DNAの塩基配列と遺伝情報の発現を結び付ける
鋳型鎖、mRNA、転写、翻訳、コドン、細胞による発現の違いを扱う14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 高校「生物基礎」。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
高等学校生物基礎(1)ア(イ)㋑「遺伝情報とタンパク質の合成」に関連する補助教材です。
解説を読む
DNA、mRNA、アミノ酸の順に、情報がどう対応するかを資料で追います。配列の違いがアミノ酸に反映される場合と、されない場合を比べましょう。
必要な予備知識
DNAの塩基A・T・G・Cと塩基の相補性を知っていること。
- 転写では、DNAの鋳型鎖に相補的なRNAができます。RNAではDNAのTに当たる塩基としてUを使います。
- 翻訳では、リボソームがmRNAを三つの塩基の組（コドン）ごとに読み、tRNAなどの働きで対応するアミノ酸がつながります。
- 終止コドンは翻訳の終わりを示し、アミノ酸を指定しません。異なるコドンが同じアミノ酸を指定することもあります。
- 同じDNA配列がある細胞でも、どの遺伝子がどれだけ転写されるかは異なることがあります。
解き方の例
DNAの鋳型鎖にあるAに対して、できるRNAにはUが入ります。鋳型鎖のTに対してはRNAのAが入ります。
よくある間違い
- 鋳型鎖のTをUに置き換えるだけで、鋳型鎖に相補的なmRNAができると考える。
- 終止コドンに一つのアミノ酸を数える。
- 一つの塩基が変わるたびに、指定されるアミノ酸が変わると考える。
観察と考え方を講師と確かめる
鋳型鎖とmRNAの向き、コドンとアミノ酸の対応、どの段階を測ったかを説明します。
合成した短い配列と簡略化したモデルを扱います。個人の遺伝情報や形質・健康の判定は扱いません。
読む文章・資料
DNAの鋳型からRNAをつくる
モデルAのDNAの鋳型鎖は左から右に3′→5′の向きで、TAC CGAです。RNAは左から右に5′→3′の向きでできます。対応はDNAのT→RNAのA、A→U、C→G、G→Cです。
鋳型でないDNAの鎖と比べる
モデルBの鋳型でない側のDNAは、5′から3′にATG GAA TTT TAAと並んでいます。転写でできたmRNAは、RNAではTの代わりにUが入る点を除き、同じ並びになります。
コドンを三つずつ読む
モデルCのmRNAは左からAUG GAA UUU UAAです。AUGはメチオニンを指定して読み始める場所、GAAはグルタミン酸、UUUはフェニルアラニン、UAAは終止を示します。
変わったコドンと同じアミノ酸
モデルDでは、同じ位置のmRNAが最初はUUU、変更後はUUCです。表ではUUUとUUCは、どちらもフェニルアラニンを指定します。ほかの部分は同じです。
変わったコドンと異なるアミノ酸
モデルEでは、同じ位置のmRNAをGAAからGUAに変えました。表ではGAAはグルタミン酸、GUAはバリンです。そのほかのコドンの並び方と読み始める位置は同じです。
同じDNA配列と異なるmRNA量
モデルFの細胞PとQは、調べた遺伝子のDNA配列が同じです。その遺伝子のmRNAを同じ方法で調べると、Pの量を示す値が18、Qが4でした。タンパク質の量は測っていません。
転写と翻訳を別の段階として読む
モデルGでは、まずDNAからmRNAがつくられます。次にリボソームがmRNAを読み、tRNAが運んだアミノ酸が順につながります。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：DNAの鋳型からRNAをつくる
Aで鋳型鎖TACに対応するmRNAはどれですか。
- TAC
- UAC
- AUG
答えと解説
AUG
TにA、AにU、CにGが対応するので、mRNAはAUGです。
資料：DNAの鋳型からRNAをつくる
Aで鋳型鎖CGAに対応するmRNAはどれですか。
- GCU
- CGA
- GCT
答えと解説
GCU
CにG、GにC、AにUが対応するのでGCUです。
資料：鋳型でないDNAの鎖と比べる
Bで転写されたmRNAを5′から3′に読むとどれですか。
- UAC CUU AAA AUU
- AUG GAA UUU UAA
- AUG CAA UUU UAA
答えと解説
AUG GAA UUU UAA
このDNAは鋳型でない側なので、その5′→3′配列のTをUに置き換えた並びになります。
資料：鋳型でないDNAの鎖と比べる
BのmRNAと塩基の並びが同じになるDNAについて、資料に合うのはどれですか。
- mRNAにはUが入るが、塩基の並びは鋳型鎖と同じ順になる。
- mRNAにDNAと同じTが入る。
- 鋳型でない側と対応し、mRNAにはUが入る。
答えと解説
鋳型でない側と対応し、mRNAにはUが入る。
鋳型でない側の配列と対応しますが、mRNAではTの位置はUになります。
資料：コドンを三つずつ読む
CのmRNAをAUGから読むと、終止までにつながるアミノ酸は何個ですか。
答えと解説
3
AUG、GAA、UUUの三つがアミノ酸を指定し、UAAは終止なので数えません。
資料：コドンを三つずつ読む
Cでアミノ酸を指定せず、翻訳を終えるコドンはどれですか。
- AUG
- UAA
- UUU
答えと解説
UAA
UAAは終止を示します。
資料：変わったコドンと同じアミノ酸
DでmRNAとアミノ酸を前後で比べると、どうなりますか。
- コドンが変わり、アミノ酸は同じ。
- コドンは同じで、アミノ酸が変わる。
- コドンもアミノ酸も変わる。
答えと解説
コドンが変わり、アミノ酸は同じ。
UUUからUUCへ変わりましたが、両方ともフェニルアラニンを指定します。
資料：変わったコドンと同じアミノ酸
Dでアミノ酸が変わらない理由として合うのはどれですか。
- UUCは翻訳を終えるコドンである。
- 一つのコドンが二つのアミノ酸を指定する。
- UUUとUUCが同じアミノ酸を指定する。
答えと解説
UUUとUUCが同じアミノ酸を指定する。
表では異なる二つのコドンが同じアミノ酸に対応しています。
資料：変わったコドンと異なるアミノ酸
Eでこの位置に指定されるアミノ酸はどう変わりますか。
- バリンからグルタミン酸に変わる。
- グルタミン酸からバリンに変わる。
- 変更の前後ともフェニルアラニンになる。
答えと解説
グルタミン酸からバリンに変わる。
変更前のGAAはグルタミン酸、変更後のGUAはバリンを指定します。
資料：変わったコドンと異なるアミノ酸
Eで読み始める位置について資料に合うのはどれですか。
- 読み始める位置は変わらない。
- 読み始める位置が一つ後ろに移る。
- 変更した位置が読み始める位置になる。
答えと解説
読み始める位置は変わらない。
資料Eでは読み始める位置は同じとしています。
資料：同じDNA配列と異なるmRNA量
Fで、mRNAの量を示す値はPがQより何目盛り大きいですか。
答えと解説
14
18−4＝14目盛りです。
資料：同じDNA配列と異なるmRNA量
Fで直接確かめられたことはどれですか。
- PとQでmRNAが18対4なので、できたタンパク質の量も同じ比になった。
- PとQのDNA配列の長さが違っていた。
- 同じDNA配列をもつPとQでmRNAの量が違った。
答えと解説
同じDNA配列をもつPとQでmRNAの量が違った。
この資料はDNA配列が同じこととmRNAの量の違いを示しています。タンパク質は測っていません。
資料：転写と翻訳を別の段階として読む
GでDNAの情報をmRNAへ写す段階は何ですか。
- 翻訳
- 転写
- 受精
答えと解説
転写
DNAを鋳型としてRNAができる段階が転写です。
資料：転写と翻訳を別の段階として読む
GでリボソームがmRNAを読み、アミノ酸がつながる段階は何ですか。
- 翻訳
- DNAの複製
- 転写
答えと解説
翻訳
mRNAの並びに沿ってアミノ酸がつながる段階が翻訳です。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：DNAの鋳型からRNAをつくる
モデルAのDNA鋳型鎖TAC CGAに対応するmRNAを、5′から3′の向きで書き、Aに対してRNAに何が入るか述べましょう。
答えと解説
mRNAは5′-AUG GCU-3′です。DNAのAにはRNAのUが対応します。
鋳型鎖に相補的な塩基を左から対応させます。
- mRNAを5′から3′にAUG GCUと示す。
- DNAのAとRNAのUの対応を示す。
資料：鋳型でないDNAの鎖と比べる
Bの鋳型でない側のDNAとmRNAの並びを比べ、同じ点と違う点を一つずつ書きましょう。
答えと解説
5′から3′に見ると並びが対応します。DNAでTの位置には、mRNAではUが入ります。
今見ているDNAは鋳型でない側です。
- 両方を5′から3′に見て、塩基の順が対応すると示す。
- DNAのTに当たる位置がmRNAではUになると示す。
資料：コドンを三つずつ読む
Cの四つのコドンを読み、つながるアミノ酸を順に示しましょう。終止コドンを数えない理由も書きましょう。
答えと解説
メチオニン、グルタミン酸、フェニルアラニンの順です。UAAは終止を示し、アミノ酸を指定しません。
三つの塩基の組ごとに対応表を確認します。
- 三つのアミノ酸を正しい順序で示す。
- UAAを終止とし、アミノ酸を指定しないと示す。
資料：変わったコドンと同じアミノ酸
Dで、置き換わった塩基と、そのコドンが指定するアミノ酸に変化があるかを説明しましょう。
答えと解説
UUUからUUCになり、三つ目の塩基がUからCへ変わりました。どちらもフェニルアラニンを指定するので、指定されるアミノ酸は変わりません。
一つの塩基の違いと、対応表で指定されるアミノ酸を別々に見ます。
- UUUからUUCへ変わり、三つ目がUからCになったと示す。
- どちらもフェニルアラニンを指定するので、アミノ酸は変わらないと示す。
資料：同じDNA配列と異なるmRNA量
FでPとQを比較し、確かめた結果と、この資料では分からないことを書きましょう。
答えと解説
DNA配列は同じですが、mRNAの値はPが18、Qが4でした。タンパク質の量は測っていないので、その量が違うかどうかは分かりません。
何の量を測ったかを明確にします。
- DNA配列が同じでmRNAの値が18と4と異なると示す。
- タンパク質量は測っていないと示す。
資料：転写と翻訳を別の段階として読む
Gの転写と翻訳を、出発する分子とできるものを使って説明しましょう。
答えと解説
転写ではDNAからmRNAがつくられます。翻訳ではリボソームがmRNAのコドンを読み、対応するアミノ酸を順につなぎます。
二つの段階で、情報をもつ分子とできるものを対応させます。
- DNAからmRNAができる過程を転写とする。
- mRNAを読んでアミノ酸をつなぐ過程を翻訳とする。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: DNAの塩基配列と遺伝情報の発現を結び付ける
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/connect-dna-sequences-to-gene-expression/
鋳型鎖とmRNAの向き、コドンとアミノ酸の対応、どの段階を測ったかを説明します。
読む文章・資料
DNAの鋳型からRNAをつくる
モデルAのDNAの鋳型鎖は左から右に3′→5′の向きで、TAC CGAです。RNAは左から右に5′→3′の向きでできます。対応はDNAのT→RNAのA、A→U、C→G、G→Cです。
鋳型でないDNAの鎖と比べる
モデルBの鋳型でない側のDNAは、5′から3′にATG GAA TTT TAAと並んでいます。転写でできたmRNAは、RNAではTの代わりにUが入る点を除き、同じ並びになります。
コドンを三つずつ読む
モデルCのmRNAは左からAUG GAA UUU UAAです。AUGはメチオニンを指定して読み始める場所、GAAはグルタミン酸、UUUはフェニルアラニン、UAAは終止を示します。
変わったコドンと同じアミノ酸
モデルDでは、同じ位置のmRNAが最初はUUU、変更後はUUCです。表ではUUUとUUCは、どちらもフェニルアラニンを指定します。ほかの部分は同じです。
変わったコドンと異なるアミノ酸
モデルEでは、同じ位置のmRNAをGAAからGUAに変えました。表ではGAAはグルタミン酸、GUAはバリンです。そのほかのコドンの並び方と読み始める位置は同じです。
同じDNA配列と異なるmRNA量
モデルFの細胞PとQは、調べた遺伝子のDNA配列が同じです。その遺伝子のmRNAを同じ方法で調べると、Pの量を示す値が18、Qが4でした。タンパク質の量は測っていません。
転写と翻訳を別の段階として読む
モデルGでは、まずDNAからmRNAがつくられます。次にリボソームがmRNAを読み、tRNAが運んだアミノ酸が順につながります。
資料：DNAの鋳型からRNAをつくる
Aで鋳型鎖TACに対応するmRNAはどれですか。
- TAC
- UAC
- AUG
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：DNAの鋳型からRNAをつくる
Aで鋳型鎖CGAに対応するmRNAはどれですか。
- GCU
- CGA
- GCT
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：鋳型でないDNAの鎖と比べる
Bで転写されたmRNAを5′から3′に読むとどれですか。
- UAC CUU AAA AUU
- AUG GAA UUU UAA
- AUG CAA UUU UAA
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：鋳型でないDNAの鎖と比べる
BのmRNAと塩基の並びが同じになるDNAについて、資料に合うのはどれですか。
- mRNAにはUが入るが、塩基の並びは鋳型鎖と同じ順になる。
- mRNAにDNAと同じTが入る。
- 鋳型でない側と対応し、mRNAにはUが入る。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：コドンを三つずつ読む
CのmRNAをAUGから読むと、終止までにつながるアミノ酸は何個ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：コドンを三つずつ読む
Cでアミノ酸を指定せず、翻訳を終えるコドンはどれですか。
- AUG
- UAA
- UUU
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：変わったコドンと同じアミノ酸
DでmRNAとアミノ酸を前後で比べると、どうなりますか。
- コドンが変わり、アミノ酸は同じ。
- コドンは同じで、アミノ酸が変わる。
- コドンもアミノ酸も変わる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：変わったコドンと同じアミノ酸
Dでアミノ酸が変わらない理由として合うのはどれですか。
- UUCは翻訳を終えるコドンである。
- 一つのコドンが二つのアミノ酸を指定する。
- UUUとUUCが同じアミノ酸を指定する。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：変わったコドンと異なるアミノ酸
Eでこの位置に指定されるアミノ酸はどう変わりますか。
- バリンからグルタミン酸に変わる。
- グルタミン酸からバリンに変わる。
- 変更の前後ともフェニルアラニンになる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：変わったコドンと異なるアミノ酸
Eで読み始める位置について資料に合うのはどれですか。
- 読み始める位置は変わらない。
- 読み始める位置が一つ後ろに移る。
- 変更した位置が読み始める位置になる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じDNA配列と異なるmRNA量
Fで、mRNAの量を示す値はPがQより何目盛り大きいですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じDNA配列と異なるmRNA量
Fで直接確かめられたことはどれですか。
- PとQでmRNAが18対4なので、できたタンパク質の量も同じ比になった。
- PとQのDNA配列の長さが違っていた。
- 同じDNA配列をもつPとQでmRNAの量が違った。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：転写と翻訳を別の段階として読む
GでDNAの情報をmRNAへ写す段階は何ですか。
- 翻訳
- 転写
- 受精
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：転写と翻訳を別の段階として読む
GでリボソームがmRNAを読み、アミノ酸がつながる段階は何ですか。
- 翻訳
- DNAの複製
- 転写
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：DNAの鋳型からRNAをつくる
モデルAのDNA鋳型鎖TAC CGAに対応するmRNAを、5′から3′の向きで書き、Aに対してRNAに何が入るか述べましょう。
資料：鋳型でないDNAの鎖と比べる
Bの鋳型でない側のDNAとmRNAの並びを比べ、同じ点と違う点を一つずつ書きましょう。
資料：コドンを三つずつ読む
Cの四つのコドンを読み、つながるアミノ酸を順に示しましょう。終止コドンを数えない理由も書きましょう。
資料：変わったコドンと同じアミノ酸
Dで、置き換わった塩基と、そのコドンが指定するアミノ酸に変化があるかを説明しましょう。
資料：同じDNA配列と異なるmRNA量
FでPとQを比較し、確かめた結果と、この資料では分からないことを書きましょう。
資料：転写と翻訳を別の段階として読む
Gの転写と翻訳を、出発する分子とできるものを使って説明しましょう。
解答: DNAの塩基配列と遺伝情報の発現を結び付ける
AUG
TにA、AにU、CにGが対応するので、mRNAはAUGです。
GCU
CにG、GにC、AにUが対応するのでGCUです。
AUG GAA UUU UAA
このDNAは鋳型でない側なので、その5′→3′配列のTをUに置き換えた並びになります。
鋳型でない側と対応し、mRNAにはUが入る。
鋳型でない側の配列と対応しますが、mRNAではTの位置はUになります。
3
AUG、GAA、UUUの三つがアミノ酸を指定し、UAAは終止なので数えません。
UAA
UAAは終止を示します。
コドンが変わり、アミノ酸は同じ。
UUUからUUCへ変わりましたが、両方ともフェニルアラニンを指定します。
UUUとUUCが同じアミノ酸を指定する。
表では異なる二つのコドンが同じアミノ酸に対応しています。
グルタミン酸からバリンに変わる。
変更前のGAAはグルタミン酸、変更後のGUAはバリンを指定します。
読み始める位置は変わらない。
資料Eでは読み始める位置は同じとしています。
14
18−4＝14目盛りです。
同じDNA配列をもつPとQでmRNAの量が違った。
この資料はDNA配列が同じこととmRNAの量の違いを示しています。タンパク質は測っていません。
転写
DNAを鋳型としてRNAができる段階が転写です。
翻訳
mRNAの並びに沿ってアミノ酸がつながる段階が翻訳です。
記述問題の解答・確認の観点
資料：DNAの鋳型からRNAをつくる
モデルAのDNA鋳型鎖TAC CGAに対応するmRNAを、5′から3′の向きで書き、Aに対してRNAに何が入るか述べましょう。
mRNAは5′-AUG GCU-3′です。DNAのAにはRNAのUが対応します。
鋳型鎖に相補的な塩基を左から対応させます。
- mRNAを5′から3′にAUG GCUと示す。
- DNAのAとRNAのUの対応を示す。
資料：鋳型でないDNAの鎖と比べる
Bの鋳型でない側のDNAとmRNAの並びを比べ、同じ点と違う点を一つずつ書きましょう。
5′から3′に見ると並びが対応します。DNAでTの位置には、mRNAではUが入ります。
今見ているDNAは鋳型でない側です。
- 両方を5′から3′に見て、塩基の順が対応すると示す。
- DNAのTに当たる位置がmRNAではUになると示す。
資料：コドンを三つずつ読む
Cの四つのコドンを読み、つながるアミノ酸を順に示しましょう。終止コドンを数えない理由も書きましょう。
メチオニン、グルタミン酸、フェニルアラニンの順です。UAAは終止を示し、アミノ酸を指定しません。
三つの塩基の組ごとに対応表を確認します。
- 三つのアミノ酸を正しい順序で示す。
- UAAを終止とし、アミノ酸を指定しないと示す。
資料：変わったコドンと同じアミノ酸
Dで、置き換わった塩基と、そのコドンが指定するアミノ酸に変化があるかを説明しましょう。
UUUからUUCになり、三つ目の塩基がUからCへ変わりました。どちらもフェニルアラニンを指定するので、指定されるアミノ酸は変わりません。
一つの塩基の違いと、対応表で指定されるアミノ酸を別々に見ます。
- UUUからUUCへ変わり、三つ目がUからCになったと示す。
- どちらもフェニルアラニンを指定するので、アミノ酸は変わらないと示す。
資料：同じDNA配列と異なるmRNA量
FでPとQを比較し、確かめた結果と、この資料では分からないことを書きましょう。
DNA配列は同じですが、mRNAの値はPが18、Qが4でした。タンパク質の量は測っていないので、その量が違うかどうかは分かりません。
何の量を測ったかを明確にします。
- DNA配列が同じでmRNAの値が18と4と異なると示す。
- タンパク質量は測っていないと示す。
資料：転写と翻訳を別の段階として読む
Gの転写と翻訳を、出発する分子とできるものを使って説明しましょう。
転写ではDNAからmRNAがつくられます。翻訳ではリボソームがmRNAのコドンを読み、対応するアミノ酸を順につなぎます。
二つの段階で、情報をもつ分子とできるものを対応させます。
- DNAからmRNAができる過程を転写とする。
- mRNAを読んでアミノ酸をつなぐ過程を翻訳とする。