DNAの塩基をA、C、G、Tの4種類で表すとき、連続した塩基3個の配列で表現できる最大の情報量はどれか。

解説

DNAの塩基はアデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、チミン(T)の4種類です。連続した3個の塩基配列（トリプレットコドン）で表現できる情報量の最大値は、各塩基位置に4種類のいずれかの塩基が入る可能性があるため、4を3回掛け合わせる（4の3乗）ことで求められます。したがって、4 × 4 × 4 = 64 が最大情報量となります。

選択肢ごとの解説

• 1. この値は塩基の種類数（4）と塩基配列の長さ（3）を単純に足し合わせたものです（4+3=7）が、情報量は組み合わせの数で決まります。正しくは：情報量を計算するには、各位置における可能な選択肢の数を掛け合わせるべきです。選びやすい理由：塩基の種類数と配列の長さを足し算で処理してしまう間違いから生じる可能性があります。混同注意：算術演算の種類（加算と乗算）
• 2. この値は塩基の種類数（4）、塩基配列の長さ（3）を単純に掛け合わせたものです（4×3=12）。情報量は指数関数的に増加します。正しくは：情報量は、種類数を配列の長さで累乗して計算します。選びやすい理由：単純な乗算で情報量を求めようとする誤解から生じる可能性があります。混同注意：組み合わせの計算方法（累乗と単純な掛け算）
• 3. この値は2の5乗（2^5）ですが、DNAの塩基は4種類であり、3個の連続した配列の情報量を問われています。DNAの塩基の種類数は4、配列の長さは3であるため、4の3乗で計算する必要があります。正しくは：塩基の種類数4を基数とし、配列の長さ3を指数として計算します。選びやすい理由：二進数の情報量計算（2の累乗）と混同し、塩基の種類数を誤って2と認識したり、指数を誤ったりする可能性があります。混同注意：塩基の種類数と二進法の基数、または塩基の種類数と配列の長さを混同する。
• 4. 正解。DNAの塩基はA、C、G、Tの4種類です。3個の連続した塩基配列で表現できる情報量の最大値は、各位置に4種類の塩基が入るため、4 × 4 × 4 = 4^3 = 64 となります。
• 5. この値は3の4乗（3^4）です。これは、もし塩基の種類が3種類で、配列の長さが4だった場合の計算結果ですが、問題文では塩基の種類が4種類で、配列の長さが3個と指定されています。正しくは：塩基の種類数4を基数、配列の長さ3を指数として計算します。選びやすい理由：基数と指数を誤って入れ替えて計算してしまう可能性があります。混同注意：塩基の種類数と配列の長さを混同して、累乗計算の基数と指数を間違える。

国試ポイント

この問題は、DNAの基本構造（塩基の種類）と、組み合わせ論における情報量の計算方法（累乗の概念）を理解しているかを問うものです。特に、塩基の種類数と配列の長さから、可能な組み合わせの総数を正確に算出できる能力が重要です。

混同注意

塩基の種類数（4）と配列の長さ（3）を単純に足し合わせたり（4+3=7）、掛け合わせたり（4×3=12）する間違い。また、二進数の情報量計算（2の累乗）と混同したり、基数と指数を入れ替えたりするミスも考えられます。

次に同じ論点が出たら

同様の問題が出題された場合、まず『情報源の種類数（この場合は塩基の種類数）』を確認し、次に『情報の長さや組み合わせる回数（この場合は塩基配列の長さ）』を確認します。その後、『種類数の長さ乗』で計算できるかを判断します。

関連知識

トリプレットコドン、遺伝暗号、情報理論の基礎、順列・組み合わせの計算。