遺伝
ヒトのDNAの短い区間を3Dで示しています。二重らせんを回し、ほどき、DNAが自分を複製する様子や、遺伝子が読みとられる様子を見てみましょう。このコースでは、遺伝子と塩基対から、染色体、メンデルのエンドウ、パネットの方形、突然変異、そしてDNAを複製し、読み、編集するための技術までを学びます。内容は一般的な情報であり、医療や遺伝カウンセリングの助言ではありません。
このコースについて
フリードリヒ・ミーシャーが DNA を初めて観察したのは 1800年代の終わりごろですが、その後数十年間、ほとんどの科学者は、DNA は遺伝情報を運ぶには単純すぎると考え、その役目はタンパク質だろうと見ていました。1953年、ジェームズ・ワトソン、フランシス・クリック、モーリス・ウィルキンス、ロザリンド・フランクリンの研究によって、DNA が二重らせんであることがわかりました。ワトソンとクリックがモデルをつくるときに使った重要なデータが、フランクリンの X線回折像です。ワトソン、クリック、ウィルキンスは 1962年にノーベル賞を受賞しましたが、フランクリンは 1958年に亡くなっており、ノーベル賞は死後には贈られません。
七つの単元は、分子から技術まで進みます。最初は遺伝子と DNA で、人間の細胞一つには約 30億の塩基があり、そのうちタンパク質を表すのは約 1 パーセントだけです。次は塩基対で、はしごの一段ごとに 0.34 nm ずつ上がり、十段で 3.4 nm の一回転になります。染色体の単元では、約 2 メートルの DNA がどうやって一つの細胞に収まるかを説明します。続いてメンデルです。1865年に、彼は30,000 本近くのエンドウを使った交配を報告しましたが、1900年に別の科学者たちが再発見するまで、ほとんど誰も注目しませんでした。パネットの方形では、Yy どうしを交配すると、緑色の種子ができるのは四回に一回と予測できます。突然変異の単元では、ベータグロビン遺伝子の 20 番目の塩基 A を T に変えると、鎌状赤血球症のもとになる変異ができることを学びます。DNA 技術の単元では、PCR を 30 回繰り返すと約 10億のコピーができると触れます。3D の DNA モデルでは、らせんを回したり、ほどいたり、複製される様子を見たりできます。もう一つの実験では、Vv × Vv の植物の交配を設定します。
これは一般的な情報であり、医療や遺伝カウンセリングの助言ではありません。
はじめる前に
遺伝子は細胞の中にあるので、核や染色体が初めてなら細胞から始めるのが自然です。メンデルの交配とパネットの方形には、4分の1のような簡単な分数だけが必要で、それは分数で扱います。
終わったら
学び終えると、ヌクレオチドの3つの部分を挙げ、A と T、C と G を対にし、コドンに塩基が3つ必要な理由を説明できます。メンデルのエンドウの 3 対 1 の比を予測し、YyRr の交配のパネットの方形を埋め、鎌状赤血球症のもとになる点突然変異のような変異を見分け、何サイクルか後の PCR のコピー数を数えられます。
- 1遺伝子とDNAヒトの染色体1組には約30億塩基対のDNAがあり、その配列の約1パーセントがタンパク質を指定しています。
- 2塩基対DNAのはしごは1段ごとに0.34 nmずつ上がり、10段で3.4 nmのらせん1回転になります。
- 3染色体ヒトの細胞1個のDNAを端から端までのばすと、約2メートルになります。
- 4メンデルのエンドウ1865年、ブルノの修道士が3万株近いエンドウの交配の結果を報告しました。そこでは同じ3対1の比が何度も現れました。
- 5パネットの方形2 × 2のマス目を使うと、Yyのエンドウどうしからは4回に1回の割合で緑の種子ができると予想できます。
- 6突然変異βグロビン遺伝子の20番目の塩基のAを1つTに変えると、鎌状赤血球症の原因となる変異型になります。
- 7DNAの技術PCRを30回くり返すと、1本のDNAが約10億コピーになります。
このコースの出典 (11)
- NHGRI "Deoxyribonucleic Acid (DNA) Fact Sheet" (genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Deoxyribonucleic-Acid-Fact-Sheet)
- "Chromosomes Fact Sheet" (genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Chromosomes-Fact-Sheet)
- "Human Genome Project" and its timeline (genome.gov/human-genome-project, genome.gov/human-genome-project/timeline)
- "Telomere-to-Telomere" (genome.gov/about-genomics/telomere-to-telomere)
- "Polymerase Chain Reaction (PCR) Fact Sheet" (genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Polymerase-Chain-Reaction-Fact-Sheet)
- "What is Genome Editing?" (genome.gov/about-genomics/policy-issues/what-is-Genome-Editing)
- "Human Genomic Variation" (genome.gov/about-genomics/educational-resources/fact-sheets/human-genomic-variation)
- OpenStax Biology 2e , 12.1 "Mendel's Experiments and the Laws of Probability", 12.2 "Characteristics and Traits", 14.2 "DNA Structure and Sequencing", 14.6 "DNA Repair" (openstax.org/books/biology-2e)
- MedlinePlus Genetics "HBB gene" and "Sickle cell disease" (medlineplus.gov/genetics)
- NCBI RefSeq NM_000518.5 (HBB coding sequence) and ClinVar VCV000015333 (c.20A>T, p.Glu7Val)
- Nobel Prize in Chemistry 2020 summary (nobelprize.org/prizes/chemistry/2020/summary)
確認日: 2026-10-17