DNAの長さの計算(大学受験)

質問

DNAの長さの計算(大学受験)

模試の問題なのですが、解答に式しか書いていないので、どうしてそうなるのかわかりません。よろしくお願いいたします。

問題文
大腸菌の染色体DNAには約4.0x10^6塩基対が含まれている。
1,DNAの塩基対間の距離が3.4x10^(-10)mであるとすると、大腸菌１個に含まれる染色体DNAの長さは何mmになるか。
2,大腸菌のタンパク質の平均分子量を４万, タンパク質中のアミノ酸の平均分子量を100とすると、大腸菌の染色体DNAには最大限何種類のタンパク質を合成できる遺伝子の容量があるか。

まず問題文の「DNAの塩基対間の距離」についですが、私は、DNAは二重らせん構造なので、塩基対間の距離とは、二本のDNAの一本ずつの塩基間の距離（横同士の距離）だと思ったのですが、あっていますか？でも、この問題はDNAの長さつまり、縦の距離を聞いているのだからこの考え方はおかしいのかと思って、問題のいう「DNAの塩基対間の距離」を一本のDNA鎖の隣同士の塩基間の距離と考えてみました。そして式は、(4.0x10^6) /(3.4x10^(-10)) としました。

また問２は、1つのタンパク質は400個のアミノ酸からなる。つまり400x3塩基。
「4.0x10^6塩基対」含まれるので、全体では、4.0x10^6塩基x2倍。
よって、(4.0x10^6)x2/400x3=6666としました。

が解答は、
1,塩基対bp。原核生物にはイントロンがない。
(3.4x10^(-10))<m/bp>x(4.0x10^6)<m/bp>=0.00136m
2,タンパク質１文市中の平均アミノ酸数は４００個より、必要なbp数は400x3(bp)なので、(4.0x10^6)/(400x3)≒3333
となっていました。
1はまったく解答の意味がわかりません。2は私の考えた数の半分ですね。4.0x10^6というのは、“対“だから全体はその倍になるのでは？と思いましたが。

特に問1について、どうして解答のような式になるのか教えてください。Bpという言葉も初めて聞きました。よろしくお願いいたします。

回答No.1

noname#160718 · ベストアンサー

はじめまして。
　これ、すごく単純な問題ですよね。

　問題は２重らせんだからと、答えを倍にしてしまったことにあります。
　ＤＮＡの２重らせんの片方は単なる相補的コピーですから、この問題ではまったく考える必要がありません。「自己複製するための鋳型」という意味しか持ちませんので。(ほ乳類などの遺伝学では、それだけでもないようなのですが)
　なので「塩基対間の距離」は、ハシゴの縦棒の間隔ではなく、「段」の間隔です。
　つまり単純にかければ良いだけです。

　なので１の問題は、「一段の間隔が30cmで100段あるハシゴの長さはどれだけか」というのと同じ問題です。ＤＮＡ鎖は"ねじれたハシゴ"ですが。

　解答も、
(3.4x10^(-10))<m/bp>x(4.0x10^6)<m/bp>=0.00136m
　で単純にかけているだけでしょう？
　ちなみに4.0×10~6の単位は<m/bp>ではなくて<bp>のはずですが。

>問題のいう「DNAの塩基対間の距離」を一本のDNA鎖の隣同士の塩基間の距離と考えてみました。

　ここまでは合ってますが、割ったのが間違いです。この問題は「一段が3.4x10^(-10)mで約4.0x10^6段あるハシゴの長さはどれだけか」という問題ですから。

　２についてですが、これも２をかけたのが間違いです。
　アミノ酸のコードは片方のＤＮＡ鎖にしかありません。もう片方は「ＤＮＡを複製するときの鋳型」でしかないのです。
　なので２をかけなければ答えは合ってますよね？

　ということでお判りになったでしょうか？

お礼

早速ご回答いただきありがとうございます。
はしごでたとえていただけるとすごく分かりやすかったです。
塩基対間って、微妙な表現だなと思うのは、私の国語力のなさと生物学力のなさに起因するのですね。助かりました。本当にありがとうございます。

回答No.2

Dr_Hyper

出題者の意図は全体像の理解と用語の理解ですね。解答の中になんか数学的には計算が正しくないところがあるように思いますが、まあ生物学の解答なのでよしとしましょう（独り言です）
えっと、
「塩基対」 はAーT,T-A,G-C,CーGのこと、つまり塩基ペア
塩基対間といわれればそれぞれのペアの間隔です。
一つのペア間の長さがわかっていて、それが何分子あるか（塩基対）示されているので、かけるだけです。

２の問題は生物学者としては正確な表記ではないですが、受験の為にあえていうと、３つの塩基対で一つのアミノ酸です。３つの塩基対は６つの塩基でできてますよね。
塩基なのか、塩基対なのか塩基間なのか、塩基対間なのかが誤解の元だと思います。

で、bpはbase pairつまり塩基対の意味です。

お礼

ご回答ありがとうございます。
言葉が理解できれば、できました。というかこんな問題を落とした自分が情けないです。用語にも気をつけたいと思います。ありがとうございました。