高1 ／ 生物基礎 ／ bb-03
遺伝情報と DNA（構造・複製・細胞周期）
この単元でできるようになること
- DNA の構造（ヌクレオチド ＝ リン酸 ＋ 糖（デオキシリボース）＋ 塩基、二重らせん、A–T・G–C の相補性）を説明できる
- シャルガフの規則（A ＝ T、G ＝ C）を使って塩基の割合を計算できる
- 遺伝子・DNA・染色体・ゲノムの関係を整理できる
- DNA の半保存的複製と、細胞周期（間期 G₁・S・G₂ と分裂期 M）を説明できる
- 細胞周期の各時期にかかる時間を、観察した細胞数の割合から計算できる
- 体細胞分裂の各期（前期・中期・後期・終期）の染色体の様子を言える
入試での位置づけ
DNA は生物基礎の計算問題が出る数少ない単元で、共通テストではシャルガフの規則（A が 20% なら G は 30%）と細胞周期の時間（全周期 20 時間で分裂期の細胞が 10% なら分裂期は 2 時間）が定番。「DNA 量が 2 倍になるのは S 期」「分裂期の途中で半分になる」というグラフの読み取りも頻出です。
1. DNA の構造
まずここだけ
- ヌクレオチド：リン酸 ＋ 糖（デオキシリボース）＋ 塩基が 1 単位。これが多数つながった鎖 2 本
- 塩基は 4 種類：A（アデニン）・T（チミン）・G（グアニン）・C（シトシン）
- 2 本の鎖は塩基どうしが水素結合で結びつき、A は T と、G は C と対になる（相補性）→ 二重らせん（ワトソンとクリック、1953 年）
- 遺伝情報 ＝ 塩基の並び（塩基配列）
シャルガフの規則：どの生物でも A ＝ T、G ＝ C（数が等しい）。A ＋ G ＝ T ＋ C ＝ 50%。
A が 20% → T 20%、G と C は残り 60% を半分ずつで 30% ずつ 一方の鎖だけでは A ＝ T にならないが、二本鎖全体では成り立つ
RNA との違い（bb-04）：RNA は糖がリボース、塩基は T の代わりに U（ウラシル）、1 本鎖。
2. 遺伝子・染色体・ゲノム
ここまでできれば十分
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| DNA | 遺伝情報をもつ物質（分子） |
| 遺伝子 | DNA のうち、タンパク質などの情報をもつ部分（DNA の一部分） |
| 染色体 | DNA がタンパク質（ヒストン）に巻きついて折りたたまれたもの。分裂期に凝縮して見える |
| ゲノム | その生物が生きるのに必要な1 組の遺伝情報全体（ヒトは約 30 億塩基対、遺伝子約 2 万個。遺伝子の部分は全体の数 %） |
ヒトの体細胞は染色体 46 本（23 対）で 2 組のゲノムをもつ。
3. DNA の複製 ── 半保存的複製
まずここだけ
細胞分裂の前に DNA が正確に 2 倍にコピーされる。
- 二重らせんがほどけて 1 本ずつになる
- それぞれの鎖を鋳型として、相補的な塩基をもつヌクレオチドが結合し、新しい鎖ができる
- できた 2 本の二重らせんは、もとの鎖 1 本 ＋ 新しい鎖 1 本 からなる → 半保存的複製（メセルソンとスタールの実験で証明）
4. 細胞周期と体細胞分裂
まずここだけ
細胞周期：分裂した細胞が次に分裂するまでの 1 周期。
| 時期 | 内容 | DNA 量（分裂直後を 1 とする） |
|---|---|---|
| G₁ 期（DNA 合成準備期） | 細胞が成長 | 1 |
| S 期（DNA 合成期） | DNA の複製 | 1 → 2 |
| G₂ 期（分裂準備期） | 分裂の準備 | 2 |
| M 期（分裂期） | 前期・中期・後期・終期 | 2 → 終期で 1 に |
G₁ ＋ S ＋ G₂ ＝ 間期（顕微鏡では核が見える。周期の大部分を占める）。
分裂期（M 期）：
| 期 | 染色体の様子 |
|---|---|
| 前期 | 染色体が凝縮して太く短くなる。核膜が消える |
| 中期 | 染色体が赤道面（中央）に並ぶ。観察しやすい |
| 後期 | 染色体が縦に裂けて両極へ移動 |
| 終期 | 核膜ができ、細胞質分裂（動物：くびれ、植物：細胞板） |
時間の計算：細胞周期のどの時期にある細胞も一定の割合で存在すると仮定 → 各時期の時間 ＝ 周期全体の時間 × その時期の細胞数 ÷ 全細胞数
全周期 20 時間、観察した 200 個のうち分裂期の細胞が 20 個 → 分裂期 ＝ 20 × 20/200 ＝ 2 時間
観察の手順（タマネギの根端）：固定（酢酸）→ 解離（塩酸：細胞をばらす）→ 染色（酢酸オルセイン・酢酸カーミン：染色体を赤く）→ 押しつぶし
5. よくある間違い
- 塩基の割合で「A ＋ T ＝ 50%」とする（A ＝ T、G ＝ C。A ＋ G ＝ 50%）
- DNA の糖をリボースとする（デオキシリボース。リボースは RNA）
- 遺伝子とゲノムを同じと思う（ゲノムは全体、遺伝子はその一部）
- DNA 量が 2 倍になるのを M 期とする（S 期）
- 「保存的複製」（もとの二本鎖がそのまま残る）と書く（半保存的）
- 細胞周期の時間計算で、間期と分裂期の細胞数の比を逆にする
6. 自己チェック
- ヌクレオチドの 3 つの部品と、A–T・G–C の対を言えるか
- A が x% のとき G の割合を出せるか
- DNA・遺伝子・染色体・ゲノムを一文ずつで言えるか
- 半保存的複製を説明できるか
- G₁・S・G₂・M と DNA 量の変化を言えるか
- 細胞数の割合から各時期の時間を計算できるか
7. 小テストへ
→ 小テスト（bb-03）
関連する単元
参考資料
- 文部科学省『高等学校学習指導要領（平成30年告示）解説 理科編 理数編』── 「生物基礎」(2) ア 遺伝情報と DNA
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.pages.dev/daigaku/science/bb-03/ ／ 更新 2026-09-12