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高校生物をまとめてみる

高校の生物教員が、生徒たちへ向けて「生物基礎」・「生物」の内容をまとめています。

【生物基礎】第2章 遺伝子とその働き(遺伝子とは何か)

1.核酸

DNAとRNA

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2.DNAの構造 

ヌクレオチド

糖・塩基・リン酸を1セットとしたDNAの基本構造。

隣り合うヌクレオチドどうしは、糖とリン酸で結合している。

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*1

 

シャルガフの規則

DNA中の塩基は、AとT、GとCの割合が等しいという法則。

1950年にシャルガフによって提唱された。

 

DNAの立体構造

DNAは立体的には二重らせん構造をとる。

1953年にワトソンクリックによって提唱された。

 

3.ゲノム・染色体・遺伝子

ゲノム

生殖細胞(卵や精子)のもつ染色体1セット(遺伝情報全体)のこと。

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*2

*ゲノムサイズ…ゲノムに含まれる塩基対の数。複雑な構造をもつ生物ほど、ゲノムサイズは大きい。

 

染色体

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*3

細胞の核の中に含まれるヒモ状の構造体。

DNAヒストン(タンパク質)からなる。

 

遺伝子

DNA上に存在するタンパク質の設計図となる領域。

DNA中の遺伝子の領域はごくわずか。

 

*ヒトの場合

・体細胞一つ当たりの染色体数: 46本     

・生殖細胞一つ当たりの染色体数: 23本 ←ここに含まれる遺伝情報全体がゲノム

・ゲノムサイズ: 30億塩基対

・遺伝子数: 22000個(DNA全体の1%程度しかない)

 

4.DNAの抽出

各操作をおこなう意味をきちんと理解することが大切です。

1.細胞(レバーなど)をすり潰す。

 ⇒ DNAとタンパク質の混合物ができる。

2.トリプシン(タンパク質分解酵素)を加える。

 ⇒ タンパク質を分解する。

3.食塩水を加える。

 ⇒ DNAとNa+を結合させ、DNAどうしを集合させる。

4.湯せんにかけ、ろ過する。

 ⇒ 熱によってタンパク質を変性させ、タンパク質を取り除く。

5.ろ液にエタノールを加える。

 ⇒ DNAはエタノールに溶けないため、DNAが沈殿として抽出される。

 

5.肺炎双球菌の実験

グリフィスの実験

肺炎双球菌(S型菌・R型菌)を用いて、形質転換という現象を発見。

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*4

⇒ R型菌が煮沸されたS型菌から何らかの物質(後にDNAと判明)を取り込み、S型菌へと形質転換を起こした。

 

エイブリーの実験

形質転換を引き起こす物質はDNAであることを証明。

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*5

1.S型菌の抽出物(DNA+タンパク質)に、

 ・タンパク質分解酵素を加える ⇒ S型菌のDNAが残る

 ・DNA分解酵素を加える      ⇒ S型菌のタンパク質が残る

2.S型菌のDNAをR型菌に加えて培養する。

 ⇒ R型菌からS型菌への形質転換が見られた。

 ⇒ 形質転換を引き起こす物質はDNAである。

 

6.T2ファージの実験

ハーシーとチェイスの実験

T2ファージを用いて、DNAとタンパク質のどちらをもとにして子孫(子ファージ)がつくられるのかを調べ、子孫をつくるもとになる物質=遺伝子はDNA中にあることを証明。

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*T2ファージは大腸菌に感染し、大腸菌内で子孫(子ファージ)をつくって増殖する。

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1.DNAとタンパク質に放射性同位体を用いて目印をつける。

 ・DNA(C,H,O,N,P)を 放射性同位体32Pで標識

 ・タンパク質(C,H,O,N,S)を 放射性同位体35Sで標識

2.T2ファージを大腸菌に感染させる。

3.2の溶液を撹拌し、T2ファージと大腸菌を離す。

4.3の溶液を遠心分離にかけ、上澄み(T2ファージの殻)と沈殿(大腸菌)に分ける。

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*6

⇒ 沈殿(大腸菌)から DNAの目印である放射性同位体32Pが検出された。

⇒ 大腸菌内に入っている物質=子孫をつくるもとになる物質=遺伝子はDNAである。

*1:生物基礎・生物超頻出テーマ99 / 唐牛穣著 / 中経出版 より

*2:リードα生物基礎 / 数研出版 より

*3:生物知識の焦点 / 舘野正樹著 / Z会 より

*4:生物Ⅰ・Ⅱ明快解法講座 / 大町尚史著 / 旺文社 より

*5:らくらくマスター生物基礎・生物 / 河合出版 より

*6:生物知識の焦点 / 舘野正樹著 / Z会 より