遺伝子分野（生物基礎範囲）の講義です。

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
真核生物の転写について講義します。

問題：転写において、ＤＮＡを鋳型にしてＲＮＡを合成する酵素を何というか。
答え：ＲＮＡポリメラーゼ（別名：RNA合成酵素）

＊より詳しい講義（転写・翻訳の方向性にも言及している）はこちら↓
   • 転写と翻訳の方向性【セントラルドグマ】　高校生物  
＊動画中に口走ってしまったDNAヘリカーゼという用語は基本的に覚えなくてよいです。DNAヘリカーゼは、DNAの複製や、転写の過程で登場する、DNAを巻き戻す酵素です。高校生は知らなくて良い事ですが、転写では、まず、TFⅡHという基本転写因子がそのヘリカーゼ活性によってDNAを開裂させます。その後は、RNAポリメラーゼ自身がDNAをほどきながら転写反応を進めていきます（すなわち、RNAポリメラーゼは、まず部分的にDNAの二本鎖をほどき、RNAを合成し、さらにDNAを再び二重らせんにもどす作業を行いながらDNA上を進行していきます）。
＊図は雑に描いています。必ず資料集等の図も確認してください（たとえば、正確には、二本鎖DNAが部分的にほどけている場所は、RNAポリメラーゼの内部にあります。上に貼った詳しい講義の方も参考にしてください）。

●DNA→RNA→タンパク質のように情報が『一方向的に』流れるという原則をセントラルドグマという。筆記で聞かれた時は、『一方向的に』というキーワードを入れて答える。セントラルドグマは、「中心命題」「中心教義」という意味で、ドグマというのはちょっと宗教っぽい用語である。まあ、「生命に関する非常に重大な原則」みたいなイメージである。DNAの二重らせん構造を発見したクリックが命名した。
なお、余談だが、クリックは、すでにセントラルドグマの例外を予言していた。彼はRNAの塩基配列情報からDNAの塩基配列情報へ情報は流れ得ると考えた。実際、その予言は的中した。RNAを鋳型にDNAを合成する特殊な酵素、『逆転写酵素』が発見されている。なお、現代においても、「一度タンパク質に入った情報はもう外へ出ることはない」というクリックの主張については、例外は見つかっていない。タンパク質のアミノ酸配列情報に翻訳された遺伝子の暗号（塩基配列情報）は、もうタンパク質から出ていかない。アミノ酸配列情報が塩基配列情報に戻る『逆翻訳』は地球に存在しないのである（複数のコドンが同一のアミノ酸を指定していることから、当然であろう）。
●DNAの鋳型鎖の塩基とRNAの塩基は相補的な関係になっていることに注意（DNAがAならRNAはU、DNAがTならRNAはA）。しかし１対１対応なので、本質的な情報は変わっていないことに注意。犬の写真を白黒反転コピーさせても犬の写真とわかるようなものである。
★DNAのRNAとの違い
①DNAは２本鎖の二重らせんだが、RNAは（ふつう）一本鎖である。
②DNAの塩基はA,T,G,Cだが、RNAの塩基はA,U,G,Cである。　
語呂「RNAとDNAはチがウ！チ（ミン）がウ（ラシル）！TがU！」
③DNAの糖はデオキシリボースだが、RNAの糖はリボースである。
●スプライシングで除かれる領域をイントロンという。イントロンがあることで、真核生物は選択的スプライシングが可能になり、遺伝子発現の融通がきくようになる。
しかし、見方を変えれば、イントロンの除去はせっかくつくったRNAを捨てるということであり、資源の無駄になる。また、イントロンがある分、DNA合成が面倒になる。
もともと全ての生物がイントロンをもっていたが、原核生物は、イントロンという無駄を省き、素早く増殖する方に進化の戦略の舵を切ったのだという説がある。
もしかしたら、イントロンは、寄生性の動く遺伝因子が由来なのかもしれない。
イントロンの由来については、結論が出ていない。
●スプライシングのとき、同じ遺伝子から転写されたRNAでも、異なるエキソンがつなぎ合わされて、異なるmRNAがつくられることがある。これを選択的スプライシングといい、この仕組みにより、1つの遺伝子から複数のタンパク質を合成することができる（選択的スプライシングの利点としてよく問われる）。
＊人の遺伝子は２００００程度しかないのにもかかわらず、遺伝子数以上のタンパク質が合成されているのは、選択的スプライシングが原因の一つであると考えられている。
●スプライシングは転写と組み合わさって起きる。多くの場合、スプライシングに関する反応は、ｍRNA前駆体の合成途中で開始されることが知られている（ただし、エキソンとイントロンの境界の目印付けは転写と同時に行われるが、実際のイントロン除去は後で起こる）。
●RNA内の塩基配列がスプライシングの起こる場所を決めている（イントロンとエキソンの境界にｍRNA前駆体中でスプライシングが起きるべき正確な位置を示す塩基配列が存在する）。
●選択的スプライシングは活性化因子と抑制因子（いずれもタンパク質）によって調節されている。これらのタンパク質がRNAに結合することで、特定の位置でのスプライシングが活性化されたり抑制されたりする。
●Amanita phalloides（タマゴテングダケ）のつくるアマニチンというペプチドはＲＮＡポリメラーゼと特異的に結合し、ＤＮＡからＲＮＡを転写する営みを阻害する。アマニチンの毒性は５０％の致死率を持つ。それほど転写は生命にとって欠かせない現象である。　


Ｑ．ＤＮＡを合成するのはＤＮＡ合成酵素（タンパク質でできた酵素）で、ＤＮＡ合成酵素の遺伝子はＤＮＡにある。いったい、ＤＮＡとタンパク質、どちらが地球上に先にあらわれたの？
A.これは多くの生物学者を悩ませたニワトリと卵問題である。実は、ＲＮＡが遺伝子の本体と触媒の機能を同時にもっていたらしいことが明らかになっている（触媒作用をもつRNAをリボザイムという）。そのような、ＲＮＡが遺伝子の本体（今はＤＮＡが遺伝子の本体である）と生体触媒（今はタンパク質でできた酵素が生体触媒として使われている）の両方を担っていたと思われる大昔の世界をＲＮＡワールドとよぶ。ちなみに、リボソームの翻訳の活性は、ｒＲＮＡの部分にあることがわかってきた。多くのＲＮＡが、タンパク質のように、細胞内で触媒として（酵素として）はたらいている可能性がある。現在、機能が未知のＲＮＡも続々発見されている。ＲＮＡはＤＮＡとタンパク質のただの仲介役ではないことがわかったのだ。

Ｑ．なんでコドンは３文字なの？
A.わかっていないが、２文字の塩基では２０種類のアミノ酸を指定しきれない（塩基は４種類ある。塩基２つの並びでは４×４＝１６種類のアミノ酸しか指定できない）ので、コドンは３文字ではないかと予想されていた（ビッグバン理論で有名なガモフによって予測されていた）。

●ＤＮＡやＲＮＡの鎖には方向性があり、3'末端にしか新しいヌクレオチドが付加されない。ｍＲＮＡも、3'末端が伸長することで合成される。
●ＤＮＡの鋳型鎖を『アンチセンス鎖』、非鋳型鎖を『センス鎖』という。センスとは意味がある、という意味だが、ｍＲＮＡの配列とセンス鎖の配列が同じ（ただしＵはＴになっている）であることからそう呼ばれる（しかし少なくない遺伝学者は誤った用語の使い方をしているのも事実である）。遺伝子を人に示す際は、ふつう非鋳型鎖（センス鎖）の塩基配列を示す。

●真核生物において、転写の結果できる未成熟なｍＲＮＡをｍＲＮＡ前駆体と呼ぶことがある。ｍＲＮＡ前駆体はスプライシングなどのいくつかの処理を受け、成熟ｍＲＮＡになってから核外へ出る。

#生物基礎
#セントラルドグマ
#転写

BIOLOGY

転写 　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
DNAの長さを求める問題について講義します。
●DNA(デオキシリボ核酸)は、糖(ＤＮＡに使われている糖はデオキシリボース)・リン酸・塩基（A,T,C,G）からなるヌクレオチドが多数つながってできた高分子化合物である。
＊ヌクレオチド：塩基・糖・リン酸が結合したもの。


発展問題：ヌクレオチドがN個あるDNAは、最大何個のアミノ酸を指定できるか。なお、このDNAの全領域が遺伝子であり、アミノ酸を指定していると仮定する。

答え：ヌクレオチド対の数は（1/2）N対。つまり塩基対の数も（1/2）N対。
２本あるDNAのうち片方の鎖が転写の際の鋳型になるので、転写される全ての塩基の数は（1/2）N個。３個の塩基で１個のアミノ酸を指定するので、このDNAが指定できるアミノ酸は
（1/６）N [個]・・・答え


＊分子量（相対分子質量）は、厳密には、「構成元素それぞれについて明示された核種組成（原子核の組成）をもつ物質の平均分子質量を標準核種１２Cの分子質量を１２として相対的に表した量」を言う。重さとは異なる。念のため。


0:00 問題文と簡単な方針
1:31 塩基対数を求める
4:11 塩基対数に塩基対間の距離をかける
4:48 単位に注意する
5:34 なぜ塩基対の数から１を引かないのか
7:24 まとめ


#生物基礎
#高校生物
#DNA

DNAの長さを求める計算問題　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
遺伝子突然変異（欠失・挿入・置換）、染色体突然変異（欠失・重複・転座・逆位）について講義します。

問題：遺伝子突然変異を３つ答えよ。
答え：欠失、挿入、置換

問題：遺伝子領域に起きた塩基の欠失や（①）では、（②）が起きてしまう場合がある。（②）とは、コドンの読み枠がずれてしまうような現象である。空欄を埋めよ。
答え：①挿入②フレームシフト

問題：遺伝子突然変異における１塩基の挿入や欠失が、異常なタンパク質を作り出してしまうことが多いのはなぜか。
答え：フレームシフトが起こり、指定するアミノ酸が大きく変化してしまうことがあるから。

問題：染色体突然変異を４つ答えよ。
答え：欠失・重複・転座・逆位


●遺伝子突然変異：DNAの塩基配列に置換（ちかん）・欠失（けっしつ）・挿入（そうにゅう）などの変化が生じて起こる突然変異。　 
例 ）鎌状赤血球貧血症（塩基の置換によって、ヘモグロビンβ鎖の６番目のグルタミン酸がバリンに変化している）
●鎌状赤血球貧血症（かまじょうせっけっきゅうひんけつしょう）は、赤血球が三日月状に変形し、毛細血管が詰まったり、溶血したりしてしまう疾患である。致死的な疾患である。しかし、鎌状赤血球貧血症の原因遺伝子と正常遺伝子をもつヒト（ヘテロ接合体のヒト）は、マラリアに抵抗性を持つ（マラリア原虫が赤血球中で繁殖しにくい）ので、アフリカでは、鎌状赤血球貧血症の原因遺伝子の遺伝子頻度が比較的高く保たれている（マラリアは、蚊の吸血によって宿主の血液に入り、まず肝臓に移動するが、やがて赤血球に侵入する）。
＊鎌状赤血球貧血症の原因遺伝子と正常遺伝子をもつヘテロ接合体のヒトは、通常は健康であるが、長期間血中の酸素濃度が低下すると鎌状赤血球貧血症の症状が出る。
●１塩基の挿入や欠失は深刻な影響を及ぼすことが多い。フレームシフト（コドンの読み枠がずれる）が起きるからである。
●遺伝子突然変異によって終止コドンが生じてしまうと、異常に短いポリペプチドが生じてしまう（よく問題で登場する設定である。問題の途中で、配列に変異が起きたら、必ず終止コドンが生じていないか確認すること）。
●コドンの３文字目が別な塩基に置換しても、同じアミノ酸を指定することが多い（アミノ酸を変化させない置換を同義置換という）。
●一般に、イントロン領域に置換が起こった場合は、生じるポリペプチドに変化が生じない（イントロン領域はスプライシングで取り除かれるから）。
●タンパク質の重要でない部位に変異が起こった場合、変異が起こってもタンパク質の機能に変化が現れない場合がある。
●染色体突然変異：染色体の形や数に異常が生じたために起こる突然変異。欠失（一部が欠落する）・逆位（配列順序が逆になる）・重複（１つの遺伝子座が直列に並んだ二つ以上の遺伝子座に変化する）・転座（染色体の一部が他の部分に位置を変える）などがある。
●よく参考書等に載っている染色体突然変異の図に縞々があるのは、ショウジョウバエの唾腺染色体を想定しているからです。そして、唾腺染色体では体細胞染色体対合が観察されます。
● 一般に、染色体や核酸分子の一部に生じる変化を突然変異と呼ぶ。
●高校では、塩基配列レベルの突然変異を遺伝子突然変異、染色体規模の突然変異を染色体突然変異というが、あまり厳密な言い方ではない。染色体突然変異は、染色体の欠失、重複、転座、逆位を指して、ふつうに使うが、遺伝子突然変異とは普通言わず、単に挿入、欠失、置換などと言うことが多い。
●双翅目の唾液腺に見られる巨大な染色体を唾腺染色体という。唾腺染色体の著しい特徴は次の通り。
(1)通常の染色体の約200倍の大きさである。
(2)細胞の分裂を伴わずに、染色糸がつぎつぎ繰り返し複製され、さらに分離せず対合したままの状態になっている。
(3)ほとんど全長にわたって縞々模様がある。帯は染色体の部分的な欠失・逆位・重複・転座などを調べる標識になる。
(4)キイロショウジョウバエの多糸染色体は、約5000の縞々をもっている。この縞一つが，一つの遺伝子に対応するのではないかという説もある。
(5)2本の相同染色体どうしが対合をしている。理由は不明。たとえば、ユスリカ(2n＝8)では4本の染色体が認められる。
唾腺染色体の縞の1個またはいくつかが著しくふくらんでいることがあり、多糸性の巨大染色体におけるこのようなふくらみをパフという。パフでは転写が活発に起こるとされ、さらに、パフのできる位置は成長段階ごとに異なるので、時期によって発現する遺伝子が変化すると言う、選択的遺伝子発現の根拠となる。
どうして唾腺染色体がこのような性質を持っているかは、活発なタンパク質合成に有利、という説もあるが、未だ明らかになっていない。
●ショウジョウバエでは、唾腺染色体が対合しているので、たとえば欠失があれば、それのない相手の染色体が突出することになる。このように、唾腺染色体は、細胞学に多大な貢献をした。
●逆位の構造は様々ある。今回の動画より簡単なループもある。ループの中にループができたり、今回の動画のように重なり合ったループができたりすることもある。
●この動画はショウジョウバエについて主に話しています。ヒトの疾患に関する様々な突然変異については、様々な知見が存在しますので、医学部に進学される方は、大学で学んでいただければと思います。
●１９世紀後半、物理学の進展により、地球の歴史に対して知見が深まりつつあった。困ったことに、その歴史は生物学者の予想より浅すぎた。生物学者は（進化がダーウィンの言うとおりに進むとしたら、）進化の速度があまりに速すぎると考えた。
そこで、何か「突然の、急激な変化」が生物に起こるのではないか？と言う考えをもつ生物学者が現れ始めた。
オランダの植物学者ド・フリースは、アムステルダムの郊外の荒れた草地に、アメリカ原産のオオマツヨイグサを見つけた。ド・フリースは、あるオオマツヨイグサが、他のものと大きく外観が異なる「変わりもの」であることに気付いた。彼はその「変わりもの」を自分の庭に持ち帰って研究し、「変わりもの」に『突然変異体(mutant)』の名を与え、突然変異説(mutation theory)を提唱した。ド・フリースは『突然変異(mutation)』という概念を明確にした。mutationはラテン語の「変化」に由来する（ただし、彼がオオマツヨイグサで観察したのjは、遺伝子突然変異ではなかった。しかし、突然変異説は、彼の名前を不朽にした）。
なお、ダーウィンも、連続しない突飛な変異を論じている。彼は『種の起源』の中でそれを「変わりもの」と呼んでいる。
●ちなみに、関係ないが、ド・フリースの同僚にファント・ホッフがいる。ファント・ホッフはド・フリースとの会話から浸透圧に興味を抱き、浸透圧の大きさを表す式、ファント・ホッフの式を示した。（Π＝ｃRT：Πは浸透圧、ｃはモル濃度、Ｒは気体定数、Ｔは温度）

0:00 はじめに
0:16 遺伝子突然変異（欠失・挿入・置換）
3:17 染色体突然変異（欠失・重複・転座・逆位）

#高校生物
#遺伝子突然変異
#染色体突然変異
#突然変異

遺伝子突然変異と染色体突然変異　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
放射性チミジンを用いた細胞周期に関する実験についてわかりやすく講義します。

続きはこちらです。
   • 放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡②　高校生物基礎発展  

動画を③まで見てから解いてください。

（３）標識してから１２時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
S期の長さを求めよ。

解説・答え
（１）で見たように、標識されてから五時間後に、標識時S期の先頭にいた細胞（＝S期の終わりにいた細胞）がM期に入った。
（その後、（2）で見たように、M期の全ての細胞が標識された細胞で占められるようになり、つまりM期の細胞の100%が標識された細胞で占められるようになり、さらに、）標識してから十二時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
どうして減り始めたのかというと、標識時、S期の最後尾の細胞（＝S期に入ったばっかりだった細胞）がM期に入ったからである。（S期の最後尾であった細胞より、後ろの細胞は、標識されていない）。
つまり、放射性チミジンを加えた時、ギリギリS期に入っていなかった標識されていない細胞が、M期に突入し始める時がきたのである。
S期の先頭にいた細胞がM期に入ったのが五時間後。（その後、標識された細胞が後に続く）
S期の最後尾にいた細胞がM期に入ったのが十二時間後。（その後、S期にまだ入っていなかったので標識されなかった細胞が後に続く）
S期の長さは、先頭の細胞がM期に突入した時間と、最後尾の細胞がM期に突入した時間との時差である。
したがって、12-5=7時間がS期の長さである。
答え:7時間

（４）細胞周期全体の長さが１９時間であった。G 1期の長さを求めよ。

解説・答え
今まで求めた時期の分を細胞周期全体から引けばよい。
19-5-3-7=4
答え:４時間

noteに簡単な図があります。
https://note.com/yaguchihappy/n/n191308c58e3d#deb4f9ec-2909-4d68-87b1-349da5256d31



#体細胞分裂
#生物基礎
#細胞周期

放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡①　高校生物基礎発展

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
真核生物の翻訳 ・リボソーム・タンパク質の合成について講義します。
「本屋はそもそも淡白（翻訳、リボソームがタンパク質合成）」
わけわからん語呂ですね。すみません。正直に、『m RNAの塩基配列情報をタンパク質のアミノ酸配列情報に翻訳する』と理解した方が早いです。

●翻訳の流れ（ｍRNAの塩基配列情報をタンパク質のアミノ酸配列情報に『翻訳』する）
＊スプライシングによって、イントロン部分が除去された（エキソン部分が連結された）ｍRNAのみが核の外へ出ることができる。スプライシングについては後述する。
① mRNAにリボソーム（タンパク質合成の場）が付着する。
＊AUGが開始コドンである。開始コドンとなるAUGからアミノ酸の連結が開始される。
② mRNAのコドンに対応するアミノ酸と結合したtRNAが、アンチコドンの部分でmRNAのコドンと結合する。
③tRNAによって運ばれてきたアミノ酸が、伸長中のポリペプチドとペプチド結合する。
＊ポリペプチド鎖のC末端が、ｔRNAに結合したアミノ酸のアミノ基とペプチド結合をつくる（合成されているポリペプチドは、リボソームから遠い方がN末端になっている）。
＊リボソームがmRNAの上を5’→3’方向（語呂「ゴミ方向」）に移動しながら②、③の過程が繰り返され、特定のタンパク質が合成されていく。
⓸リボソームが終止コドンのところまで来たら翻訳終了である（リボソームはｍRNAから離れる）。
終止コドンが翻訳終了を指示している。
●AUGは開始コドンであり、同時に、メチオニンを指示している。メチオニンを指定するだけでなく「ここからタンパク質の合成を始めろ」という暗号にも使われている。長いｍRNA上における、翻訳開始位置の目印になっている（なお、メチオニンを指定するだけのAUGと、開始コドンとして使われるAUGを、リボソームに区別させる仕組みも存在するが、高校生物では習わない）。
語呂「恋は８月（AUGust）に始まる（AUG、開始コドン）」
●　UAA、UGA、UAGは終止コドンである。
語呂「うああ、うあぐ、うがあ（ＵＡＡ、ＵＡＧ、ＵＧＡ）」


問題：リボソームが、ｍＲＮＡの情報通りにアミノ酸をつなげてタンパク質を合成することをなんというか。
答え：翻訳


●1978年、ロンドンに亡命していたブルガリア人ジャーナリスト、マルコフは、当時共産主義国家であったブルガリアに対し批判的な記事を書いていた。ある日彼は通りすがりの男に傘で突かれた。マルコフはその２日後に死亡した。その後、マルコフの脚には小さな弾が撃ち込まれているのが発見された。その弾の中には猛毒リシン（アミノ酸のリシンとは別の物質）が入っていた。リシンはリボソームを不活性化する（リボソームの構成成分であるｒＲＮＡから特定のアデニンを除去することで不活性化する）。
●理系の人のための補講（転写・翻訳の方向性）→http://koukouseibutsuhappy.blogspot.jp/2016/01/blog-post_28.html

●ｍＲＮＡの寿命も厳密に制御されていることがわかっている。ｍＲＮＡは何度も使いまわせるが、寿命があり（キャップやポリＡテールが関係すると考えられています。高校範囲外）、その種類ごとに細胞内での分解速度が異なる。
●DNA→RNA→タンパク質のように情報が『一方向的に』流れるという原則をセントラルドグマという。筆記で聞かれた時は、『一方向的に』というキーワードを入れて答える。
●セントラルドグマは、「中心命題」「中心教義」という意味で、ドグマというのはちょっと宗教っぽい用語である。まあ、「生命に関する非常に重大な原則」みたいなイメージである。DNAの二重らせん構造を発見したクリックが命名した。
なお、余談だが、クリックは、すでにセントラルドグマの例外を予言していた。彼はRNAの塩基配列情報からDNAの塩基配列情報へ情報は流れ得ると考えた。実際、その予言は的中した。RNAを鋳型にDNAを合成する特殊な酵素、『逆転写酵素』が発見されている。なお、現代においても、「一度タンパク質に入った情報はもう外へ出ることはない」というクリックの主張については、例外は見つかっていない。タンパク質のアミノ酸配列情報に翻訳された遺伝子の暗号（塩基配列情報）は、もう出ていかない。アミノ酸配列情報が塩基配列情報に戻る『逆翻訳』は地球に存在しないのである（複数のコドンが同一のアミノ酸を指定していることから、当然であろう）。
●リボソームはｒRNAとタンパク質からなり、膜で包まれていない。ｒＲＮＡの部分に主な触媒活性があるらしいことがわかっている。すなわち、ｒRNAはリボザイム（酵素活性をもつRNA）である。



Ｑ．ｔＲＮＡって何？
A.アミノ酸をリボソームまで運んでくるＲＮＡのこと。「運んでくる」というが、実際には、ｔＲＮＡにはアンチコドンとよばれるｍＲＮＡのコドンと相補的にくっつく３塩基があり、そのアンチコドンと運んでいるアミノ酸が対応している。たくさんの種類のｔＲＮＡがｍＲＮＡにぶつかり（ｔＲＮＡはたくさんの種類があり、それぞれ運んでいるアミノ酸、アンチコドンが違う）、コドンとアンチコドンが対応すれば、そこで一時的にｍＲＮＡとｔＲＮＡが結合する（相補的な塩基同士の水素結合が起こる）。その瞬間を見極めて（どのようにかは研究中）リボソームがアミノ酸同士を結合させる。アミノ酸が長くつながったものがタンパク質である。（ただ、実際は、ｔRNAが正しいアミノ酸をリボソームまで運搬する仕組みは完全には解明されていない）

＊なお、ヒトにおいて、CCCのコドンに対応するアンチコドンは、動画のようなGGGではなく、AGGである。このように、コドンの三文字目の塩基と、アンチコドンの一文字目の塩基の間には、相補的ではない結合が結ばれる場合が多いことが知られている（ゆらぎ仮説）。高校範囲ではないので高校生は気にしなくて良い。
ゆらぎ仮説について:コドンとアンチコドンは、完全な１対１対応をしていない。１つのアミノ酸に２種以上のコドンが対応している場合（たとえばUUUとUUCはどちらもフェニルアラニンを指定している）、しばしば、１種類のtRNAが複数のコドンを認識する。コドンとアンチコドンが結合する際、コドンの3字目(3' 末端)の塩基とアンチコドンの1字目(5' 末端)の塩基との結合には「ゆらぎ」があり、塩基の相補性を無視して結合する（たとえばGーU）ことがある。たとえば3'AAG5'のアンチコドンをもったフェニルアラニンを運ぶtRNAが、２種類のコドン（5'UUU3'、5'UUC3'）に対応することがある。以上のような仮説をゆらぎ仮説といい、すでに実証されている。どのような種類のtRNAをもつか（何種類のアンチコドンを使用しているか）は、生物種によって異なる。

さらにパワーアップしたい人は、原核生物の転写・翻訳について復習しておきましょう。 

#生物基礎
#高校生物基礎
#翻訳

翻訳　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
放射性チミジンを用いた細胞周期に関する実験についてわかりやすく講義します。

前回までの講義はこちらです。
①
   • 放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡①/③　高校生物基礎発展  
②
   • 放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡②/③　高校生物基礎発展  

追加問題（動画を③まで見てから解いてください）
（３）標識してから１２時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
S期の長さを求めよ。

解説・答え
（１）で見たように、標識されてから五時間後に、標識時S期の先頭にいた細胞（＝S期の終わりにいた細胞）がM期に入った。
標識してから十二時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
どうして減り始めたのかというと、標識時、S期の最後尾の細胞（＝標識時にS期に入ったばっかりだった細胞）がM期に入ったからである（この次にM期に入る細胞は標識されていない）。
S期の先頭にいた細胞がM期に入ったのが、（２）の動画で見たように五時間後。
S期の最後尾にいた細胞がM期に入ったのが十二時間後（この後、S期にまだ入っていなかったので標識されなかった細胞が後に続くので、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始める）。
S期の長さは、先頭の細胞がM期に突入した時間と、最後尾の細胞がM期に突入した時間との時差である。したがって、12-5=7時間がS期の長さである。
答え:7時間

（４）細胞周期全体の長さが１９時間であった。G 1期の長さを求めよ。

解説・答え
今まで求めた時期の時間を細胞周期全体にかかる時間から引けばよい。
19-5-3-7=4
答え:４時間

noteに簡単な図があります。
https://note.com/yaguchihappy/n/n191308c58e3d#deb4f9ec-2909-4d68-87b1-349da5256d31



#体細胞分裂
#生物基礎
#細胞周期

放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡③/③　高校生物基礎発展

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
染色体・DNA・遺伝子・ゲノムについて講義します。
問題：ゲノムには、非遺伝子領域を（①含む　②含まない）。
答え：①含む
*非遺伝子領域もゲノムに含むことに注意しよう。

問題：ヒトのゲノムに含まれる遺伝子数と、ヒトのゲノムサイズに近い値を、それぞれ選べ。
①２００００個　　②３０億塩基対　　③４６本　　④６０兆個
答え：遺伝子数：①　　ゲノムサイズ：②

問題：人の体細胞には何セットのゲノムがあるか。
答え：2セット

＊申し訳ありません。鳥（ウズラ）の声や、魚の水槽の音が入ってしまっています。字幕を作ってあるので、活用してください（字幕[CC]ボタンで出ます）。

●遺伝子領域の数は、何を遺伝子と呼ぶかによって変わるが、高校では、ヒトの遺伝子領域の数は約２万領域と覚えておこう。
●難関大を受ける人は、タンパク質をコードしていない遺伝子があることにも注意しなければならない。r RNAやt RNAの遺伝子などである。
●ゲノムは、遺伝子領域も非遺伝子領域もすべて含む用語だと言うことを知っておこう。分子遺伝学の本質に比べればつまらないことだが、模試や定期テストで超よく出る。
●ヒトの２００００の遺伝子は、すべて転写されているわけではなく、その細胞に必要なタンパク質をコードする遺伝子のみが転写・翻訳されている（すなわち「発現」している）。
＊発現する遺伝子は、細胞の種類、時期などによって異なる。どのように上手に発現する遺伝子の種類が調節されているのか、詳しい研究が進んでいる。
＊たとえば、眼の水晶体の細胞ではクリスタリン遺伝子が発現するが、インスリン遺伝子は発現しない。すい臓の細胞ではクリスタリン遺伝子は発現しないが、インスリン遺伝子が発現する。
選択的遺伝子発現に関して、noteに詳しく記してある。
https://note.com/yaguchihappy/n/nbafc751a80ab
＊その、遺伝子のオン、オフに、DNAが巻き付いているタンパク質（ヒストンというタンパク質）が関わっている。ぎゅっとDNAがタンパク質に強く巻き付けばその領域にある遺伝子の転写は起きにくい。緩めば起きやすい（本当はもっと複雑である。大学で学ぶ）。
●46本ではない数の染色体を体細胞にもつ人はたくさんいます。人の間であっても、染色体数は一種の個性です。大学の教科書、高校の教科書に従って講義していますので、ご容赦ください。
●非遺伝子領域から、小さな、役割未知のRNAが頻繁に転写されているらしいことがわかっている。高校生は覚えなくて良い。
また、無意味の領域がたくさんあることで、DNAの挿入による遺伝子の破壊（実は、動く遺伝子が知られている）を防いでいるという説もある。影武者が大量にいれば、殿様が破壊される確率は下がるだろうという理屈である。
●ゲノムgenomeとは、生物のもつ全染色体あるいはそこに含まれる全遺伝情報のことで、古くは配偶子に含まれる染色体あるいは遺伝子の全体を呼称する語として使われてきた。ゲノムは、遺伝子geneと、染色体chromosomeを合体させた造語である（geneと、全体を表す-omeをくっ付けたという説もある）。
●ゲノムの大きさ(一倍体の染色体ひとそろいに含まれるDNAの長さ)は、生物種によってさまざまである。
●複雑な生物を形づくるには、より多くの遺伝子が必要そうに一見思える。
確かに、ゲノムの大きさと、生物の見かけの複雑さには、大ざっぱな相関関係がある。
しかし、大ざっぱな相関はあるものの、完全な相関とはほど遠い。 
体の複雑さが同じくらいに見えるのに、ゲノムの大きさがまったく違う生物も多い。（ たとえば,ショウジョウバエのゲノムはバッタの約25分の 1であり、イネのゲノムはコムギの約40分の1である。これだけを見ても、ゲノムサイズの大きさが体の複雑さをそのまま表しているわけではないということがわかる。）
これらの例が示すように、ゲノムの大きさよりも、むしろ遣伝子数のほうが生物の複雑さとの関係が深い。
それでも、遺伝子数と体の複雑さが比例するとは言い難い。なぜであろうか？その辺の事情は基本的に未解明である（１つの遺伝子から複数のタンパク質を生じさせる選択的スプライシングも関係するだろう）。
●noteにいろいろな生物のゲノムサイズを記した。
https://note.com/yaguchihappy/n/nb431cb2cb3be



0:00 染色体
1:24 遺伝子
5:29 ゲノム
10:42 ゲノムサイズ

#ゲノム
#生物基礎
#高校生物

染色体・DNA・遺伝子・ゲノム　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
コドン表と翻訳について解説します。
語呂「恋は8月Augustに始まる（開始コドンAUG）」
語呂「終わりだあ！うがー、うあー、うあぐ（終止コドンUGA、UAA、UAG）」
※誤字の訂正:2枚目のスライドに「遺伝暗号をとなる」と書いてありますが、正しくは「遺伝暗号となる」です。申し訳ありません。
●その他の講義
遺伝暗号の解読　   • 遺伝暗号の解読　高校生物  
転写　   • 転写 　高校生物  
翻訳　   • 翻訳　高校生物  
転写と翻訳の方向性　   • 転写と翻訳の方向性【セントラルドグマ】　高校生物  
●「コドン表は覚える必要なし」とスライドに書いたが、「大学受験を意識した場合に、開始コドンと終止コドン以外は暗記する必要はないと、僕は考える」という意味で、別にコドン表を覚えることに意味がないと言っているわけではありません。念のため。
●高校生は気にしなくてよいが、実際は、コドンとアンチコドンは、完全な１対１対応をしていない。１つのアミノ酸に２種以上のコドンが対応している場合（たとえばUUUとUUCはどちらもフェニルアラニンを指定している）、しばしば、１種類のtRNAが複数のコドンを認識する。コドンとアンチコドン結合する際、コドンの3字目(3' 末端)の塩基とアンチコドンの1字目(5' 末端)の塩基との結合には「ゆらぎ」があり、塩基の相補性を無視して結合する（たとえばGーU）ことがある。たとえば3'AAG5'のアンチコドンをもったフェニルアラニンを運ぶtRNAは、２種類のコドン（5'UUU3'、5'UUC3'）に対応できる（太字の所にゆらぎがある）。以上のような仮説をゆらぎ仮説といい、すでに実証されている。
●塩基の挿入、欠失は危険である。フレームシフトが起き、コドンの読み枠が変わるからである（特に遺伝子のはじめのほうで挿入や欠失が起き、フレームシフトが起きると、まったくアミノ酸配列の異なるわけのわからないポリペプチドができてしまう）。
一方、置換は比較的安全である。それは、
（１）コドンの３塩基目が別の塩基に変化しても、指定するアミノ酸が変わらないことが多い、
（２）生じるタンパク質を構成するアミノ酸が１つ変化しても、そのタンパク質の機能に変化がないことがあるからである。
また、変異がイントロン領域で起きた場合は生じるタンパク質に変化はない。
さらに、変異によって終止コドンが現れてしまった場合は、極端に短いポリペプチドができてしまう。
以上のような変異の影響を議論する問題は基礎なし生物では超頻出なので、理解しておきたい。

0:00 高校生は遺伝暗号表を暗記する必要はない
0:18 遺伝暗号表（基本）
1:58 開始コドンと終止コドン
3:34 遺伝暗号表は全生物で共通
3:56 遺伝暗号表（発展）
5:11 コドン・アンチコドン・アミノアシルｔRNA

#遺伝子
#遺伝暗号
#生物基礎

遺伝暗号表（コドン表）高校生物・生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
放射性チミジンを用いた細胞周期に関する実験についてわかりやすく講義します。

続きはこちらです。
   • 放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡③　高校生物基礎発展  

前回の講義はこちらです。
   • 放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡①　高校生物基礎発展  


動画を③まで見てから解いてください。

（３）標識してから１２時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
S期の長さを求めよ。

解説・答え
（１）で見たように、標識されてから五時間後に、標識時S期の先頭にいた細胞（＝S期の終わりにいた細胞）がM期に入った。
（その後、（2）で見たように、M期の全ての細胞が標識された細胞で占められるようになり、つまりM期の細胞の100%が標識された細胞で占められるようになり、さらに、）標識してから十二時間後、標識されたM期の細胞の割合が100%から減り始めた。
どうして減り始めたのかというと、標識時、S期の最後尾の細胞（＝S期に入ったばっかりだった細胞）がM期に入ったからである。（S期の最後尾であった細胞より、後ろの細胞は、標識されていない）。
つまり、放射性チミジンを加えた時、ギリギリS期に入っていなかった標識されていない細胞が、M期に突入し始める時がきたのである。
S期の先頭にいた細胞がM期に入ったのが五時間後。（その後、標識された細胞が後に続く）
S期の最後尾にいた細胞がM期に入ったのが十二時間後。（その後、S期にまだ入っていなかったので標識されなかった細胞が後に続く）
S期の長さは、先頭の細胞がM期に突入した時間と、最後尾の細胞がM期に突入した時間との時差である。
したがって、12-5=7時間がS期の長さである。
答え:7時間

（４）細胞周期全体の長さが１９時間であった。G 1期の長さを求めよ。

解説・答え
今まで求めた時期の分を細胞周期全体から引けばよい。
19-5-3-7=4
答え:４時間

noteに簡単な図があります。
https://note.com/yaguchihappy/n/n191308c58e3d#deb4f9ec-2909-4d68-87b1-349da5256d31



#体細胞分裂
#生物基礎
#細胞周期

放射性チミジンを用いた細胞周期の追跡②　高校生物基礎発展

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
DNAの構造について講義します。
語呂「サンタさんダッシュ！慎重に！（3’方向に伸張する）」
●DNAは二重らせん構造をとる（ワトソンとクリックが発見）。2本のヌクレオチド鎖は、相補的な塩基どうし（AとT、GとC）が水素結合によって結ばれて二重らせん構造を形成している。
●DNAを構成する鎖には方向性（3’---5’）があり、逆向きに鎖が配置されないと、塩基同士が正しい水素結合を結べない。
＊五炭糖内の原子位置は、塩基内の原子位置と混同しないように、'をつけて表す。
●グアニンとシトシンは塩基間に水素結合を3つつくる。対して、アデニンとチミンは水素結合を2つつくる。DNA中のGC含量が高いほど、そのDNAの安定性が増すことが知られている。GC塩基対の方がAT塩基対より水素結合の数が多いからである（さらに、GC塩基対の方が、隣接する塩基対との積み重なりによる相互作用が強いことが知られている）
語呂「CGは三次元（"CとG"は"３"本の水素結合で結合）」
●核酸はヌクレオチドの重合体である。ヌクレオチドに含まれる糖の種類によって、２種類（糖にデオキシリボースを使う核酸＝DNAと、リボースを使う核酸＝RNA）に分けられる。RNAにはチミンがなく、ウラシルが含まれる。
＜Ｑ．どうしてＲＮＡではＴの代わりにＵがあるの？…おそらく昔は、生物はＲＮＡを遺伝子の本体として使っていたのであろう（ＲＮＡワールド）。しかし、Ｃはアミノ基を失うとＵになってしまう。そうなると大変で、そのＵが変異の結果生じたＵなのか、もともとあったＵなのか判断できない（修復するのに不都合である）。したがって、生物はＤＮＡを遺伝子の本体に使うようになったのだと考えられている。＞
●糖と塩基の結合物を、ヌクレオシドという。ヌクレオシドには、
アデニンとリボースが結合したアデノシン、
グアニンとリボースが結合したグアノシン、
シトシンとリボースが結合したシチジン、
ウラシルとリボースが結合したウリジン、
アデニンとデオキシリボースが結合したデオキシアデノシン、
グアニンとデオキシリボースが結合したデオキシグアノシン、
シトシンとデオキシリボースが結合したデオキシシチジン
チミンとデオキシリボースが結合したチミジン
などの種類がある。
●ワトソン（二重らせん構造の発見者）は、AとTが結合した形、CとGが結合した形に共通性があることに気が付いた。同時に脳裏に浮かんだのは、すでにわかっていた「シャルガフの規則」だ。AとT、CとGが結合しているのなら、シャルガフの規則は当然である。そして、同時に「このタイプの二重らせん構造は、前に私がちょっと考えていた同じ塩基同士が対を作る場合よりも、はるかに申し分ない複製機構を暗示する」（『二重らせん』ワトソン著より）と語っている。DNAの半保存的複製にも気づいていたのだ。
●生体内では、ほとんどのＤＮＡは『右巻き』の二重らせん構造をとっている（明大で出題）。マンガや映画（博物館ですら）ＤＮＡの右巻き左巻きを適当に描いていることがある。

問題：ＤＮＡ二本鎖のそれぞれの一本鎖が鋳型となり、それぞれに相補的な新しい一本鎖が合成されてもとと同じ二本鎖ＤＮＡが２本形成される複製方式をなんというか。また、そのようなＤＮＡの複製を行う酵素（ヌクレオチドを材料に、ＤＮＡの合成を触媒する酵素）を何というか。
答え：半保存的複製、ＤＮＡポリメラーゼ

問題：ヌクレオチドの重合体を核酸という。さて、糖部分にデオキシリボースが使われている核酸を何というか。なお、この核酸は、生体内で遺伝子の本体として機能している。
答え：デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）

●AとGをプリン塩基、ＴとＣ（とＵ）をピリミジン塩基という。
語呂「プリンはあぐあぐ（ＡＧＡＧ）と食べよ（プリン塩基、ＡＧ）」 
●


#高校生物
#生物基礎
#DNA

DNAの複製①（DNAの構造）　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】
１つの遺伝子のコードするタンパク質に含まれる平均アミノ酸数を求める問題について解説します。
＊ゲノムとは、精子や卵に含まれるDNAすべてを指す（ヒトの場合２３本のDNAに分かれて存在する。ヒトの体細胞には２セットのゲノムがある）。ふつう、「遺伝子数」と言えば、ゲノム１セットに存在する遺伝子の数を指す。
＊細菌などの原核生物のゲノムには、非遺伝子領域はほとんどない。
＊セントラルドグマとは、情報がDNA→RNA→タンパク質へと一方向的に流れるという規則のこと。
＊実際は、ｔRNAの遺伝子やｒRNAの遺伝子など、タンパク質をコードしない遺伝子も存在する。
＊選択的スプライシングにより、１つの遺伝子から複数のタンパク質がつくられる場合もある。
＊１つのタンパク質を構成する複数のサブユニットが、別々の遺伝子にコードされている場合もある。
＊ふつう、ｍRNAには非翻訳領域（翻訳されない領域）がある（リボソームはｍRNAの開始コドンの前に結合し、終止コドンの後にも塩基配列が続く）。また、終止コドンはアミノ酸を指定しない。
＊問題文の生物はヒトをイメージしました（ゲノムサイズ３０億塩基対、遺伝子数２００００）。

転写と翻訳の詳細な流れはこちら（発展生物の内容です）↓
   • 転写と翻訳の方向性【セントラルドグマ】　高校生物  

転写の簡単な講義はこちら（一部発展生物の内容です）↓
   • 転写 　高校生物  

翻訳の簡単な講義はこちら（一部発展生物の内容です）↓
   • 翻訳　高校生物  
   • 翻訳・リボソーム　高校生物基礎  

ゲノムや遺伝子についての講義はこちら↓
   • 染色体・DNA・遺伝子・ゲノム　高校生物基礎  


#遺伝子
#生物基礎 
#高校生物

タンパク質の平均アミノ酸数を求める問題【遺伝子】　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
遺伝情報の発現について講義します。DNAがレシピの原本、RNAがレシピのコピー、タンパク質が完成した料理のようなイメージです。
●タンパク質（protein）は、“最も重要なもの”というギリシア語（proteios）が語源となっている。細胞の乾燥重量のほとんどを占めるタンパク質は、細胞を構成する素材であるだけでなく、機能のほとんどを担っている。
●すべての細胞では、DNAを鋳型にして（DNAの塩基配列を写し取るようにして）RNAの合成が行われている（たとえば、DNAにTTTという配列があったら、合成されるRNAはAAAという配列になる）。これを転写といい、真核細胞では核内で転写が行われている（原核細胞では転写も翻訳も細胞質基質で行われる）。RNAには様々な種類があるが、その中でもタンパク質のアミノ酸配列の情報を持ったRNA（ｍRNAと呼ばれている）は、核の外へ運ばれた後、タンパク質の合成のための、いわば命令書になる（リボソームという構造がｍRNAに結合し、ｍRNAの塩基配列に基づいてアミノ酸をつなげていき、タンパク質を合成する。この生命現象を翻訳という）。たとえるなら、DNAがプラモデルの設計図の原本、ｍRNAがそのコピー（RNAは非常に不安定で、すぐに分解されてしまい、寿命は短い。いわば使い捨てのコピーである）、タンパク質がプラモデルである。生物の体の主成分はタンパク質である。
●　細胞のもつ多数の遺伝子のうち、特定のものが選ばれて発現することを、選択的遺伝子発現という。
＊（一部例外はあるが）すべての細胞は、すべての遺伝子を保持していると考えてよい。しかし、「発現している」遺伝子のパターンは、細胞ごとに異なる（たくさんスイッチを持っているが、一部のスイッチしかONにしないイメージ）。
細胞ごとに発現している遺伝子は異なる。たとえば、
・眼の水晶体の細胞ではクリスタリン遺伝子が発現している。
・皮膚の細胞では、コラーゲン遺伝子が発現している。
・筋細胞ではミオシン遺伝子が発現している。
しかし、水晶体の細胞も、皮膚の細胞も、筋細胞も、すべての遺伝子を持っている（すべてのスイッチを持っている）。しかし、その中の一部の遺伝子しか発現していない（一部のスイッチがONになっていない）。
＊細胞は持っている遺伝子の一部しか発現しないとはいえ、ある細胞が発現している遺伝子をすべて書きだそうとすると、とんでもない数になる。基本的には教科書にある遺伝子しか問われない。
●クリスタリンは水晶体の透明性の維持に重要とされているタンパク質。コラーゲンは動物の皮膚・軟骨などに多量に含まれるタンパク質（コラーゲンは細胞の外側で強靭な繊維を形成する。動物の全タンパク質の中で最も多いのはコラーゲンである）。ミオシンは筋収縮のために必要なタンパク質（ATPを分解しながら、筋収縮にはたらいている）。
●細胞の種類ごとに発現する遺伝子は異なるが、ヒストン（DNAを巻き付けているタンパク質）をコードする遺伝子など、ほぼすべての細胞で常に発現している遺伝子もある。
●一般に、細胞では、時期ごと（成長の段階ごと）に異なる遺伝子が発現している（また、ホルモンなどの作用を受けると、発現する遺伝子が変わることもある）。
●ヒトの遺伝子数約２００００は知っておくこと。
●実際は、インスリンは、ポリペプチドとして合成された後、不要な部分を切り落とされるなどの加工を受けてから働く。以下のnoteで図示している。
https://note.com/yaguchihappy/n/n145c635b0888



Qセントラルドグマって何？
A.…核酸やタンパク質の合成に関し、遺伝情報の流れは一方的であるという基本原理。クリックがセントラルドグマの提唱者である。彼はＤＮＡの二重らせん構造の発見者でもある。彼は、宗教色の強い「ドグマ」（教義、信条：疑う余地のない信念の意味）という語が科学用語として適切か？という問いについて、以下のように述べている。「この新しい仮定は単なる仮説というよりもっと強力でもっと重大だという意味を込めたかった。私は宗教上のあらゆる信念には厳密な意味での裏付けはないと考えているので、この言葉を、世間一般で使われている通りの意味ではなく、自分なりの考えで使ったのである。つまり、もっともらしいが、当時はまだ実験的に証明されていなかった重大な仮説、という意味である」

問題：正しい文を選べ。
①人のＤＮＡでは、ほとんどすべての領域が遺伝子としてタンパク質をコードしている。
②人のＤＮＡでは、タンパク質をコードしている遺伝子領域はほんの数％しかない。
答え：②（遺伝子以外の領域の働きについては未だ研究中である） 





#セントラルドグマ
#遺伝子
#生物基礎

遺伝子の発現（概要）　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
シャルガフの規則を使った難問の解説です。
動画で解説した問題の全文：二本鎖DNAの一方の鎖をX鎖、もう一方の鎖をY鎖とする。X鎖のAの割合は20%、Tの割合は28%、Gの割合は22%だった。
（１）X鎖のCの割合は？
（２）二本鎖全体のGの割合は？
※このような問題では（特に断りがなくても）（１）のように聞かれたらX鎖全体を１００とし、（２）のように聞かれたら二本鎖全体を１００と考えます。

●シャルガフの規則：DNA中に含まれる塩基について、Aの割合とTの割合が等しく、Gの割合とCの割合が等しいという規則。
●DNAの二重らせん構造を発見したワトソンは、二重らせん構造をひらめいた瞬間に、シャルガフの規則を思い浮かべている。
「突然、アデニンとチミンの対が2個の水素結合で連結された形は、グアニンとシトシンが最低2個の水素結合で結合された場合とまったく同じであることに気がついた。アデニンは必ずチミンと対になり、いっぽう、グアニンはシトシンとしか対をつくれないわけだ。ここでにわかに、シャルガフの規則が、ＤＮＡの二重らせん構造を示唆するものとして、ぐんとクローズ・アップされてきた。だが、このこと以上に私を興奮させたのは、このタイプの二重らせん構造は、前に私がちょっと考えていた同じ塩基同士が対を作る場合よりも、はるかに申し分ない複製機構を暗示するということだった。」『二重らせん』ワトソン著より

彼は最後に、DNAの複製様式（半保存的複製）に触れてる。ワトソンとクリックは、二重らせん構造の発見時にすでに半保存的複製の可能性に気付いていた（彼らが論文の最後に残した決め台詞は有名である。「我々が想定したこの特定の塩基の対合からは、遺伝物質の複製をもたらすと考えられる 1 つのメカニズムが直ちに示唆されるが、このことを我々は見逃してはいない。」）。

●伝統的な生化学者であるシャルガフは、「分子生物学」について、「無免許のものが行っている生化学」と揶揄したという。分子生物学者という肩書が広く認められるようになったのは最近のことである。


#DNA
#生物基礎
#シャルガフの規則

シャルガフの規則に関する計算問題　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
体細胞分裂のグラフについてわかりやすく講義します。縦軸・横軸に気を付ければ楽勝です。
語呂「エムの気分。エスは豪勢（M期が分裂期、S期がDNA合成期）」


問題：G１期のDNA量を１とする。①G２期、②M期のDNA量はいくらか。
答え：①、②とも２

問題：観察されたすべての細胞が２００個だった。そのうちM期の細胞は１０個だった。また、細胞周期１周の長さが２０時間だった（細胞集団の数が倍加する時間が２０時間だった）。M期の時期の長さは？
答え：１時間
＊このような問題では、細胞集団は同調分裂していないと考える（それぞれの細胞はランダムな時期にあると考える）。また、細胞周期全体の時間に占めるその時期の長さの割合と、観察された全細胞数に占めるその時期の細胞の数の割合が等しいとしてよい。
つまり、その時期が長いほど、その時期の細胞がよく観察されるだろうとしてよい。
観察された全細胞数：観察されたM期の細胞数＝細胞周期１周の時間：M期の時間
なので、
２００個：１０個＝２０時間：？時間
？＝１時間（実際、現実でもM期は短く、多くの細胞でだいたい１時間程度である）



●細胞周期には間期と分裂期がある。分裂期は前期・中期・後期・終期に分けられ、間期はG1期、S期、G２期に分けられる。
（１）間期
●間期はDNA合成準備期(G1期)、DNA合成期(S期)、分裂準備期(G2期)に分けられる。
間期：（分裂期の終期から→）G１期→S期→G２期（→分裂期の前期へ）
●G１期にはDNA合成のための準備をしている。
●S期にDNAが複製される。
●G2期には分裂のための準備をしている。
＊細胞によっては、G１期から「G０期」という、細胞分裂を休止した状態に移行することもある。ただし、G０期を定義する分子マーカーが確定しておらず、G０期とG１期の一時的な停止を区別することが困難な場合もある。
＊Ｓは「合成期synthetic phase」の頭文字。Gはギャップ（gap）の頭文字。昔はG１、G２期に具体的に何をやっているのかわからず、時間的なギャップがあることだけがわかっていた。今では、G１期にはDNA合成の準備などが、G２期には分裂の準備などが行われていることが明らかになっている。
（２）分裂期
＊分裂期は、前期・中期・後期・終期に分けられる。
分裂期：（間期のG２期から→）前期→中期→後期→終期（→間期のG１期へ）
①前期
●核内の染色体は太く凝集する。核膜が消失する。このとき現れる同形同大の染色体は相同染色体と呼ばれる。
＊ＤＮＡが複製されてできた２つの染色分体（棒状の物質）を姉妹染色分体という。
＊姉妹染色分体は、コヒーシンと呼ばれる巨大な輪のようなタンパク質で、勝手に別れないようになっている。後期に、姉妹染色分体同士の接着が突如、一斉に解消されるのは、（セパラーゼという酵素によって）コヒーシンが分解されるからである。
②中期
●　染色体は細胞の赤道面上に並ぶ。「赤道面」と言えば「中期」！
語呂「チューで赤面（中期、赤道面）」
＊中期では、染色体が赤道面状に並んでいる（さらに、中期では染色体が最も凝集している）ので、染色体数を調べるのに適した時期である。
＊染色体の動原体に紡錘糸（実体は微小管というタンパク質）が結合する。
＊一般に、がん細胞では、体細胞分裂の制御が効かなくなっている（制御を受けず、無秩序に分裂を行う）。抗がん剤であるタキソールは、微小管のチューブリンと結合し、その重合を阻害する（紡錘糸の形成を阻害する）ことにより、がん細胞の細胞分裂を抑制する。
③後期
●各染色体は縦裂面（じゅうれつめん）で分離し、両極へ移動する。
＊２本の複製されたＤＮＡが分かれ、紡錘糸というタンパク質の糸によって両極へ輸送される。Ｘ字のような染色体が裂けてＩ字に戻る。
＊コヒーシンが分解されることで、姉妹染色分体が両極へ移動できるようになる。
＊紡錘糸の働きと染色体の移動の仕組みについては、完全には明らかになっていないが、動原体側の微小管の末端が短縮しながら移動する、パックマン機構などが提唱されている（動原体が微小管を食べているように思えるから）。
④終期
●両極に移動した染色体は、形がくずれ、間期のときの状態に戻る。やがて核膜が現れ、2個の核ができる。終期の途中から細胞質分裂がはじまり、細胞質が二分される。動物細胞はくびれて細胞質が二分されるが、植物細胞は細胞板（さいぼうばん）という構造ができて細胞が二分される。
noteに簡単な図がある。
https://note.com/yaguchihappy/n/n191308c58e3d


●大学内容だが、細胞周期は厳密に制御されており、様々なチェックポイントがある。
・DNA複製が完了していなければ、G２期からM期への進入が阻止される。
・M期において、染色体が紡錘体で正しく配置されていなければ、後期への進入が阻止される。
・G１期において、ゲノムが損傷を受けた場合、S期への進入が阻止される。
・S期の途中でゲノムが損傷を受けた場合、DNAの複製が阻止される。
●細胞周期の長さは細胞によって様々である。２４時間程度の細胞が多いが、たとえば活発に増殖しているリンパ球は５時間程度でその数を倍加させる。
●体細胞分裂による細胞増殖は、生体内で注意深く制御を受けている。
しかし、何らかの原因でそれらの制御機構が壊れ、無秩序に分裂してしまう細胞が現れることがある。そのような細胞を「がん細胞」と呼ぶ（正確には、生体のもつホメオスタシスに支配されず、自律性をもって増殖する細胞を指してがん細胞と呼ぶことが多い）。つまり、がん細胞は、異常な時期に、異常な場所で増殖を繰り返す細胞である。
一般に、がん細胞は、永遠の増殖能を持ち（テロメラーゼが発現している。がん細胞がどのように高いテロメラーゼ活性を獲得するかについての分子機構はあまりわかっていない）、周囲の細胞による制御を受けない（たとえば接触による増殖抑制の効果を受けない）。正常な細胞は、周囲の細胞から増殖に関するシグナルを受け取り、成長と分裂をすべきかどうかを決定している。
がん細胞が生じる原因には、がん抑制遺伝子の変異などがある。がん抑制遺伝子群がコードするタンパク質は体のあらゆる部位で機能している。がん細胞を破壊する免疫のしくみ（たとえばNK細胞による破壊）があるが、それを逃れようとするがん細胞もある（「逃れようとする」という表現は正確ではない。大学生になったら自身でも勉強してほしい）。
●高校生は、教科書に合わせて、分裂期の終わりに細胞一個あたりのDNA量は半減する、とざっくり知っておけばいい。『厳密にどこまでを終期とみなすか』という議論よりも、『DNAを正確に複製、分配するしくみや、各細胞周期の時期が厳密に制御されているということ』のほうが生物学的に重要である。



＊動画では、高校教科書に合わせ、「『The Cell 細胞の分子生物学』ではM期に５つのステップが含まれるとしている」というようなことを言っているが、『The Cell 細胞の分子生物学』では前期と中期の間に前中期を置いているため、正確には６つのステップに分けている。高校では、前中期を前期の中に含める解釈をしているので、正確に言えば「高校教科書風に表現すれば、細胞質分裂を区別するなら、５つのステップに分けられる」ということになる。高校生は気にする必要ありませんが、念のため。
また、『The Cell 細胞の分子生物学』では、「有糸分裂は従来、顕微鏡下で観察される染色体の挙動を基にして前期、前中期、中期、後期、終期の５つの期間に区分されてきた。有糸分裂が完了するとM期の第二の事象である細胞質分裂」が起こるとしている。つまり、M期の中に、明確に、有糸分裂と細胞質分裂を別に入れ込んでいる。これは、基本的にキャンベル生物学と同じ解釈である。
ただし、『キャンベル生物学』では、一部に「細胞質の分裂は、通常終期後半に進行する」としており、これは読み方によっては細胞質分裂を、高校教科書のように、終期の一部とする考え方である。
『ワトソン遺伝子の分子生物学』によれば、やはり、終期の後に細胞質分裂が続くように図が描かれている。しかし、「有糸分裂の最終段階は終期で、分離したひとそろいの染色体の周囲に核膜が再生される。ここで、細胞質分裂とよばれる現象によって2個の細胞になるように細胞質が物理的に区切られ、細胞分裂は完了する」としている。「ここで」とあるので、終期に細胞質分裂が完了するようにも読める。
『岩波生物学辞典』によれば、終期とは「真核生物における細胞周期のM期あるいは有糸分裂を5段階に分けたときの，最後の時期．後期に続き，核分裂が完了して娘核が形成されるまでの期間」である。なので、この記述のみを読めば、終期に細胞質分裂は完了しないことになる。しかし、その後に「終期は，核分裂の最後の時期であるとともに細胞質分裂の時期でもある」ともしている。そして、M期の項には「前期・前中期・中期・後期・終期の5段階に分け，終期には細胞質分裂も起こる．多細胞生物の細胞のM期には，染色体凝縮，核膜崩壊，紡錘体(分裂装置)形成，染色体の分配と細胞質分裂などにみられる顕著な細胞内構造の再編成が起こる」と記載しており、この記載通りに読めば、終期に細胞質分裂を含めることになる。
以上、色々書いたが、つまり、解釈は揺れ得るということである。高校生は全く気にする必要はない。大学入試では教科書の解釈に合わせればよい。


0:00 体細胞分裂に伴うDNA量の変化（基本）
3:09 DNAの変化（詳細）
5:31 細胞質分裂（DNA量が半減する瞬間）
8:26 姉妹染色分体と相同染色体
9:31 細かい話。高校生は無視してよい。
13:28 DNA量と細胞数のグラフ

#生物基礎
#高校生物
#体細胞分裂

体細胞分裂に関するグラフ　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
セントラルドグマの発展講義として、転写と翻訳の方向性等について講義します。
語呂「ゴミ方向（ご５み３方向。リボソームはｍRNA上を5´→3´の方向へ動く）」

●転写の方向性：RNAポリメラーゼは、DNA上を動きながら、合成途中のRNAの3´末端にヌクレオチドを付加していく（DNAもRNAも、3´末端側しかヌクレオチドを付加できない）。したがって、合成途中のRNAでは、RNAポリメラーゼから遠い方が5´末端になっている。
●翻訳の方向性：リボソームはｍRNA上を5´→3´の方向へ動く。リボソームから伸びたポリペプチドは、リボソームから遠い方がN末端になっている。

＜Ｑ．センス鎖、アンチセンス鎖って何？…転写を考えたとき、非鋳型鎖をセンス鎖、鋳型鎖をアンチセンス鎖という。センスというのは「意味を持つ」といった意味。どうして非鋳型鎖をセンス鎖というのかというと、非鋳型鎖のほうがＲＮＡの配列に似ているからである（TをUに変えれば、RNAと同じ配列になる）。遺伝子配列を他人に示すときは、非鋳型鎖（センス鎖）を示すのが普通。問題文でも、何の説明もなく片方の鎖の遺伝子の配列が書かれていたら、それは非鋳型鎖（センス鎖）の配列と思ってよい。＞

●シャイン・ダルガーノ配列はリボソーム結合部位と呼ばれる配列である。AUGのコドンは、開始コドンとして働くほか、メチオニンを指定しているので、どのAUGが開始コドンなのかを正確に決めておく必要がある。そのために、原核生物では、開始コドンのすぐ上流に「この後にあるAUGは開始コドンのAUGでっせ！」というメッセージを込めてシャイン・ダルガーノ配列を用意している。ｍRNA上のシャイン・ダルガーノ配列（AGGAGGU）に、ｒRNAの配列が結合すると考えられている。
●真核生物では、１本のｍRNAに（例外はあるが基本的に）１つの開始コドンと１つの終止コドンしか持たない（原核生物はそれらを複数１本のｍRNAに持つ）。したがって５´末端のキャップのある所にリボソーム（正確には小サブユニット）と親和性の高い構造が形成される。そこから３´方向へスキャンしていき、初めに出会ったAUGが開始コドンとなる。真核生物のｍRNAの５´キャップにはリボソームを呼び寄せる働きがあるのである。
●RNAポリメラーゼは、鋳型鎖の５´方向に動くのだが、慣習的に（RNAの３´末端を伸長しているので）「転写は５´から３´の方向へ起きる」などと言ってしまうことが多い。
●スプライシング等の修飾が起きる前のRNAを単に「RNA」、起きた後の完成したものを「ｍRNA」などと呼び分ける場合があるが、特に厳密な決まりはない。
●通常、１０個以上のアミノ酸がつながったものを「ポリペプチド」と言う。天然に存在する分子量５０００以上のポリペプチドを一般に「タンパク質」と言う（しかし厳密な定義はない）。
●転写と複製を混同しないように。転写は、RNAポリメラーゼが部分的にDNAのらせんをほどきながら行う。24時間行っている（セントラルドグマの規則に則って行う）タンパク質合成の１ステップである。
複製は、細胞分裂を行う際、S期に行う。DNAを２倍量に増やす作業である。複製ではDNAのらせんは完全にほどかれ、合成された新鎖とともに新しい２つのDNA分子を形成する（半保存的複製という複製方式である）。生じた２つのDNA分子はしばらくタンパク質でくっついているが、M期の後期に分離される。
●真核生物では、スプライシング（選択的スプライシングにより多様なタンパク質をつくるするため）、５´キャップの付加（核の外でリボソームを呼び寄せるため）、３´ポリAテールの付加（RNAの寿命を調整するため）という、３つのRNAの修飾が核内で起こる（それぞれの意義は完全には解明されていない）。
つまり、核膜は、生物基礎では「DNAを守る」役割をもつと習ったかもしれないが、それだけではなく、実際は「RNAの修飾の場を提供する」役割ももつのである。

※申し訳ありません。DNAの二本鎖の方向性を示すスライドで、５´のダッシュ（プライム）「´」が、アポストロフィー「’」の形になっています。正しくはダッシュ（プライム）「´」です。ただし、あまり厳密な書き分けのルールはなく、「´」を「’」と表記することもあります。たとえば東北大学２０１５入試問題第２問、高校生物教科書（東京書籍　東書・生物301）、『ベーシックマスター分子生物学改訂２版』（オーム社）、『現代化学史』（京都大学学術出版会）、『遺伝子・染色体検査学』（医歯薬出版株式会社）、『バイオ実験イラストレイテッド②遺伝子解析の基礎』（秀潤社）ｐ５０、『イラストレイテッド　ハーパー・生化学』（丸善）ｐ４２５など。

0:00 転写の方向性
2:06 センス鎖とアンチセンス鎖
3:07 一方の鎖が鋳型鎖となる
3:29 ヌクレオチド
4:37 転写とRNAポリメラーゼ
5:06 翻訳の方向性
7:33 原核生物と真核生物の違い

#遺伝子
#高校生物
#セントラルドグマ

転写と翻訳の方向性【セントラルドグマ】　高校生物

【 note： https://note.com/yaguchihappy 】 
「遺伝子の本体はDNAである」ということが証明されるまでに行われた実験（グリフィスの実験・エイブリー[アベリー]の実験・ハーシーとチェイスの実験）について講義します。
＊申し訳ありません。一昨年upした動画の修正版です。

noteには簡単なイラストもあります↓
https://note.com/yaguchihappy/n/n57f5a5b38f78

問題：グリフィスは、R型の肺炎双球菌が、S型に（　　　）転換することを発見した。空欄に漢字２字を入れよ。
答え：形質

問題：アベリーは、形質転換の原因物質が（　　　）であることを示した。空欄に入るのはDNAか、タンパク質か。
答え：DNA

問題：T２ファージが大腸菌に注入するのはDNA？タンパク質？
答え：DNA

●タンパク質は、２０種類のアミノ酸からなり、生物ごとに多様な種類が存在する。立体構造・機能も非常に多様で複雑である。一方、DNAに含まれる塩基はたった４種類である。当時の多くの生物学者が「タンパク質こそ遺伝子の本体であり、DNAは、タンパク質をまとめている物質に過ぎない」と考えていたのも無理はない。
●スイスの生理化学者ミーシャーは、膿の細胞核中からヌクレインという新物質を発見した（のちに、核に多く存在する酸性物質という意味で核酸と名付けられた）。
＊ミーシャーは、白血球の残骸である膿から細胞核成分を取り出し、ヌクレインと名付けた。この報告は１８７１年に発表された。その後、ヌクレインは核酸と改名され（１８８９年）、アデニン、チミン、シトシン、グアニンという化合物を含んでいることが示された（１９０５年）。さらに糖とリン酸が含まれていることがわかった。そして、１９２９年、糖がデオキシリボースであることが明らかになった。そこでこの物質がデオキシリボ核酸（DNA）であることが確定した。
●細菌学者グリフィスは、肺炎双球菌（はいえんそうきゅうきん、原核生物）とマウスを使って、形質転換（ＤＮＡを取り込み、形質を変化させること）を発見した（１９２８年）。
●肺炎双球菌には２つの型がある。Ｓ型菌（なめらかsmoothなコロニーを形成する）には病原性がある。もう一方のＲ型菌（コロニーはざらざらroughしている）には病原性はない（R型菌はS型菌の突然変異によって生じる）。
語呂「ドSのS型（S型菌は病原性があり危険である。マウスに生きた肺炎双球菌のS型菌を注入すると、マウスは肺炎を起こして死んでしまう）」
●S型菌は莢膜（きょうまく）という鎧のような構造を持ち、白血球から逃れる。よって、S型菌はマウスに肺炎を起こす。対してR型菌は莢膜を持たず、肺炎を起こす能力はない（マウスの白血球に排除されてしまう）。
●グリフィスの実験
①生きたR型菌（病原性なし）をマウスに注射→マウスは生存。
②生きたS型菌（病原性あり）をマウスに注射→マウスは死亡。
③加熱殺菌したS型菌（病原性なし）をマウスに注射→マウスは生存。
④（生きたR型菌＋加熱殺菌したS型菌）をマウスに注射→マウスは死亡。
④で死んだマウスから生きたS型菌が検出された。
●生きたＲ型菌と熱で殺菌したＳ型菌を混ぜてマウスに注射すると（上記④の実験）、マウスが死んでしまうことをグリフィスは発見した。彼を驚かせたのは、死んだマウスから「生きたＳ型菌」が検出されたことであった。R型菌がS型菌のDNAを取り込み形質転換していたのである。
＊Ｒ型菌からＳ型菌への形質転換は他の研究室でも追試・確認されたが、細菌の間で遺伝情報が伝達するという概念はなかなか受け入れられなかった。
＊死んだS型菌から放出されるDNA断片の種類は多く、ほとんどのR型菌は別のDNA断片を受け取るので、特定の遺伝子に関する形質転換効率は通常１％以下である（ただし、グリフィスの行った上記④のような実験では、形質転換できなかったR型菌はマウスの白血球によって排除されている）。
＊グリフィスは、ある日、数匹のマウスにR型菌と加熱殺菌したS型菌の両方を注射した（上記④の実験）。これはコントロール実験（対照実験）であったが、このマウスは急性肺炎を起こした。そして、死んだマウスからS型菌が検出された。グリフィスは非常に驚いた。もしこの結果が正しいなら、殺されたS型菌の持っていた遺伝物質は、熱によって損傷を受けないばかりか、殺された細胞から抜け出し、生きた別の細胞の細胞壁を通って、その細胞の遺伝物質と遺伝的組換えを起こしたことになる。多くの生物学者がこの結果を拒絶した。免疫学者エイブリーも、はじめは、この結果を信じなかった（エイブリーは非常に慎重な性格で、同僚の話によると、ひとつひとつの文章・言葉すら、慎重に考慮していたという）。しかし、やがて彼は、このことが重大な発見であると考え始めた。
●免疫学者エイブリー（アベリー）は、加熱殺菌したＳ型菌の抽出物からＤＮＡを単離し、そのＤＮＡを用いてＲ型菌をＳ型菌に形質転換させた。
●エイブリーは、形質転換を起こさせる物質は（タンパク質ではなく）ＤＮＡであることを示した（Ｓ型菌抽出物をタンパク質を分解する酵素で処理してＲ型菌に与えたところ、形質転換は観察されたが、ＤＮＡを分解する酵素で処理してＲ型菌に与えたところ、形質転換は観察されなかった）。
●エイブリーは、実際は、以下のような実験を行った（１９４４年）。
①RNA分解酵素（文字通りRNAを分解する酵素）や様々なタンパク質分解酵素を加えても、形質転換活性に影響はなかった（[RNAやタンパク質ではなく]DNAが形質転換を起こす原因となる物質なので、当然である）。
②DNA分解酵素（文字通りDNAを分解する酵素）によってDNAを分解すると、形質転換は起きなくなった（DNAが形質転換を起こす原因となる物質なので当然である）。
→形質転換の原因物質は（タンパク質ではなく）DNAであることが証明された。
＊DNA分解酵素（デオキシリボヌクレアーゼ）は当時発見されたばかりであった。
＊エイブリーは、精製した形質転換因子（この因子こそDNAである）が、冷やしたアルコール溶液の中で、ガラス棒に白っぽい繊維状の物質として絡みつくことを確認している（高校のDNA抽出実験で見ることのできるような白い繊維状の物質を、エイブリーも見たのである）。
＊エイブリーの説明に富んだ論文にもかかわらず、多くの科学者はDNAが遺伝子の本体であることを認めなかった。多くの科学者は「微量に存在するタンパク質が原因となって形質転換を起こしたのである」などと主張した。
＊エイブリーにノーベル賞を与えるべきであったという声も多い。彼の実験は非常にスマートである。「エイブリーがDNAが遺伝子の本体であることを証明した」とする本もたくさんある。
＊「もしわれわれの結果が正しいとすれば――もちろん、ほんとうにもしも、もしもだけど――R細胞をそうさせた刺激の化学的性質がわかり、生じた物質の化学構造もわかることになるわけです。・・・今の時点でみんなに納得させるには、確かな証拠がたくさん必要で、われわれが今、一生懸命見つけようとしているのはそれなんです。シャボン玉遊びはとても楽しいけど、だれかが突っついて割る前に自分で割らなくちゃつまらないですからね。」1943年５月に書かれたエイブリーから兄弟への手紙（ストライヤーら『ストライヤー生化学第４版』より）
●分子生物学者ハーシーとチェイスは、Ｔ２ファージを用いて、ＤＮＡが遺伝子の本体であることを証明した（１９５２年）。
＊T２ファージ：バクテリオファージ（細菌を宿主とするウイルス）というグループに属するウイルス。大腸菌に感染する。
●バクテリオファージは自身のＤＮＡのみを大腸菌内に注入する。大腸菌内でファージ由来の遺伝子が発現し、大量の子ファージが（大腸菌内の物質を使って）つくられる。
●タンパク質は大腸菌内に注入されない＝（タンパク質ではなく）「ＤＮＡが遺伝子の本体であること」が示された。
語呂「チェイスとハーシー！ティーツーファージ！（実験者と材料の語感が似ている）」
＊なお、ファージのタンパク質の殻は、ミキサー等で攪拌（かくはん。かきまぜること）することで大腸菌から剥がすことができる。ハーシーとチェイスは、家庭用のミキサーを使って培養液を攪拌し、ファージのタンパク質の殻を大腸菌から分離させた。
＊ファージは大腸菌に感染するウイルスである。ファージのDNAの指令に基づいて、大腸菌内でファージのタンパク質が合成される。ファージのDNAやタンパク質の合成には大腸菌の細胞内の成分が使われる。大腸菌は破裂して、中から子ファージが大量に放出される。
＊ファージの遺伝子には、宿主のDNAを破壊するタンパク質を産生する指令が含まれている。
＊たとえるなら、ウイルスは、そっと偽の命令文を細胞に忍び込ませているようなものである。あなたがレシピを見ながら料理をしている時に、偽のレシピがそっと差し込まれるようなものである。あなたはカレーを作っているつもりで、チャーハンを作ってしまう。
●ハーシーとチェイスの実験の詳細
・ハーシーとチェイスは、（放射能をもつ）放射性同位体を用いてＤＮＡとタンパク質の識別を行った。
＊P（リン）の放射性同位体である３２P、S（硫黄）の放射性同位体である３５Sを用いた。
・Ｐ（リン）は、ＤＮＡにはあってタンパク質にはない。Ｓ（硫黄）は、タンパク質にはあってＤＮＡにはない。
タンパク質の構成元素：C,H,O,N,S
DNAの構成：C,H,O,N,P
＊ハーシーとチェイスは、放射性同位体である３２Ｐと３５Sを、それぞれDNAとタンパク質の標識に用いた。
＊知らなくてよいが、たとえば、バクテリオファージのDNAを３２Pで標識したいと思ったら、まず、３２Pを含む培地で大腸菌を培養する。そして、それらの大腸菌にバクテリオファージを感染させればよい（ファージの体は、大腸菌内の材料を使って作られる）。
①まず放射性の３２Ｐをもつバクテリオファージを大腸菌に感染させた。結果、「大腸菌の内部」に放射性の３２Ｐが検出された（＝ファージのＤＮＡが細菌の細胞内に入っていた）。
＊大腸菌の外についたタンパク質の殻は、攪拌によって大腸菌から剥がすことができる。ハーシーとチェイスは培養液を家庭用のミキサーで攪拌し、大腸菌の外にくっ付いた物（今ではそれがタンパク質でできた殻だとわかっている。当時は、それがDNAで、DNAが細菌の中に入らないという説が残っていた）を振り落とした。その後、ハーシーとチェイスは、遠心分離（試験管をぐるぐる高速で回す）を行うことにより、大腸菌を試験管の底に落とした。結果、試験管の底から放射性の３２Ｐが検出された→大腸菌の中にバクテリオファージのDNAが注入されていたとわかった。

②次に、放射性の３５Ｓをもつバクテリオファージを大腸菌に感染させた。そして上と同様の手順で実験した結果、「大腸菌の外」の、ウイルスの殻があるであろう場所（試験管の上澄み）から放射性の３５Ｓが検出された。よってファージのタンパク質は大腸菌の中に入っていないことが分かった。

→子ファージは大腸菌の中に作られる（ファージの遺伝情報をもとに作られる）のだから、DNAこそ遺伝子の本体であったことになる。

＊ハーシーとチェイスは家庭用のミキサーを使って大腸菌とファージのタンパク質の殻を剥がした。なのでこの実験はブレンダー（ミキサーのこと）実験と呼ばれる。
＊ハーシーとチェイスはノーベル賞を受賞した。
●１９５３年、ワトソンとクリックはDNAの二重らせん構造を発見した。

#生物 
#遺伝子
#DNA

0:00 DNAとタンパク質
0:51 グリフィスの実験
5:24 エイブリー（アベリー）の実験
8:41 ハーシーとチェイスの実験

グリフィス・エイブリー・ハーシーとチェイスの実験　生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
翻訳について
   • 翻訳　高校生物  
転写と翻訳の方向性
   • 転写と翻訳の方向性【セントラルドグマ】　高校生物  

#翻訳
#生物基礎
#リボソーム

翻訳・リボソーム　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
DNAの構造（右巻きDNA・左巻きDNAなど）について解説します。
語呂「CGは３（CとGは3本の水素結合。CとGを左右反転させて、上下にくっ付けると、３という字に見える。）」
語呂「あぐあぐとプリン食べる（AとGはプリン塩基）」
●DNA分子の二重らせんの立体構造は、周囲の相対湿度の減少により段階的にB，C，A型の順に塩基対の間の距離が小さい状態に変換する。ワトソン・クリックのDNAモデルに相当するB型構造は、90％以上の湿度下の状態で、水溶液中のDNA分子の構造を示し、右巻きらせんである。
一方、高塩濃度下でグアニンとシトシンが交互に連なったDNA分子は左巻きらせんのZ型構造をとることがある。Z型構造は通常のB型構造に比べて塩基対の間の距離も長くなり、らせんのピッチも延びるので、この構造状態の部分にはタンパク質などの分子が結合しやすく反応性に富むと考えられるが、役割については不明である。左巻きらせんは、リン酸基間を結ぶ線がジグザグ(zig-zag)状なことから、Z型DNA(Z-form DNA)と呼ばれる。
●AとTの間の水素結合は２本。CとGの間の水素結合は３本なので、AとTの結合は、CとGの結合より弱い。関係する問題が過去早稲田で出題された。
●二本鎖DNAが右巻きであることは過去明治大が出題している。

#DNA
#高校生物
#左巻きDNA

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