しています。

 

DNAの相補性とは、この結合する塩基の組み合わせがAとT、GとCと決まっている性質のことを指します。

 

また、A-T、G-Cの結合を相補的な結合といい、相補的に結合した2つの塩基を塩基対といいます。

 

このDNAの相補性は、DNAが二重らせん構造を取る要因になっていて、この相補的な結合によって遺伝情報がより強固に守られています。

 

RNAではU(ウラシル)がT(チミン)の代わりに相補的に結合する

RNAは、DNAと同じ核酸の一種。RNAはリボ核酸(ribonucleic acid)の略。

 

ヌクレオチドの糖がDNAではデオキシリボースであるのに対し、RNAではリボースで構成されています。

 

RNAはタンパク質を合成するために必要な物質で、DNAの塩基配列のなかで、タンパク質の遺伝情報をもつ塩基配列がRNAに写し取られます。これを転写といいます。

 

つまり、DNAの塩基配列と相補的な塩基配列をもった鎖ができあます。

 

ただし、RNAの塩基にはU(ウラシル)がTチミンの代わりに入っているので、転写されて生じたRNAの塩基配列は、チミンの代わりにウラシルが入っています。このRNAをmRNA(メッセンジャーRNA)と言われます。

 

このmRNAに従ってアミノ酸が次々と結合していき、タンパク質が合成されていきます。

 

ほかにDNAとの違いとして、DNAでは二重らせん構造をとっていたのが、RNAは一本鎖でできています。

DNAの相補性の覚え方

 

DNAの相補性の覚え方と、相補性において覚えておきたいポイントについて解説します。

塩基対の語呂合わせ

塩基の相補性の組み合わせはしっかりと覚えておかなければいけません。

 

  • アデニンーチミン
  • グアニンーシトシン

のような組み合わせで語呂合わせはいろいろあるのでいくつか紹介しておきますね。

 

  • AT(あっと)、GC(地震)
  • AT(オートマ)、GC(グラフィックコンピューター)
  • AT(あっと、)GC(ぐしっ)

 

のようにあるので、覚えやすいものを使って頭に入れておきましょう。

 

S先生
S先生

RNAの場合は、T(チミン)がU(ウラシル)になることを覚えておきましょう。

覚えておくポイント

 

DNAの相補性に関しておぼえておくポイントは以下のとおりです。

  •  塩基の相補性の組み合わせ
  • 塩基同士は水素結合で結合している
  • 相補的に結合した2つの塩基を塩基対という
  • 塩基の相補性を発見した人はワトソンとクリック

まず、塩基の組み合わせはさきほどの語呂合わせを使ってしっかり覚えておきましょう。

 

そして、その塩基同士の相補的な結合は水素結合で結合されていて、AとTは2か所、GとCは3か所の水素結合を形成しています。

 

S先生
S先生

結合する塩基が決まっているのは、水素結合できる数が決まっているからということですね。

 

そして、この塩基同士が相補的に結合したものを塩基対と呼ばれています。

 

人にはこの塩基対が30億個も存在しています。

 

このDNAの相補性に気づき、DNAが二重らせん構造をとっていること発見した人がワトソンクリックであることはしっかりと覚えておきましょう。

 

入試問題に出題されたDNAの相補性

 

それでは、「DNAの相補性」に関する入試問題が実際にどのように出題されているのかを見ていきましょう。

 

今回は、2020年センター試験の生物基礎を紹介して解説していきます。

 

S先生
S先生

DNAの相補性がどのような感じで入試問題に出題されるか掴んで覚えるべきことをしっかり把握しましょうね。

 

DNAの相補性について出題された入試問題

下の図は2020年のセンター生物基礎の第1問の問5です。

 

 

今回の講義の内容で解ける問題になっているので、「DNAの塩基配列」と「RNAの塩基配列」に何が入るか考えてみてください。

 

 

 

問題の解説

 

それでは、問題の解答解説をします。

 

まず、DNAの塩基配列の方では、「TACAT」、RNAの塩基配列のほうでは「UACAU」になります。

 

塩基の相補性は、「AとT」、「GとC」の組み合わせになるという性質がありましたよね。

 

この性質を用いて、相補的な塩基配列を入れていきます。

 

RNAでは、「T(チミン)」が「U(ウラシル)」に変わるので、RNAの塩基配列は「T」を「U」に変えたものが答えになります。

 

まとめ

今回は以上です。

 

塩基の相補性は、「DNAの塩基の相補性」と「RNAの塩基の相補性」があります。相補性は「A-T」、「G-C」が最も重要で、入試問題でも頻出するのでしっかりと押さえておきましょう。

 

もし忘れたら、またこの講義に戻ってきて、ぜひ今後の勉強に役立てて下さいね。最後までありがとうございました。

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