1. DNA二重らせんの化学結合の種類と力を説明せよ。
DNA二重らせんには共有結合と水素結合の2種類の結合がある。 共有結合は各直鎖内に存在し、塩基、糖、およびリン酸基（各成分内および成分間の両方）を強く結合します。 水素結合は2本の鎖の間に存在し、一方の鎖の塩基と他方の鎖の塩基が相補的に対になって形成される。 これらの水素結合は個々には弱いが、集合的にはかなり強い。
2 保守的複製と半保存的複製の用語の意味を説明せよ。
3 プライマーとは何を意味し、なぜDNA複製にプライマーが必要なのか？
プライマーとは短いRNAセグメントで、DNA複製の際に鋳型としてDNAを使用してプリマーゼにより合成されるものである。 プライマーが合成されると、DNAポリメラーゼはDNAをRNAの3末端に付加します。 プライマーが必要なのは、DNA複製を触媒する主要なDNAポリメラーゼがDNA合成を開始することができず、むしろ3末端を必要とするためである。 RNAはその後除去され、最終生成物に隙間ができないようにDNAと置き換えられる。
4. ヘリカーゼとトポイソメラーゼとは何ですか？
5. DNA合成はなぜ片方の鎖では連続的で、反対側の鎖では不連続的なのか。
DNAポリメラーゼはDNA鎖の3′末端にのみ新しいヌクレオチドを加えることができ、2本の鎖は反平行なので、DNAの特定の領域の複製には少なくとも2分子のDNAポリメラーゼが参加しなければならない。 ある領域が一本鎖になると、2本の鎖の向きが逆になります。 左から右へ走る一本鎖の領域を想像してください。 左端では、一方の鎖の3′端が右を向いており、その領域の右端に向かって合成が開始され、継続することができる。 もう一方の鎖は5′末端が右を向いており、5′末端の一本鎖領域の右端に向かって合成を開始し続けることはできない。 その代わりに、合成は一本鎖領域の左端の右側のどこかで開始され、領域の左端に向かって移動する必要がある。 一本目の鎖が合成を続けると（連続合成）、一本鎖領域は右方向に伸びていく。 このため、2本目の鎖はこの新しい一本鎖領域に複製されないままとなり、一本鎖領域の現在の右端からその鎖の最初の開始点に向かって移動する2度目のDNA合成の開始が必要である。 この結果、その鎖に沿って不連続な合成が行われる。
6. あるDNA分子の塩基のうちチミンが15％を占めるとすれば、シトシンは何％か。
7. あるDNA分子のGC含有率が48％とすれば、この分子の4塩基（A、T、G、C）は何％か。
AとTの頻度は(52%)=26%。
8. 大腸菌の染色体において、すべての窒素原子を標識した（すなわち、すべての窒素原子を通常の同位体14Nではなく重同位体15N）ものは、すべての窒素が14Nである環境で複製させることが可能である。 a.
重鎖の親染色体と、14Nの培地に移した後の最初の複製産物を、染色体が1本のDNA二重らせんで、複製は半保存的であると仮定して、スケッチする。
b.
a.と同じですが、複製は保存的であると仮定します。
c.
a.と同じですが、染色体は実際には2つのサイドバイサイドの二重らせんで、それぞれは半保存的に複製されると仮定します。
d.
cの部分を繰り返す。ただし、サイドバイサイドの二重らせんはそれぞれ保存的に複製され、全体として染色体の複製は半保存的であるとする。
e.
dの部分を繰り返す。ただし、全体として染色体の複製は保存的であるとする。
14Nの第一分裂の娘染色体を塩化セシウム（CsCl）密度勾配で紡いで、単一のバンドが得られた場合、a〜eのどの可能性を除外できるか？ Meselson-Stahlの実験を再考し、何を証明するか？
9. 岡崎倫太郎は、大腸菌のDNA複製の即時産物として、新たに合成されたDNAを抽出し、変性（溶融）させた後の約1000ヌクレオチドの長さの一本鎖DNA断片があることを見いだした。 DNA複製をより長い時間進行させたところ、抽出・変性後のこれらの短い断片や長い一本鎖DNAの頻度が減少することを見出した。 この結果は、すべての既知のDNAポリメラーゼが5′→3′方向にしかDNAを合成しないという事実とどのように関連しているかを説明せよ。
この結果は、DNAが短いセグメントに複製され、その後、酵素作用（DNAリガーゼ）により結合されていることを示唆している。 DNAの複製は双方向性であり、複製が開始されるポイントはDNAに沿って複数存在し、DNAポリメラーゼは5′→3′方向にしか働かないため、DNAの片方の鎖は常に酵素にとって間違った方向になっています。 このため、断片的な合成が必要となる。 植物や動物の細胞に細胞周期中の異なる時期にチミジンのパルスを与えると、染色体上のヘテロクロマチック領域は必ず「遅れて複製される」ことが示される。 この観察に生物学的な意義があるとすれば、どのようなものなのでしょうか。 ラーマ星では、DNAは6つのヌクレオチドタイプである。 AとBはマルツィン、CとDはアオルスィン、EとFはピリンと呼ばれる。
a.
ラマンDNAの構造モデルを作成せよ
b.
ラマでは有糸分裂によって3つの娘細胞が作られる。 この事実を念頭に置いて、あなたのDNAモデルの複製パターンを提案しなさい。 どのようなコメントや結論を提案できますか。
12. コリファージφX174のDNAを抽出すると、その組成はA25％、T33％、G24％、C18％であることがわかる。この組成はシャルガフの規則に関して意味を持つか。 あなたはこの結果をどのように解釈しますか？
Chargaff’s rules is that A = T and G = C. この組成は観察されていないので、最も可能性の高い解釈は、DNAが一本鎖であることである。 ファージが自分自身のコピーを複数作るには、まず相補鎖を合成しなければならない。 DNAサンプルが変性する温度は、そのヌクレオチド対のうちG-Cである割合を推定するために使用することができる。 この決定の根拠は何か、またDNAサンプルの高い変性温度は何を示すか。
AとTの間には2つの水素結合があり、一方、GとCの間には3つの水素結合があることを思い出してください。 壊れる結合の数が多ければ多いほど、供給されるエネルギーも多くなる。 したがって、あるDNA分子が変性する温度は、その塩基組成の関数である。 変性温度が高いほど、G-C対の割合が高くなるのである
14。 ある小さなウイルスからDNAを取り出し、それを変性させ、欠失、逆位、重複のいずれかを持つ他の株から採取したDNAと再アニールさせたとする。 電子顕微鏡で観察すると、何が見えるでしょうか。 哺乳類から抽出したDNAを熱変性させた後、ゆっくり冷却して再アニーリングさせる。 次のグラフは、その結果を示したものです。 曲線には2つの “shoulder “があります。
a.
このDNAの部分は何であろうか？
b.
第二の肩は同様に急速に再アニーリングしている部分である。 この証拠は何を示唆しているか？
16. 染色体における高度に反復的なDNA配列とユニークなDNA配列との物理的な関係を明らかにするための試験を設計しなさい。 (ヒント：DNA分子が受ける剪断の量によって、DNA分子の大きさを変えることができる）
17. ウイルスがマウスにがんを引き起こすことが知られています。 あなたは、ウイルスDNAの純粋な調製品、マウス癌細胞の染色体からのDNAの純粋な調製品、および正常なマウス細胞の染色体からの純粋なDNAをお持ちです。 ウイルスDNAは癌細胞のDNAと特異的に結合するが、正常細胞のDNAとは結合しない。 この観察の遺伝学的意義、分子レベルでの意義、医学的意義の可能性を探求してください。 Ruth KavenaughとBruno Zimmは、溶液中の最も長いDNA分子の最大長を測定する技術を考案した。 彼らは右の3つのショウジョウバエの核型から採取したDNAサンプルを研究した。 これらの結果を解釈してみよう。
このデータは、各染色体は1つの連続したDNA分子から構成されており、転座によってその大きさが変化することを示唆している。 cでは、最長の染色体の一部が最短の染色体に転座したように見えます。 ハーレクイン染色体法では、ブロモデオキシウリジン中で3回の複製を行った後、染色体を染色します。 どのような結果を期待しますか。
