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技術士「基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」」の過去問をランダムに出題

問題

PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)法は、細胞や血液サンプルからDNAを高感度で増幅することができるため、遣伝子診断や微生物検査、動物や植物の系統調査等に用いられている。PCR法は通常、(1)DNAの熱変性、(2)プライマーのアニーリング、(3)伸長反応の3段階からなっている。PCR法に関する記述のうち、最も適切なものはどれか。
   1 .
DNAの熱変性では、2本鎖DNAの共有結合を切断して1本鎖DNAに解離させるために加熱を行う。
   2 .
アニーリング温度を上げすぎると、1本鎖DNAに対するプライマーの非特異的なアニーリングが起こりやすくなる。
   3 .
伸長反応の時間は増幅したい配列の長さによって変える必要があり、増幅したい配列が長くなるにつれて伸長反応時間は短くする。
   4 .
耐熱性の高いDNAポリメラーゼが、PCR法に適している。
   5 .
PCR法により増幅したDNAには、プライマーの塩基配列は含まれない。
( 技術士 第一次試験 令和2年度(2020年) 基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 )

この過去問の解説 (2件)

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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。

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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。

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