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遺伝子DNAによる神業的遺伝のメカニズム

      2017/05/01



DNA(Deoxyribonucleic acid;デオキシリボ核酸)は殆どの生物が持っている、細胞の核内にある化学物質で、生命体の進化の過程で“種”を決める物質なのです。

DNAは分子の構造がとても美しいのです

芸術作品と言っても良いくらいです。

dna-163466_640【出典:http://pixabay.com/】

遺伝子を作っている化学物質DNAは、縦の連なった分子に付いているA(アデニン)、T(チミン)、G(グアニン)、C(シトシン)という4つの基本塩基が配列されており、その並び方で生命体の構造・機能が変わってきます

DNA2本で1対になって螺旋(らせん)構造を持ち、それが折りたたまれて蛋白質を包み、更に小さく折りたたまれ太くコンパクトになって(*)細胞内の核に収まっています

(*):特殊な薬品で染まるので染色体と言います。小学生のときに「酢酸カーミン溶液」という赤色の液体で染めた後、顕微鏡で観察したことがある人も多いのではないでしょうか。

生物基礎21 人体のしくみ7 DNA DNAの構造 – YouTube



動画から、DNAの美しい構造が理解できたでしょうか。
構造が理解できたところで、神業(かみわざ)的構造のDNAとその関連物質の素晴らしさを見て見ましょう。
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遺伝子DNAによる神業的遺伝のメカニズム

DNAは糖とリン酸の分子が交互に配列した長い鎖が、2本絡み合い螺旋(らせん)状になり、螺旋階段の梯子(はしご)の様に、2本の鎖をA(アデニン)⇔T(チミン),G(グアニン)⇔C(シトシン)それぞれ水素結合で繋いでいます(**)

この4つの塩基が配列されたのをヌクレオチドと言います。

鎖の太さは髪の毛の1/40,000、伸ばすと長さが2mにもなり、螺旋階段の梯子が人間では30億段にもなるのです。
(**):DNAの二重螺旋構造を提唱したワトソン、クリックは1962年ノーベル生理学・医学賞を受賞しました。

動物は受精すると卵子・精子それぞれの核からDNAが分裂して相互のDNAが入り込みます。即ち親の遺伝情報がコピーされ、子孫に受け継がれていくのです。

高校生物Ⅰ・遺伝(12)組換えメカニズム


私達の個体は卵子・精子のDNA遺伝子のそれぞれ半分ずつを貰って、各々からの形質を受け継ぐのです。

DNA遺伝子が持つ特定の塩基配列で特定の蛋白質が合成されます。蛋白(たんぱく)質の働きで細胞・組織・器官とその機能が決まります。

このため、塩基の配列順序が一寸違ってくるだけで、先天性の病気や“がん”になったりするのです。
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DNAのメッセンジャー:RNAの正体とは?

DNAは遺伝子で安定的物質かつ、反応性も低いのです。この特徴が氷河に埋もれていた4,000年前の古代人のDNAを損傷なく取り出せるたり、犯罪操作にも役立っています。

一方同じ細胞核内にあるRNA(Ribonucleic acid;リボ核酸)は不安定な物質で反応性が高いのが特長です。
RNAは酵素のようなもので、触媒に近いと言えます。進化の歴史からはRNAの方が古いと考えられています。

DNAが遺伝情報の蓄積・保存の役割を担い、RNAがその情報をもとに蛋白質の合成を担います。
まさにDNAとRNAは生命体にとって車の両輪みたいなものなのです。

DNAとRNAという2つの核酸は下表のように、糖と四種類の塩基の内の一つのたった2ヶ所、違いがあるにすぎませんが、不思議にも機能は全く違うのです。
リン酸 塩基
DNA デオキシリボーズ アデニン、グアニン、
シトシン、チミン
RNA リボーズ アデニン、グアニン、
シトシン、ウラシル
RNAには3種類ありm-RNA(遺伝子情報を写し取って核外の蛋白質合成の所へ伝達)、r-RNA(蛋白質合成器官を構成)、t-RNA(遺伝子情報通りのアミノ酸配列に翻訳)があります。

それぞれDNA を鋳型としてタンパク質合成に関与する重要な役割を果たしています。

生物Ⅱ タンパク質の合成 by WEB玉塾


高校生物公開授業PodCast版 DNAとRNAの違いを考える

まとめ

  1. 遺伝情報を詰め込んだDNAは糖とリン酸が交互に並び、そこに4つの塩基物質が結合した化学式で表せます。塩基物質の並び方で遺伝情報を識別しています。
  2. 2.5~200μの各種細胞の核内にこの遺伝情報を押し込むのに、最も効率的な形は「2つのDNAが螺旋状にペアになって、異なる塩基物質が緩やかな結合(水素結合)で結びつき、しかも中に蛋白質を取り込んで、折り畳まれてコンパクトになれる」ものなのです。
    まさに神業です。
  3. RNAはDNAの車の両輪の一つで、同じ細胞核内にありどちらも核酸です。
    DNAが核内で情報の蓄積・保存を司(つかさど)るのに対し、RNAがその情報処理を担い、分解・合成を司ります
    まさにRNAは臨機応変に振舞います。
このように見て来ますと、地球上に生命が誕生してから40億年の間、地球環境の激変の荒波をくぐって、ここまで進化してきたことに畏敬の念すら覚えます。

近年、地球外生命の探査が話題になりますが、もし存在するとしても、私達地球上の生命の複雑な仕組みを考えますと、私達と同じ概念の生命体があるとはとても信じられません。

ライター:sige G

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