プリンキピア

第14章DNAの構造と機能

Section Summary節のまとめ

During cell division, each daughter cell receives a copy of each molecule of DNA by a process known as DNA replication. The single chromosome of a prokaryote or each chromosome of a eukaryote consists of a single continuous double helix. The model for DNA replication suggests that the two strands of the double helix separate during replication, and each strand serves as a template from which the new complementary strand is copied. In the conservative model of replication, the parental DNA is conserved, and the daughter DNA is newly synthesized. The semi-conservative model suggests that each of the two parental DNA strands acts as template for new DNA to be synthesized; after replication, each double-stranded DNA retains the parental or “old” strand and one “new” strand. The dispersive model suggested that the two copies of the DNA would have segments of parental DNA and newly synthesized DNA. The Meselson and Stahl experiment supported the semi-conservative model of replication, in which an entire replicated chromosome consists of one parental strand and one newly synthesized strand of DNA.
英語のヒント
細胞分裂では、DNA複製という過程によって、各娘細胞がそれぞれのDNA分子のコピーを受け取る。原核生物の1本の染色体、あるいは真核生物の各染色体は、1本の連続した二重らせんからなる。DNA複製のモデルでは、複製中に二重らせんの2本の鎖が分かれ、それぞれが鋳型となって新しい相補鎖がコピーされる。保存的複製モデルでは、親DNAがそのまま保存され、娘DNAが新たに合成される。半保存的モデルでは、親DNAの2本の鎖がそれぞれ、新しいDNAを合成するための鋳型となる。複製後の各二本鎖DNAには、親由来の「古い」鎖が1本と「新しい」鎖が1本残る。分散的モデルでは、2つのDNAコピーに、親DNAの部分と新しく合成されたDNAの部分が含まれるとされた。メセルソンとスタールの実験は、半保存的複製モデルを支持した。このモデルでは、複製された染色体は全体を通じて、親由来のDNA鎖1本と新しく合成されたDNA鎖1本からなる。

Review Questions確認問題

Exercises 13–15練習問題 13–15
Exercise 13問題 13
Meselson and Stahl's experiments proved that DNA replicates by which mode?
メセルソンとスタールの実験は、DNAがどの様式で複製されることを証明したか。
  1. conservative
    保存的
  2. semi-conservative
    半保存的
  3. dispersive
    分散的
  4. none of the above
    上記のいずれでもない
Solution解き方
B
B
Exercise 14問題 14
If the sequence of the 5'-3' strand is AATGCTAC, then the complementary sequence has the following sequence:
5′から3′へ読んだ鎖の配列がAATGCTACである場合、その相補鎖の配列は次のどれか。
  1. 3'-AATGCTAC-5'
    3′-AATGCTAC-5′
  2. 3'-CATCGTAA-5'
    3′-CATCGTAA-5′
  3. 3'-TTACGATG-5'
    3′-TTACGATG-5′
  4. 3'-GTAGCATT-5'
    3′-GTAGCATT-5′
Solution解き方
C
C
Exercise 15問題 15
How did Meselson and Stahl support Watson and Crick’s double-helix model?
メセルソンとスタールは、どのようにワトソンとクリックの二重らせんモデルを支持したか。
  1. They demonstrated that each strand serves as a template for synthesizing a new strand of DNA.
    各鎖が、新しいDNA鎖を合成するための鋳型として働くことを示した。
  2. They showed that the DNA strands break and recombine without losing genetic material.
    DNA鎖が、遺伝物質を失うことなく切断され、再び結合することを示した。
  3. They proved that DNA maintains a double-helix structure while undergoing semi-conservative replication.
    DNAが半保存的複製を行いながら、二重らせん構造を維持することを証明した。
  4. They demonstrated that conservative replication maintains the complementary base pairing of each DNA helix.
    保存的複製が、各DNAらせんの相補的な塩基対形成を維持することを示した。
Solution解き方
A
A

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 16–17練習問題 16–17
Exercise 16問題 16
How did the scientific community learn that DNA replication takes place in a semi-conservative fashion?
科学界は、DNA複製が半保存的な様式で起こることを、どのようにして知ったのか。
Solution解き方
Meselson’s experiments with E. coli grown in 15N deduced this finding.
15Nのもとで増殖させた大腸菌を用いたメセルソンの実験によって、この結論が導かれた。
Exercise 17問題 17
Imagine the Meselson and Stahl experiments had supported conservative replication instead of semi-conservative replication. What results would you predict to observe after two rounds of replication? Be specific regarding percent distributions of DNA incorporating 15N and 14N in the gradient.
英語のヒント
メセルソンとスタールの実験が、半保存的複製ではなく保存的複製を支持したと仮定しよう。2回の複製後には、どのような結果が観察されると予測するか。15Nと14Nを取り込んだDNAが、密度勾配の中でそれぞれ何％ずつ分布するか、具体的に示しなさい。
Solution解き方
Following two rounds of conservative replication, two bands would be detected after ultracentrifugation. A lower (heavier) band would be at the 15N density, and would comprise 25% of the total DNA. A second, higher (lighter) band would be at the 14N density, and would contain 75% of the total DNA.
英語のヒント
保存的複製が2回行われた後には、超遠心分離で2本のバンドが検出されるはずである。下側の重いバンドは15Nの密度の位置にあり、DNA全体の25％を占める。もう1本の上側の軽いバンドは14Nの密度の位置にあり、DNA全体の75％を含む。