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0
30
2. 遺伝情報の分配
1 DNA の複製。
がもつ DNA と全く同じ塩基配列の DNA を合成する。
体細胞分裂に先立ち,新しくできる細胞に遺伝情報を分配するため,もとの細
TA
GC
(1) DNA の複製の仕組み
C
GC
TA
TA
TA
DNA の複製では,まず, 2
本鎖の塩基間の結合が切れて1
本鎖にほどける。 次に,片方の
鎖を鋳型として,相補的な塩基
をもったヌクレオチドが結合し,
新しい鎖ができる。 この仕組み
を半保存的複製といい, メセル
ソンとスタールによって実験的
に明らかにされた (1958年)。
この過程には DNAポリメラー
ゼ (DNA合成酵素) などの多く
の酵素が働いている
T
CO
G
CG
CG
CG
CG
C(G
_AST
CG
AST
AST
AST
1
G
■KA
GC
K
GC
[TA]
G
G
TKA
TA
GC
GC
GC
GC
GC
TA
CG
G
KA
TA
CG
CG
GC
G
GC
LAY
KA
CG
ヌクレオチド
CG
GC
G
KA
TKA
CG
CG
[A]
KA
CG
CG
GC
GC
GC
GC
LAX
[A
al
2染色体
▲ DNA の半保存的複製のようす もとの DNAの1
鎖を鋳型として, 新しい鎖をそれぞれつくる。
(1)相同染色体･･･体細胞に含まれ、形や大きさが同じ1対の染色体。 相同染色体
それぞれ両親のどちらかに由来している。 その対の数をn (単相) とすると,体
胞の染色体数は 2n (複相)となる。 ヒトの染色体数は2n=46本である。
(2)核相…細胞がもつ染色体数の構成を表したもの。
3 細胞分裂
体細胞分裂では,DNA を含む染色体が2つに分かれ、細胞質が2つに分かれる
ことで細胞がふえていく。分裂前の細胞を母細胞分裂によってできた細胞を娘細
胞という。
4 細胞周期
体細胞分裂を行う細胞が繰り返す,分裂期の
終わりから次の分裂期の終わりまでの過程。
G, 期 (DNA合成準備期)
間期S (DNA合成期)
G2期 (分裂準備期)
M期 (分裂期)･･･前期、中期、後期,
終期に分けられる。
前
期
分裂期
G1期
G2期
(分裂
準備期
細胞
周期
(DNA
合成
準備期
期
Go期
G, 期に細胞周期から外れ, 分裂をやめる細
胞もある。 この時期を Go期という。このよう
な細胞は,特定の働きをもつ分化した細胞にな細胞周期
ったり,再び細胞周期に入ったりする。
S期
(DNA合成期)
minos

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(1) 体細胞分裂の仕
植物細胞
動物細胞
過程
核
・核小体・
G, 期 (DNA合成準備期) S期 (DNA
合成期), G2 期 (分裂準備期) に分け
られる。 S期に DNA が複製される。
・染色体
2
染色体
核膜がなくなり, 核の中の染色体が
見え始める。
染色体は折りたたまれて棒状になり,
縦に裂け目ができる。
前期
中期
後期
間期
分裂期(M期)
(193)
終期
-赤道面
染色体が細胞中央の赤道面に並ぶ。
細胞板
くびれ
染色体は裂け目から2つに分かれて、
細胞の両端に向かって移動する。
両極に移動した染色体はほぐれ, 核
膜が見え始める。 そのあと, 細胞質
分裂が起こる。
―娘核・
(2) DNA の複製･･･ S期にもとの DNA と同じ塩基配列をもつものが2組できること。
その後の分裂によって細胞に均等に分配され, DNA量がもとに戻るため、 娘細
胞は母細胞と同じ塩基配列のDNAをもつことになる。
(3) DNA量の変化
DNAの状態
DNA量(相対値)
細胞あたりの
43210
G1期
母細胞
SHA
DNAの複製
G2期
M期
Gi期
10:30
109
娘細胞
◆細胞周期と DNA量の変化 DNA量は,期を2として相対値で表している。
体細胞分裂
減数分裂
特徴
分裂後の娘細胞の
染色体数とDNA量
体をつくる細胞がふえるときの細胞分裂。 1 母細胞と比べて
変化しない。
つの母細胞から2つの娘細胞が生じる。
生殖細胞が生じるときの細胞分裂。1つの母 母細胞と比べて
細胞から4つの娘細胞が生じる。
半減する。
2
遺伝子の
04

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3. 遺伝情報とタンパク質の合成
1 RNA の構造と働き
RNA (リボ核酸)は, DNAと同様に, ヌクレオチドが多数つながった分子であ
通常1本鎖で,DNAの遺伝情報をもとにタンパク質が合成される際などに働く。
(1) 核酸の種類
塩基
構造
糖
存在場所
DNA
デオキシ
リボース
RNA リボース
アデニン (A),チミン (T),
グアニン (G), シトシン (C)
アデニン (A), ウラシル (U),
グアニン (G), シトシン (C)
2本鎖
核,葉緑体
1本鎖
二重らせん構造 ミトコンドリア
核,細胞質
(2)RNA の種類と働き…DNA の塩基配列の情報が写し取られ RNA がつくられる
mRNA (伝令 RNA)
タンパク質に翻訳される塩基配列をもつRNA。
tRNA (転移 RNA)
アミノ酸をリボソームへと運ぶ RNA。
発 rRNA (リボソーム RNA)
タンパク質合成の場となるリボソームに含まれるRNA
2 遺伝子の発現
DNA の遺伝情報をもとにしてタンパク質が合成されることを, 遺伝子の発現とい
(1) タンパク質の構造･･･ タンパク質は20種類のアミノ酸で構成され,タンパク質
種類によってアミノ酸配列が決まっている。 アミノ酸配列は遺伝子の塩基配列
よって決められている。
翻訳
(2) タンパク質の合成
セントラルドグマ…遺伝情報が,DNA→RNA→タン DNA
パク質と一方向に流れていくという考え方。
・RNA→タンパク!
塩基
配列
転写･･･DNAの塩基配列を写し取ったRNAがつくられ
る過程。 DNAの塩基に対して相補的な塩基をもった
RNA のヌクレオチドが配列する。
塩基 アミノ酸
配列 配列
▲セントラルドグマ
DNA A
Q
▲DNAとRNAの塩基
相補性
翻訳… mRNAの塩基配列の一部をもとにタンパク質が
合成される過程。 mRNAの3個一組の塩基配列が1つ RNA U
のアミノ酸を指定する。 3個一組の塩基配列をトリプレ
ットといい, mRNAのトリプレットをコドン (遺伝暗号)
という。 tRNAはアンチコドンという塩基配列をもち,
アンチコドンごとに決まったアミノ酸に結合している。コドンに相補的なアング
コドンをもった tRNA が mRNAの上で並び, 運ばれたアミノ酸が結合する。
発展 翻訳のしくみ
核内で転写によりつくられた mRNA は,核膜孔を出て細胞質に移動する。
細胞質に出た mRNAは,タンパク質合成の場となるリボソームと結びつく。 細胞
質には tRNA があり,アミノ酸をリボソームに運ぶ。 コドンに相補的なアンチコドン
をもった tRNA がリボソーム内に並び、運ばれたアミノ酸が結合する。このように、
mRNA や tRNA, リボソームによって, DNA の遺伝情報に対応!マン
もつタンパク質が合成される
*

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アミノ酸
(細胞質)
核膜
核膜孔
tRNA-
アンチコドン
UG
翻訳
G U V B A D
GIA G
B B A C C F B G A
コドン
・リボソーム
mRNA
DNA
転写 (核)
タンパク質
▲転写と翻訳の仕組み
3 特定の遺伝情報の維持と発現
多細胞生物ではさまざまな形や働きをもつ分化した細胞が見られる。細胞に分化
が見られるのは、常にすべての遺伝子が発現するのではなく, 細胞や成長の時期に
よって異なる遺伝子が発現しているためである。 ▼生物のゲノムの塩基対数と遺伝子数
だ腺染色体とは,ユスリカやショウジョウバ
エなどの幼虫のだ腺細胞で見られる巨大な染色
体(通常の染色体の約200倍)。 だ腺染色体には,
特定の部分が膨らんだパフという構造があり,
パフでは転写が行われている。 染色体の一部だ
けがパフを形成していることから, すべての遺
伝子が同時に働いているのではないことが
分かる。
大腸菌
酵母
シロイヌ
ナズナ
ヒト
塩基対数
約460万
約1200万
遺伝子数
約 4,300
約 6,300
約1.2億
約 25,000
約30億
約 20,000
生殖細胞
・ゲノム・・・ 相同染色体の片方の組のすべて
の遺伝情報。生殖細胞 (卵や精子など) が
もつ染色体に含まれる全遺伝情報に相当
する。ゲノムの塩基対数はゲノムサイズ
DNAが
含まれている
DNA
遺伝子
染色体
ゲノム
遺伝子として
働かない部分
▲ゲノムと遺伝子 ゲノムを構成する DNA の一部
が遺伝子として働いている。
といわれる。
発展 細胞の分化と技術の革新
・体細胞クローン…核を不活性化した動物の未受精卵に、体細胞から取り出した核を
移植し,発生させることで得られる正常な個体。カエルの体細胞核移植により,ガ
-ドンらはクローン技術を開発した (1975年)。
・ES細胞 (胚性幹細胞)･･哺乳類の胞胚内部の細胞の塊から得られる,多能性をもつ幹
細胞。再生医療への応用が期待されているが、ヒト胚を用いるため、倫理的問題を
は
らんでいる。
・iPS細胞 (人工多能性幹細胞)分化した細胞に特定の遺伝子を導入することで未分
化な状態に戻し (脱分化), 幹細胞にしたもの。 山中伸弥らが作製した (2006年)。 ES
細胞がもつ倫理的問題を解決し, 移植組織に対する拒絶反応もないと考えられ,再
生医療への応用が佃待と」
2