微生物の増殖に関する次の記述の ㋐、㋑、㋒ に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。

「図は細胞数の対数と培養時間との関係を表したものである。図中の a に当たる時期は ㋐ 期と呼ばれ、細胞数の変化は少ないが代謝は活発である。その後、細胞が活発に増殖する対数増殖期となるが、この期において、細胞数が 2 倍になる時間は ㋑ 時間と呼ばれる。2 個の細胞が 3 時間後に 2⁶ 個に増加した場合、㋑ 時間は約 ㋒ 分となる。」

　解 説　　　　　

細菌の増殖の様子は、以下のような「増殖曲線」で表されます。

㋐ ですが
a に当たる時期は「誘導期」です。正解は 3 ~ 5 です。

㋑ ですが
細菌や細胞が 1 回の分裂にかかる時間を「世代時間」といいます。㋑ は「世代」です。正解は 4 or 5 です。

㋒ ですが
1 世代時間経つと 2 倍になるので、2 世代時間経つと 22 倍、3 世代時間経つと 23 …倍です。「初め 2 個の細胞」が 「26 個になった」のであれば「26 ÷ 2 = 25 倍」になっています。3 時間 = 5 世代時間となるので、1 世代時間は 180 ÷ 5 = 36 です。

以上より、正解は 5 です。

微生物の代謝に関する記述 ㋐ ～ ㋓ のうち、妥当なもののみを挙げているのはどれか。

㋐　代謝は同化と異化の二つに分けられ、外部から取り込んだ物質を分解する代謝を異化という。

㋑　酸素を最終電子受容体とする呼吸を好気呼吸といい、酸素以外の無機化合物を最終電子受容体とする呼吸を発酵という。

㋒　乳酸菌は、グルコースから変換されたピルビン酸を還元して、乳酸を生成する。

㋓　ペントースリン酸経路は、グルコース代謝経路の一つであり、生合成反応に必要なNADHや、核酸の合成に必要なリボース5‒リン酸などの供給系である。

1．㋐、㋑
2．㋐、㋒
3．㋑、㋒
4．㋑、㋓
5．㋒、㋓

　解 説　　　　　

【異化と同化　基礎知識】
環境から物質を取り入れて、生体内において物質を化学変化させることを代謝といいます。代謝は大きく２つに分類されます。大きく複雑なものを簡単な物質に分解し、エネルギーを取り出す異化と、簡単な物質から大きく複雑な物質を作る同化です。

㋐ は妥当です。
異化についての記述です。

㋑ ですが
「酸素以外の無機化合物を最終電子受容体とする呼吸」は「嫌気呼吸」です。嫌気呼吸の一種で、微生物で見られる嫌気呼吸を「発酵」と呼びます。㋑ は誤りです。

㋒ は妥当です。
乳酸菌による乳酸発酵についての記述です。

㋓ ですが
ペントースリン酸回路は、細胞質内で進行するグルコース－６－リン酸　（以下、G6P） を出発点とし、リボース－５－リン酸 等の 5 炭糖　及び 「NADPH」 を生成する回路です。NADH ではありません。㋓ は誤りです。

ちなみに、できた 5 炭糖は、ホスホリボシルピロリン酸（PRPP）となり、ヌクレオチド（糖＋塩基＋リン酸　DNAやRNA の構成単位） の原料として用いられます。

以上より、正解は 2 です。

発酵食品の製造に関する記述 ㋐ ～ ㋓ のうち、妥当なもののみを挙げているのはどれか。

㋐　醤油の製造では、一般に大豆及び小麦を原料として麹をつくり、食塩水と混合した後に、酵母や乳酸菌などの微生物の作用により発酵・熟成させる。

㋑　琉球泡盛のもろみは、クエン酸生成能の高い黒麹菌を用いることにより、もろみを酸性に保ち汚染微生物の繁殖を防いでいる。

㋒　みりんは、米麹と蒸米を混合して酵母を添加しアルコール発酵させた後に、焼酎を加えたものである。

㋓　味噌の発酵には、一般に酵母、乳酸菌や枯草菌が関与し、特有の色沢や香味がつくられる。

1．㋐、㋑
2．㋐、㋒
3．㋑、㋒
4．㋑、㋓
5．㋒、㋓

　解 説　　　　　

㋐ は妥当です。
醤油の製造法に関する記述です。

㋑ は妥当です。
琉球泡盛の、黒麹菌を用いたもろみに関する記述です。

㋒ ですが
みりんは、焼酎に、もちごめ・こうじを加えて醸造した酒です。㋒ は誤りです。

㋓ ですが
枯草菌は、納豆菌を含むグラム陽性桿菌のグループです。味噌の発酵では、麹菌や乳酸菌が関与し、枯草菌などの「味噌の発酵には有害な微生物」が排除されます。「…枯草菌が関与し…色沢や香味がつくられる」わけではありません。㋓ は誤りです。

以上より、正解は 1 です。

核酸の定量法に関する記述 ㋐ ～ ㋓ のうち、妥当なもののみを挙げているのはどれか。

㋐　核酸の電気泳動に使用するポリアクリルアミドゲルは、数百 bp 以上の比較的大きな核酸の分離に用いられる。

㋑　リアルタイム PCR における相対定量法の一つである DDCt 法 (比較 Ct 法) は、目的遺伝子と内在性コントロール遺伝子の増幅効率が異なる場合も正確に定量できる。

㋒　分光光度計を用いた核酸の定量では一般的に 260 nm の波長を用いる。このときの吸光度が 1 の場合、RNA の濃度は 40 ng/mL となる。

㋓　放射性核種を用いた in situ ハイブリダイゼーション法は、組織中の mRNA の発現分布を調べるのに用いられる。

1．㋐、㋑
2．㋐、㋒
3．㋑、㋒
4．㋑、㋓
5．㋒、㋓

　解 説　　　　　

㋐ ですが
核酸の電気泳動には、アガロースゲルやポリアクリルアミドゲルが用いられます。これらはターゲットの塩基数で使い分けます。ポリアクリルアミドは、1000 bp 未満の核酸の分離に適しています。「比較的大きな核酸の分離に用いられる」のはアガロースゲルが妥当です。㋐ は誤りです。

㋑ ですが
リアルタイム PCR とは、PCR によって DNA サンプルの特定領域を 2 倍、4 倍… と増幅させつつ、増幅過程を リアルタイムで検出する手法です。モニターで見ていると DNA 量を表す線が少しずつ上昇していく　という形で、リアルタイムで見れます。

比較 Ct 法は、DNA サンプル量を知りたいと思った時に、増え方が同じような比較対照となる DNA と一緒に PCR にかける方法です。そのため、PCR による DNA の増幅効率が異なると、正確な定量はできません。㋑ は誤りです。

㋒ は妥当です。
一般的に波長 260 nm にて吸光度 1 を示す場合、二本鎖 DNA (dsDNA) は 50 μg、一本鎖 DNA (ssDNA) は 33 μg、RNA は 40 μg に相当します。

㋓ は妥当です。
in situ は「その場で」といった意味です。ハイブリダイゼーションは、遺伝子工学の分野では「核酸の分子が相補的に複合体を形成すること」を意味します。

以上より、正解は 5 です。

類題 R1no80 リアルタイム PCR
https://yaku-tik.com/yakugaku/km-r1-80/

制限酵素に関する次の記述の ㋐、㋑、㋒ に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。

「組換え DNA を大量に増やすことのできる DNA クローニング技術には、大腸菌由来の制限酵素である EcoRI がよく利用される。EcoRI は、DNA の塩基配列の 5’ ‒GAATTC ‒ 3’ 部位の 6 塩基を認識して DNA を切断し、㋐ 末端を生じさせる。EcoRI の DNA 切断頻度は、およそ ㋑ であるため、24 kbp の環状 DNA には EcoRI の認識配列が ㋒ か所含まれると推定される。」

　解 説　　　　　

㋐ ですが
EcoRI は「付着」末端を生じる制限酵素です。これは基礎知識です。以下のように 塩基パターンを認識して切断します。正解は 1 or 2 です。

ちなみに
ストンとまっすぐ DNA を切り落とした時の末端が「平滑末端」です。

㋑、㋒ ですが
「GAATTC」という配列パターンと出会う確率は、1 つの塩基に A,C,T,G の 4 文字のうち 1 つが選ばれるのだから、1/4⁶ です。これは大体 1/4000 と評価できます。㋑ は「1/4000」です。

24000 bp の環状 DNA であれば、24000 ÷ 4000 = 6 箇所含まれると推定されます。㋒ は「6」です。

以上より、正解は 1 です。

類題 H28no81 遺伝子工学実験で用いられる酵素
https://yaku-tik.com/yakugaku/km-28-81/

図に示す励起 (吸収) 及び蛍光スペクトルに関する次の記述の ㋐ ～ ㋓ に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。

「蛍光物質 A の蛍光顕微鏡観察における励起光は ㋐ 光であり、青の蛍光色を発する。蛍光物質 B は、およそ 500 nm の波長の励起光で励起され、㋑ の蛍光色を発する。蛍光物質 C は、㋒ の吸収及び蛍光スペクトルの特徴を示している。蛍光物質 A，B，C の中で、蛍光顕微鏡で観察した時のバックグランドの影響が最も小さいのは蛍光物質 ㋓ である。」

　解 説　　　　　

㋐ ですが
蛍光物質 A の励起光、つまり点線部分のピークを読むと 大体 360 nm です。紫外線が 380nm 以下、780nm 以上が赤外線なので、㋐ は「紫外」が妥当です。正解は 1 ~ 3 です。

㋑ ですが
「780nm：赤 橙 黄 緑 青 藍 紫 ：380nm」 という、波長の大きさと色の順番は基礎知識です。蛍光物質 A が発する蛍光は表より 450nm、これが問題文より 青です。

蛍光物質 B の発する蛍光は 520 ~ 530 nm ぐらいと表より読み取れるため、青よりも赤よりの色です。緑か黄色ぐらいと考えられます。㋑ は「緑」が妥当です。正解は 2 or 3 です。

㋒ ですが
FITC：フルオレセインイソチオシアネート は、黄緑色蛍光を発する蛍光色素です。核酸や抗体、タンパク質などの蛍光ラベルに汎用されます。ローダミンは、アミノフェノール類と無水フタル酸を縮合して得られる鮮紅色の塩基性染料です。蛍光性を示します。

C は蛍光の波長が 600 nm 程度なので、赤に近い色と考えられます。従って、㋒ は「ローダミン B」が妥当です。

これにより、㋓ は A とわかります。ある蛍光物質における最大励起波長と最大蛍光波長間の差をストークスシフトと呼びます。一般的にストークスシフトが大きいほど、バックグランドの影響が小さくなります。

以上より、正解は 2 です。