第110回薬剤師国家試験 問104 DNA相補的塩基対の構造と水素結合

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■ 正解

4、5

■ DNA 構造に関する基本事項

  • DNA は 2 本のポリヌクレオチド鎖が逆平行(5′→3′ と 3′→5′)に並ぶ。
  • 塩基は相補的塩基対(A=T、G≡C)を形成し、水素結合で結ばれる。
  • 水素結合では、O や N が受容体N–H が供与体として働く。
  • 塩基対はほぼ平面状で、積層相互作用により二重らせんが安定化する。

■ 各選択肢の解説

● 1:塩基アのヘテロ環はピラジン環である。(誤)

DNA の塩基は、プリン塩基(A・G:二環)ピリミジン塩基(C・T:一環)に分類される。
「ピラジン環」という名称は DNA 塩基の分類には用いないため、この記述は不適切。

● 2:塩基イはウリジンである。(誤)

ウリジン(ウラシル)はRNA の塩基であり、DNA では使用されない。
DNA ではウラシルの代わりにチミン(T)が入るため、この記述は誤り。

● 3:矢印Aはポリヌクレオチド鎖ウの3′→5′末端の方向を指す。(誤)

DNA の 2 本鎖は逆平行であり、図中の矢印は通常、5′→3′方向を示す。
問題図においても、矢印Aは3′→5′ではなく 5′→3′方向を示しているため、この記述は誤り。

● 4:酸素原子エは水素結合受容体として機能する。(正)

水素結合では、電気陰性度の高い O や N が電子対を提供し「受容体」となる。
図中の酸素原子エは、塩基間の水素結合において受容体として働く位置にあり、正しい記述である。

● 5:塩基アと塩基イの相補的塩基対は、平面状に形成される。(正)

A=T、G≡C の塩基対は、いずれもほぼ平面状の構造をとる。
この平面同士が積み重なることで、DNA 二重らせんの塩基スタッキング(積層相互作用)が生じ、構造が安定化する。
したがって、この記述は正しい。

■ まとめ

  • 4:O 原子は水素結合受容体として働く → 正しい。
  • 5:塩基対は平面状 → DNA の基本構造として正しい。
  • 1・2・3 は、塩基の種類・DNA/RNA の違い・鎖方向性の理解が誤っているため不正解。

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