技術士の過去問 令和2年度（2020年） 基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問24

PCR法は今や生命科学における基本的な技術となっており、また昨今は新型コロナウイルスの問題に伴って、広く一般社会でも耳にする用語となりました。したがって、今後も技術士試験では取り上げられる機会が多くなると思われます。

1. 熱変性は1本鎖DNAに解離させる段階ではありますが、共有結合の切断でなく水素結合の切断を行う操作ですので、この記述は誤りです。

2. アニーリングの特異性は、温度を上げるほど高まります。ですので、この記述は誤りです。ちなみに、温度を上げるとアニーリングの効率は低下しますので、特異性と効率の兼ね合いで、増幅したい配列ごとに、最適なアニーリング温度を検討する必要があります。

3. 伸長反応は、DNA鎖を1塩基ずつ伸ばしていく反応ですから、当然、増幅したい配列が長くなればそれだけ反応時間も長くする必要があります。したがってこの記述は誤りです。

4. こちらは正しい記述となります。熱変性やアニーリングは、いずれも、多くの酵素の至適反応温度である37℃より大幅に高い温度で行われるため、耐熱性のないDNAポリメラーゼでは、伸長反応に到る前に失活してしまいます。PCRには、温泉などに生息する細菌由来の耐熱性DNAポリメラーゼが使用されています。

5. プライマーに1塩基ずつ追加していくのがPCRの伸長反応ですので、PCR法によって増幅したDNAには当然プライマーの塩基配列も含まれます。したがってこの記述は誤りです。

以上、正解選択肢は4. となります。

正解は４です。

ポリメラーゼ連鎖反応（PCR)は今後も出題されると思われますので、覚えておくとよいでしょう。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9D%E3%83%AA%E3%83%A1%E3%83%A9%E3%83%BC%E3%82%BC%E9%80%A3%E9%8E%96%E5%8F%8D%E5%BF%9C

↑一応、Wikipediaのリンクを貼っておきますが企業ページのほうがより分かりやすいものがありますので検索されることをお勧めします。

ざっくりいうと

・加熱（熱編成）して２本鎖DNAを１本鎖に切断して、

・冷却（アニーリング）してDNAプライマーという20塩基ほどの短い一本鎖DNAをくっつけて

・加熱（伸長）して元の長さの２本鎖になる

を繰り返して目的のDNA配列を増殖させる方法のことです。

１．誤り

加熱で2本鎖DNAを切断するのは正しいですが、共有結合ではなく水素結合になります。

２．誤り

これもちょっと引っ掛けですが、アニーリング温度を上げ過ぎると、プライマーの特異的なアニーリングが起こりやすくなります。「非特異」ではありません。

ちなみに、温度が低いとアニーリングが起こりやすく増幅されやすいのですが、非特異なアニーリングが起こりやすいです。

３．誤り

増幅したい配列が長くなるにつれて伸長反応時間は長くします。

４．正しい

PCR法は加熱するので耐熱性があるほうがよい、と覚えておきましょう。

５．誤り

プライマーに塩基を追加するのが伸長なので、塩基は含まれます。

PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）に関する問題です。

1．誤りです。2本鎖DNAの共有結合ではなく、2本鎖DNAの水素結合を切断します。

2.誤りです。アニーリング温度を上げすぎるとアニーリングが起こりやすくなるのでなく、アニーリングを温度を下げると、非特異的なアニーリングが起こりやすくなります。

3.誤りです。増幅したい配列が長くなるにつれて慎重反応時間は短くするのではなく、長くするのが適切です。

4.記述の通り、適切です。

5.誤りです。増幅したDNAにはプライマーの塩基配列が含まれます。

したがって、4が正解になります。