生命の設計図を表す用語は複数あります。これらの用語は非常に重要なのですが、正しく理解して説明できる人は少ないのではないでしょうか?本記事ではこれらの違いだけでなく、混乱しやすい内容についても詳しく解説していきます。DNAについては以下の記事をご参照くださいDNAとは何か?DNAについて詳しく解説!はじめにDNAとは生命の設計図です。様々な疾患の原因となり得ます。DNAに関する知識は身体の仕組みを知るためだけでなく、病気のことを理解する上でも非常に重要です。moreeasy-bio-blog.com2022.08.22DNAの意味がわかれば、ゲノム、染色体、遺伝子を理解することは比較的簡単です。ゲノムも染色体も遺伝子もDNAでできているからです!それではまずゲノムから解説していきます。ゲノムとはそれぞれの生命体が持つ遺伝情報の全てを指します。ヒトは一つの細胞の中に約60億塩基対のDNAが含まれています。DNAは以下のようにA、C、G、Tの文字列で表現することができますが、この文字列が60億個続いているのを想像してみてください。5’-AGTCAGTCGAAAGTCAGTCGAAAT-3’3’-TCAGTCAGCTTTCAGTCAGCTTTA-5’この60億塩基の文字列がヒトの設計図の本体です。ヒトゲノムは60億塩基対である、、、と言いたいところなんですが、私たちは母親と父親からほぼ同じDNA配列を受け継いでいる二倍体と呼ばれる生物なので、ヒトゲノムは60億の半分の30億塩基対を指します(図1)。ゲノムサイズは生物よって大きく異なり、実験でよく使用されるマウスのゲノムサイズは約25億塩基対です。ヒトゲノムはマウスゲノムと比較して5億塩基対ほどサイズが小さいですね。バイオ研究員ヒトゲノムであれば、A、C、G、Tの文字列が30億並んだ配列全体を指しているわけですね。同様に、マウスゲノムであれば、A、C、G、Tの文字列が25億並んだ配列全体を想像すればいいのですね。ちなみに、私たちを構成する数十兆個の全ての細胞は全く同じゲノムを持っています。それらが心臓の細胞や、皮膚の細胞、脳の細胞などに専門家(=分化)していく過程で、ゲノム上の使われる領域(=遺伝子)が異なるために、多くの種類の細胞が出来上がる訳です。身体のどこの細胞を採取してもゲノムを調べることができます。ヒトゲノムは2003年に解読完了していますが、現代の科学技術ではその設計図を読んでもわからないところだらけです。神経細胞と白血球など、細胞の形が大きく異なっていても、全ての細胞が持っている設計図(=ゲノム)は同じなんですね。1細胞さえあれば、理論的には体のどの部分の細胞を取ってきても、ゲノムを解読できますね。ヒトは60億塩基対のDNAが一つの細胞の中に入っているのですが、実は1本の長いDNA鎖が60億続いている訳ではありません。ヒトでは46本のDNA鎖に分かれて細胞の中に格納されています。この1本1本を染色体と言います。私たちは母親と父親から染色体を23本ずつ受け継いでいるので、合計46本の染色体を持っているということになります(図2)。46本の染色体のうち、22対44本は男女ともに共通で、常染色体と呼ばれます。残りの2本は女性はX染色体を2本、男性はX染色体とY染色体を1本ずつ持っており、X染色体とY染色体は性別の決定に重要な役割を持つので性染色体と呼ばれます。ヒトは常染色体22対44本と、性染色体2本の計46本の染色体を持っているということです。常染色体は大きさ順に1番染色体、2番染色体、、、のように22番染色体まで番号が振られています。ちなみにマウスの染色体は19対38本+性染色体2本の計40本です。私は最初学んだとき、「染色体は長い一本のDNA鎖のことなのに、何でXみたいな形なのか?」と混乱したので、説明しておきます。細胞分裂時に染色体は複製されて1本が2本になります。ヒトであれば、染色体数は46本から92本になります。図3では、染色体を一本のみ描いていますが、本来46本あります。そのため染色体をネットで検索すると、分裂中である「X」形の染色体が出てくるのです。細胞分裂中の染色体像が説明に使われているのでしょうか?それは細胞の中に格納されている染色体は顕微鏡下でも観察することができないからです。細胞分裂の時にのみDNAが凝集して観察できるようになります。そのため、染色体が「X」形をしている像が撮影できます。ネットの検索結果には「X」形でないひも状の染色体像もたくさんhitします。それではひも状の染色体像は何で見えているのか?ということになりますが、ひも状の染色体も可視化できていることから、細胞分裂の段階にあると考えられます。細胞分裂直後の染色体は分離しているけど、染色体の凝集はまだ観察できるような状態の細胞を使えばひも状の染色体を見つけることができそうですよね。遺伝子DNAは生命の設計図で、設計図のDNAをもとにしてタンパク質が作られます。60塩基対あるDNA配列のうち、タンパク質の設計図が記載されている領域を遺伝子と言います(図4)。遺伝子からタンパク質が作られる過程を、遺伝子発現と言います。「〇〇細胞では、A遺伝子が発現しているが、B遺伝子の発現は見られない。」というように使います。それではゲノムに遺伝子はどのくらいの頻度で存在していると思いますか?遺伝子の長さですが、私の経験的に2000塩基対前後が多いと思います。ヒトの遺伝子の数は約2万個であると考えられています。これをもとに計算してみると、ヒトゲノムの遺伝子の割合はたったの1.3%となります(図5)。一般的に遺伝子の割合は1~2%だと言われているので大体合ってますね。バイオ研究員2000塩基対前後の長さの遺伝子が、ゲノム上の2万箇所に点在しているということですね。同じような機能を持っている遺伝子が隣接しているというイメージは誤りで(細菌には当てはまります)、同じような機能を持つ遺伝子でもゲノム上に散らばっています。それ以外の98%は一体何を意味しているのでしょうか?これは完全には解明されていませんが、遺伝子から作られるタンパク質の量を調節したり、DNA複製開始点になったり、他にも重要な機能が備わっていることがわかってきました。この遺伝子以外の領域もわからないことが多く、研究のしがいがある領域と言えるでしょう。まとめゲノムとはそれぞれの生命体が持つ遺伝情報の全てのこと。染色体は長いDNA鎖のこと。ヒトは細胞中に染色体が46本存在する。遺伝子はゲノム上でタンパク質の設計図が記載されている領域。DNAとにた分子にRNAがありまります。こちらの記事もご覧ください。RNAはなぜ存在しているのか?RNAの構造、機能を詳しく解説!はじめに生物の主要構成要素であるタンパク質は、DNAから直接合成されるのではなく、RNAが中間体として使われます。本ブログは「にほんブログ村」のランキングに参加しています。岡崎フラグメントが必要なのか?岡崎フラグメントについてわかりやすく解説!はじめに今回は岡崎フラグメントについて解説します。DNAポリメラーゼが5’から3’方向へしかDNAを合成できないために、DNA複製の際に岡崎フラグメントと呼ばれる短いDNA断片が作られます。more遺伝学DNAとは何か?DNAについて詳しく解説!はじめにDNAとは生命の設計図です。様々な疾患の原因となり得ます。DNAに関する知識は身体の仕組みを知るためだけでなく、病気のことを理解する上でも非常に重要です。核内で染色体はどんな構造をしているのか?染色体の構造を詳しく解説!はじめに核の直径はわずか5~20μmであるのに対し、ヒトゲノムは約2mの長さがあります。したがって、DNAは核の中にかなり凝縮して存在しています。more生化学DNAはなぜ負に帯電しているのか?酸解離定数pKaについても詳しく解説!はじめにDNAは生理的な条件(=中性条件)では、DNAに含まれるほとんんどのリン酸が電離して負電荷を帯びています。more遺伝学RNAはなぜ存在しているのか?RNAの構造、機能を詳しく解説!はじめに生物の主要構成要素であるタンパク質は、DNAから直接合成されるのではなく、RNAが中間体として使われます。ついて詳しく解説!はじめにヒトゲノムは30億塩基対もの大きさがあり、かなり凝縮して核内に収納されています。この時、染色体は無秩序に核内に詰め込まれている訳ではなく、ヒストンというタンパク質に巻きついて収納されています。一般的な医学知識から、最新論文の知見をわかりやすく解説しています。defined.")}))})();タイトルとURLをコピーしました。