大学生になり、生物実験でアルカリSDSを行っている者です。
アルカリSDSによるゲノムDNAとプラスミドを分離する原理について色々な説明がありますが、よく分からないことがあります。solutionIIで菌体膜を壊し、プラスミドDNA及びゲノムDNAは一本鎖に解離します。そして、solutionIIIで中和することにより、比較的小さいプラスミドDNAは二本鎖に戻りますが、ゲノムDNAは1本鎖のままです。ある本では、この一本鎖DNAはタンパクとともに絡まって不溶性画分となって沈殿するのでプラスミドと分離できる、とありました。そしてボルテックスはsolutionIIを加えた以降は禁止で転倒混和ですが、これは激しいボルテックスによりゲノムDNAも粉々になって上清画分に出てきてしまうため、また、膜にゲノムDNAは結合していて膜とともに沈殿させることができるが、DNAが細かく切れると膜とともに沈殿させることができないため、という文もありました。疑問に思うことは以下の6つです。

(1)一本鎖になるとニックが入りやすくなるのに、プラスミドは二本鎖に戻し、ゲノムDNAを一本鎖のままにすることが、ボルテックスなどでゲノムDNAが細かくなるのを防ぎたいということと矛盾している気がします。細かくなると不都合になるのになぜわざわざ一本鎖にするのでしょうか?
(2)その後のエタ沈でDNAを沈殿させますが、一本鎖のほうが二本鎖より沈殿させやすいのしょうか?原理的にはDNAはエタノールに不溶性なため沈殿することを考えると、一本鎖でも二本鎖でも不溶性なことには違いがありませんよね?一本鎖の方がもつれて絡まりやすいから凝集するのでしょうか?
(3)ゲノムDNAは菌体の膜に結合していて一緒に沈殿しやすいというイメージがよく分からないのですが、膜に所々DNAが細胞骨格などとともに結合しているのでしょうか?何かのタンパクを介しているのでしょうか?
(4)solitionIでTris-HCl(pH.8.0)などの緩衝液を加え、菌体をボルテックスして懸濁する必要があるのは後のsolutionII以降の操作のためにどのような目的がありのでしょうか?EDTAでDNaseなどを不活性化するのは分かるのですが…。またグルコースも加えるのは何のためなのでしょう。Tris-HClで十分緩衝液になっている気がします。
(5)エタ沈の前に、フェノールクロロホルム抽出をはさむプロトコールがありました。フェノールクロロホルム抽出をはさまなくても、solutionIIのアルカリ性でタンパクは変性し、不溶性となるので、核酸と分離できるはずですが、はさむ方法もあるのは、よりタンパクを取り除くためでしょうか?
(6)こちらは、確認質問なのですが、エタ沈の目的は核酸の沈殿であって、タンパクとの分離はできませんよね?

ちまちまとすみませんが、どなたかよろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

(1) ゲノムDNAを一本鎖のままにしておくのが目的ではなく、プラスミドDNAだけを二本鎖に戻して可溶性画分へ移すのが目的です。


すでに質問者様がお調べの通り、比較的巨大な一本鎖DNAはアルカリ性(sol.2)から酸性(sol.3)に戻るときにタンパク質等と一緒に沈殿すると言われています。一方、プラスミドDNAや断片化した小さなDNAはリアニリングして可溶性画分に移ってしまいます。もしゲノムDNAが断片化していると、このときにプラスミドDNAとともに可溶性画分として回収されてしまいますので(じゃまなので)、それを防ぐ為に穏やかな条件で回収しているのではないでしょうか。

(2)これはエタノール沈殿の条件では、一本鎖、二本鎖に違いはあまりないと思います。

(3)細胞質中で膜結合性タンパク質との巨大複合体として存在していると言われています。sol3の後の遠心で一緒に巻き込まれて沈殿する、というようなイメージではないでしょうか。

(4)EDTA等は、仰るようにDNAの安定化の為だと思います。
グルコースは浸透圧のコントロールとして、また後のエタノール沈殿のときにはDNAの共沈剤の効果があると言われています。浸透圧のコントロールとして塩を加えてもよいのですが、塩はDNAと不溶性複合体をつくりますので、最近のプロトコルはglucoseみたいですね(私が学生の頃はEDTA以外特になにも入っていませんでした)。後者はエタ沈の時にグリコーゲンを加える事があるのと一緒ではないでしょうか。

(5)仰るようにタンパク質を完全に除去する為です。目的によっては省略してもよいでしょう。また、フェノクロの後はフェノールを完全に除去するためにクロイソ処理が必須です。

(6)この場合のエタ沈はプラスミドDNAを単離することです。が、sol.3を回収すればタンパク質の分析も・・・できるかも。実際にQIAGENなどからは1本の培養系からDNA、RNA、タンパク質を同時に精製するkitがあります(ありました。今はちょっとわかりません)

(2)と(3)はゲノムDNAのtopologyの問題ですかね。
僕は専門ではありませんので、曖昧です。すみません。

この回答への補足

ご回答ご丁寧に、しかも早いお返事をありがとうございました。
ご回答について一つほど質問させていただきたいです。
>プラスミドDNAや断片化した小さなDNAはリアニリングして可溶性画分に移ってしまいます
この文に関してなのです。DNAは二本鎖になる方が可溶性が高いのはなせでしょうか?一本鎖より二本鎖の方がリン酸基のマイナスチャージが大きいからでしょうか?
再びすみません。

補足日時:2009/05/25 21:31
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#1です。

補足です。

>>プラスミドDNAや断片化した小さなDNAはリアニリングして可溶性画分に移ってしまいます
>この文に関してなのです。DNAは二本鎖になる方が可溶性が高いのはなせでしょうか?
>一本鎖より二本鎖の方がリン酸基のマイナスチャージが大きいからでしょうか?

一本鎖と二本鎖の可溶性の違いは、よくわかりません。(感触として、一本鎖DNAも普通にエタ沈してるので、そんなにかわらないんじゃないかなあ。)

プラスミドを含む小さなDNAが可溶性画分に移るというより、ゲノムの様な大きなDNAが沈殿する、というイメージです。
断片化した小さなDNAは一本鎖、二本鎖を含め、可溶性画分にコンタミする・・・と思います。

(2)はDNAの化学的性質として、(3)はゲノムのトポロジーの問題として別の質問をたててみてはどうでしょうか。
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この回答へのお礼

ご丁寧にたびたびありがとうございました。大変参考になりました。
(2)については、別の質問として出させていただこうと思います。
ありがとうございました。

お礼日時:2009/05/26 21:58

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Qアルカリ金属とアルカリ土類金属について。

水素はアルカリ金属に入るのですか?
後、アルカリ金属とアルカリ土類金属の酸化物は、非金属と金属でなっているから、イオン結合ではないのですか?どうして、共有結合なのですか?教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

vikkyiさん、こんにちは。
「金属酸化物はイオン結合ではないのか?なぜ共有結合なのか?」というご質問については、まだ回答が得られていないようですね。やさしいようで、よく考えると結構奥の深い質問のような気がしてきました。

edogawaranpoさんもご指摘のように、化学結合にはイオン結合と共有結合の中間的な結合もあります。「共有結合性が高いイオン結合」などという言い方をすることもあります。

Na+イオンと、Cl-イオンは水溶液中ではそれぞれイオンとしてバラバラに溶けていますが、溶媒が無い状態ではそれぞれのイオンの電荷を補うように交互に規則正しく並んで結晶化します。これがイオン結合ですよね。

 共有結合は、最外殻電子の一部を2つの原子で共有することで互いの最外殻電子をいっぱいにする結合ですね。水素分子H2のそれぞれの原子が2つの電子を共有している例がわかりやすいですね。水素分子はH+イオンとH-イオンが結合したものではないですよね。このあたりはご存知のことと思います。

さて金属酸化物の場合ですが、たとえば酸化カルシウム CaOの場合は水に溶かすと反応してCa(OH)2となり、一部が溶けてCa2+イオンとOH-イオン2つになります(あるいはCaOH+イオンとOH-イオンに)。CaOはCa(OH)2の結晶から脱水したものですが、Ca2+イオンと02-イオンが電気的に打ち消し合うように規則的に並んだ結晶ではないので共有結合と考えて良いのではないでしょうか。(Ca2+イオンとO2-イオンが交互の並んでいると考えても良いのだろうか??? うーん混乱してきた)

 Ca(OH)2の場合はどうでしょう。ちょっと自信なしですが、イオン結合性と共有結合性の両方があるのではないでしょうか。水に溶かしたとき、イオンに解離する率が高ければイオン結合性が高く、低い場合は共有結合性が高いと考えていいのでは?と思います。解離定数は物質により違います。(自信なしですので、念のためご自身で再度ご確認ください)

詳しい方、補足、訂正お願いします。

参考URL:http://www.interq.or.jp/world/samonn/ketugo.html

vikkyiさん、こんにちは。
「金属酸化物はイオン結合ではないのか?なぜ共有結合なのか?」というご質問については、まだ回答が得られていないようですね。やさしいようで、よく考えると結構奥の深い質問のような気がしてきました。

edogawaranpoさんもご指摘のように、化学結合にはイオン結合と共有結合の中間的な結合もあります。「共有結合性が高いイオン結合」などという言い方をすることもあります。

Na+イオンと、Cl-イオンは水溶液中ではそれぞれイオンとしてバラバラに溶けていますが、溶媒が無い...続きを読む

Q高校一年生物基礎です。 RNAとDNAの違いがわかりません。 DNAは2本鎖でRNAは1本鎖。 糖が

高校一年生物基礎です。
RNAとDNAの違いがわかりません。
DNAは2本鎖でRNAは1本鎖。
糖がデオキシリボースと
リボース。
塩基がTとUの違いくらいしかわからず、
どういう風に違うのか具体的に
知りたいです。

Aベストアンサー

たぶん。
元々RNAだった。
でも、RNAは分解されやすい。すぐ壊れちゃう。
あなたの元の遺伝子がすぐに壊れちゃったら困るでしょ?
それで、強化版としてDNAができた。(この辺りの進化の話が本当かどうかは確認していません。眉に唾をつけておいてください。)
リボースとデオキシリボースの構造の違いを見てください。
そこを変えると、保存性がぐっと上がった。
石→青銅→鉄と武器が変化するようなものか。

RNAだって二本鎖になりますよ。
でも、特にメッセンジャーRNAは対のRNA鎖ができても邪魔なだけでしょう。
逆に、壊れやすいというのは、そのうち壊れてくれる、ということでもあるでしょう。
メッセンジャーRNAがもの凄く頑丈だと、いつまで経っても壊れないから、もうその蛋白は要らない、というときでも作り続けてしまうかもしれない。
そんなこんなで、DNAを使っている生物では、RNAはDNAとは違う使われ方をしている、ということになります。
元本が石版で、あなたはそれをコピー機でコピーした紙で読んでいるような感じか。

後は追々、どう使われているか、全体像をしっかり捉えてください。
生物や社会は暗記科目で語句の暗記ができれば良い、なんて勉強をしている人は、語句とその意味から理解しようとして伸び止まります。
大体苦手としている奴が暗記暗記と言っていて、だから苦手なんですが。
そうではなく、教科書参考書を読み、授業を聴き、全体像をきちんと理解把握して、それで頭に入らなかった語句を丸暗記するようにして下さい。
理解把握の網に、暗記事項を引っかけていく感じ。
最初から丸暗記だと、意味の解らない言葉をただ暗記力に頼って覚えていくことになりますので、暗記力が余程優れた人で無い限り、挫折します。
また、例えばセンター試験は、丸暗記が通用しないように作られていますので、丸暗記バカは模試は良くても本番が壊滅したりします。
生物学を必要とするような専攻であれば、語句を丸暗記しただけのような人間を求めているわけでは無いのですし。

たぶん。
元々RNAだった。
でも、RNAは分解されやすい。すぐ壊れちゃう。
あなたの元の遺伝子がすぐに壊れちゃったら困るでしょ?
それで、強化版としてDNAができた。(この辺りの進化の話が本当かどうかは確認していません。眉に唾をつけておいてください。)
リボースとデオキシリボースの構造の違いを見てください。
そこを変えると、保存性がぐっと上がった。
石→青銅→鉄と武器が変化するようなものか。

RNAだって二本鎖になりますよ。
でも、特にメッセンジャーRNAは対のRNA鎖ができても邪魔なだけでしょう。
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Qアルカリ土類金属の硫酸塩

参考書(ニューグローバル)に

希硫酸を加えると、アルカリ土類金属のイオンであるBa2+はBaSO4として沈殿するが
アルカリ金属のイオンであるNa+、K+の硫酸塩は沈殿を生じない。

とあったのですが・・・


アルカリ土類金属の硫酸塩はみんな沈殿を生じ、
アルカリ金属の硫酸塩はみんな沈殿を生じない・・・ということなのでしょうか?

Aベストアンサー

 周期表でカルシウムから下にあるアルカリ土類金属の硫酸塩は、水に対する溶解度が低いため、沈澱を生じます。
 しかし、硫酸ベリリウムや硫酸マグネシウム、全てのアルカリ金属の硫酸塩は、それなりに水に溶けます。

【参考URL】
 硫酸ベリリウム - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A1%AB%E9%85%B8%E3%83%99%E3%83%AA%E3%83%AA%E3%82%A6%E3%83%A0

 硫酸マグネシウム - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A1%AB%E9%85%B8%E3%83%9E%E3%82%B0%E3%83%8D%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0

QDNAの二本鎖は別の遺伝情報をコードしているのですか?

DNAは二本のポリヌクレオチドから構成されていて、それぞれの塩基配列は相補的(A⇔T、C⇔G)ではあるものの、配列としては全く別のものなのだと思います。
だとすると、二本のポリヌクレオチドは別の遺伝情報、別のタンパク質をコードしているのでしょうか。
回答、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

ほとんどの場合、タンパク質をコードする配列の相補鎖は転写されず、別のタンパク質をコードすることもありません。ただ、例外がないかといえばそうでもなく、ウイルスでは、あるタンパク質をコードする配列の相補鎖の一部が、別のタンパク質の一部をコードする例が知られています。

Qアルカリ金属と水をつかった反応について

アルカリ金属2gをバスタブに入れると爆発するという実験をしている動画をみました
そこで質問です。

(1)この爆発の威力を上げるためにはアルカリ金属の量を増やせばいいのでしょうか?それとも
アルカリ金属の量はそのままで水の量を増やせばいいのでしょうか?
使用するアルカリ金属はセシウムでお願いします。

(2)(1)の回答をふまえて仮に四方を厚さ500mmの複合装甲で囲まれたボックスに水を張ってアルカリ金属(セシウム)を入れて実験したばあい、どのくらいの量があればこのボックスを木っ端微塵にできるのでしょうか?
複合装甲に使われる材料は軍事用のものと考えてセラミック、劣化ウラン、チタニウム合金、繊維強化プラスチック、合成ゴムとします。

(3)またこのアルカリ金属と水の反応を利用した軍事兵器があれば教えてください。

Aベストアンサー

アルカリ金属と水の反応です。
 2Cs+2H2O→2CsOH+H2
という反応が起こりますので、133gのセシウムに対して水18gが反応する比です。
水はセシウムに対してそもそもが過剰量。反応を律しているのはセシウムの量だと言うことが言えます。

ただ、あの動画には捏造疑惑があるんですよ。
1gのセシウムと水の反応はこんなものです。
http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0490/contents/chem_alk_009.html

Q生物の計算問題です。 イネの全ゲノムを8億4000万塩基数としたとき、イネのゲノムDNAに対して12

生物の計算問題です。
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⑵の答えは1/16です。詳しくやり方も教えてくださると嬉しいです。お願いします

Aベストアンサー

12塩基が同じに並ぶ確率は(1/4)^12
8億4千万 x (1/4)^12 = 50
塩基数が2個増えると
(1/4)^14になるので(1/4)^(14-12)=1/16

Qアルカリ金属やアルカリ土類金属と水

学校で実験をしました。その実験とは・・・
アルカリ金属やアルカリ土類金属と水との反応を観察する実験です。

アルカリ金属⇒リチウム、ナトリウム、カリウム
アルカリ土類金属⇒カルシウム

水の入った試験管に金属を入れその後パラフィルムでふたをする。
マッチで火をつけパラフィルムに穴を開ける。
穴の中からフェノールフタレインを入れる。

リチウム⇒水に入れると浮いた。泡が出てきた。
ナトリウム・カリウム⇒水に入れると"ポン"と爆発した。
カルシウム⇒水に入れると泡が出てきた。
フェノールフタレインを入れると
すべて赤くなった。
カルシウムは沈殿ができた。

調べると・・・
水に入れて出てきた泡というのは水素みたいなんですが
なぜ水素が発生したんですか?

4つの金属は反応後水酸化~になった、と出てきました。
でも、酸化~になってもおかしくないと思うんですが
なぜ酸化~ではなく
水酸化~になったんですか?

中学生でもわかるように説明していただけると
うれしいです(><)

Aベストアンサー

本当は「イオン」という概念を用いて上付きの+や-の記号を使って説明しなければいけないのですが、
イオンの説明だけで本題以上に難しくなってしまうので、あえてイオンの説明を使わずに書きます。
そのぶん、不正確さがあることは承知して読んでください。嫌ならイオンを勉強しましょう。
イオンの勉強が終わった頃には、この質問の答えはわかっている筈です。

水はH2Oという化学式になることは習ったかもしれませんが、
要するに水という分子は水素原子(化学式でH)が2個と酸素原子(化学式はO)が1個から成り立っているわけです。

実は水が、HとOHに分かれるのです。
OHは金属とくっつきます。カルシウムだったら水酸化カルシウムになるのです。
(アルカリ金属には1つのOH、アルカリ土類金属には2つのOHがくっつきます。)
残ったHはもう1つのHとくっついて水素分子(H2)となり泡となって水から出ていくわけです。

>なぜ酸化~ではなく
>水酸化~になったんですか?
例えば、酸化カルシウム(生石灰と言って乾燥剤に使われることがあります)という物質は
水に入れると反応して水酸化カルシウム(消石灰と言って石灰水の溶質です)になってしまうのです。
仮に酸化○○という物質ができたとしても、水溶液の中で実験を行っているのですから水酸化○○に変わってしまうのです。

本当は「イオン」という概念を用いて上付きの+や-の記号を使って説明しなければいけないのですが、
イオンの説明だけで本題以上に難しくなってしまうので、あえてイオンの説明を使わずに書きます。
そのぶん、不正確さがあることは承知して読んでください。嫌ならイオンを勉強しましょう。
イオンの勉強が終わった頃には、この質問の答えはわかっている筈です。

水はH2Oという化学式になることは習ったかもしれませんが、
要するに水という分子は水素原子(化学式でH)が2個と酸素原子(化学式はO)が1個から成...続きを読む

QDNAとゲノムDNAの違い

DNAとゲノムDNAの違いを教えてください。
遺伝子とDNAの違いはわかるのですが、上記の2つについてはわかりません。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ゲノム
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B2%E3%83%8E%E3%83%A0

DNA
http://ja.wikipedia.org/wiki/DNA
DNAは化学的な物質名で人口に合成した化学物質でも、その化学的構造を持っていればDNAといいます。

ゲノムDNAの定義はよく分かりませんが、真核生物などはミトコンドリアなどにもDNAがあり、それと区別してゲノムDNAといえるかもしれません。また、ウイルスが感染しいて、染色体以外にDNAが存在する時、両者を区別するのにそういう表現ができると思います。

Qなぜアルカリ土塁金属と言うのですか?

塾でアルバイトで講師をしているのですが生徒に次のような質問を受けました。

“1族はアルカリ金属、2族はアルカリ土類金属、なぜ“土類”なの???”

という質問を受けました。僕にはなぜだか分りませんでした。
応用化学の友達に聞いたのですが聞いたことあるけど覚えてないとの事でした。
誰か語源を教えて下さい。お願いします。

Aベストアンサー

「アルカリ土類金属」は、英語の "Alkaline Earth Metals" の和訳です。

では、「何故 Earth なのか?」の答えが、参考URLにあります。

ざっと和訳すると、

  19世紀以前では、非金属で水に溶けず、火によって性質が変わらないものを
  「土(earth)」と呼んでました。「アルカリ」に似ている「土」は「アルカリ土」
  と呼ばれ、アルカリ土を構成する金属酸化物を「アルカリ土類金属」と
  呼んでいました。

という感じですか。

参考URL:http://www.an.psu.edu/rxg1/pt1999/group_2.html

Qアルコール沈殿(エタ沈)について

質問させてください。
いまDNAの勉強中なのですが、
DNA溶液にアルコールを加えると沈殿するのはなぜですか?
いろいろ調べても、その理由まで書いてあるものがないので
どうか回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

最近書き込んだものがありますので、ご参考になれば。

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2973525.html


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