高校生物「電気泳動,遺伝子組換え,ハーディーワインベルグ 練習問題」

今回は質問をいただいた金沢大学2018大問3を解説しました！ 遺伝子に関する問題で、電気泳動法や遺伝子組換え、ハーディーワインベルグの問題も含まれているので、国公立２次試験や難関私立の対策として非常に良いと思います。 以下問題文（図は省略） 問1　次の文を読んで，(1)～(3)に答えなさい。 　塩基置換を生じさせる化合物を雄マウスの腹腔に投与することにより，染色体の任意の座位に突然変異が生じた精子を得ることができる。この化合物を与えた雄マウスと野生型雌マウスを交配して，雄マウス(個体2)を得た。この雄マウスに再度野生型雌マウス(個体1)を交配して，雄(個体4)と雌(個体3)マウスがそれぞれ得られた。これらの雄と雌マウスを交配した結果，雄の行動異常変異体マウス(個体6)が現れた。この一連の交配の家系図を図1に示す。♀は雌，♂は雄の個体を示し，丸が塗りつぶされた個体は行動異常を示した個体である。また記号の肩数字は個体番号を示す。 (1)　この行動異常は，脳内で発現しているある遺伝子aの変異が原因であることが予想された。個体1及び2のマウスの脳から，遺伝子aがコードする転写調節タンパク質Aを抽出してタンパク質電気泳動をした結果を図2に示す。電気泳動により，移動度の小さい(分子量の大きい)タンパク質と，移動度の大きい(分子量の小さい)タンパク質を，分離したバンドとして検出することができる。個体3～6の脳由来のタンパク質Aの電気泳動結果について，考えられるものをすべて，図3の(ア)～(ウ)より選んで答えなさい。 (2)　個体6のマウスのタンパク質Aをコードする遺伝子aに生じた変異について考えられるものをすべて，下の(a)～(f)より選んで答えなさい。 (a)　タンパク質コード領域内の塩基置換により，1アミノ酸置換が生じた。 (b)　タンパク質コード領域内の塩基置換により，終止コドンが出現した。 (c)　イントロン配列の塩基置換により，スプライシング異常が生じ，野生型より長いタンパク質コード領域となった。 (d)　イントロン配列の塩基置換により，スプライシング異常が生じ，野生型より短いタンパク質コード領域となった。 (e)　プロモーター領域に生じた塩基置換により，転写量が増加した。 (f)　プロモーター領域に生じた塩基置換により，転写量が減少した。 (3)　自然界のマウスも遺伝子aの対立遺伝子双方に変異を有するとやはり行動異常を示すことが知られている。ある地域に生息するマウス集団において，この行動異常を示す個体は，62,500匹中1匹の割合で生まれた。この集団中の遺伝子aについて，野生型遺伝子と変異型遺伝子の頻度の比を求めなさい。また，ヘテロ接合体のマウスの出現率(％)を計算しなさい。出現率は小数点以下第3位を四捨五入しなさい。この集団中の遺伝子aの対立遺伝子は野生型と変異型だけであると考えてよい。またこの集団においてはハーディー・ワインベルグの法則が成立すると仮定する。 問2　次の文を読んで，(1)～(5)に答えなさい。 　問1で得られた個体6の雄マウスは毛色をコードする既知の遺伝子bにも変異を有していたため，野生型と違う毛色を示した。ただし，一連の交配に用いたあるいは得られたマウスで，毛色が野生型と違うのは個体6のみであった。また，遺伝子aは遺伝子bと同じ染色体上にあることがわかった。そこで，毛色遺伝子bに対する遺伝子aの染色体座位を決定するために，両遺伝子の組換え率を以下の実験により求めた。個体6と野生型の雌マウス(遺伝子型はa＋b＋/a＋b＋)を交配し，F1で複数の雄と雌の子を得た(遺伝子型はa＋b＋/a－b－)。これらの雄と雌を交配して得たF2の多数の子マウスの表現型を解析した。組換え率をr(0＜r＜0.5)で示すと，遺伝子型がa＋b＋/a－b－であるマウス由来の精子と卵子の遺伝子型の出現比は，a＋b＋：a＋b－：a－b＋：a－b－＝1－r：r：r：1－rと表すことができる。ただし，それぞれ＋は野生型遺伝子を，－は変異型遺伝子を示す。 (1)　組換え率の決定のために得られたマウスの遺伝子型の出現率は，交配に用いたマウス由来の精子と卵子の遺伝子型にもとづいて，表1で示すように計算できる。表1の(ア)～(ウ)についてrを用いて表しなさい。 (2)　表1にもとづき，得られたマウスの表現型の出現比[＋＋]：[＋－]：[－＋]：[－－]について，rを用いて表しなさい。ただし，[＋＋]は両表現型が野生型，[＋－]は，行動は正常で毛色の表現型は変異型，[－＋]は行動異常を示して毛色の表現型は野生型，[－－]は行動異常を示しかつ毛色も変異型であることを示す。 (3)　4種の表現型を用いて，Kを以下の式で定義する。(2)で求めた表現型の出現比の値を用いて，Kを表しなさい。 (4)　実際の実験では，表2で示した4種の表現型のマウスを得ることができた。表2の実測値を用いて，Kを求めなさい。値は小数点以下第3位を四捨五入しなさい。 (5)　(3)で得られたKに関する理論式，および(4)で得られたKに関する実験値を組み合わせると，rについての方程式が成立する。この方程式を解いて，遺伝子aと遺伝子bの組換え率rを求めなさい。