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Microsoft PowerPoint - 基礎生物学A-6-メンデル遺伝.pptx

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Academic year: 2021

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全文

(1)

子供が親と似るのは?

 「前成説」 卵(生殖細胞)のなかに、 あらかじめ子供の縮小版(構造) が入っている  「後成説」 構造は、発生・成長に従って後から作られる  どちらかと言い切れるほど,単純ではない 設計図 核と核外の遺伝子 初期条件 遺伝子の修飾、細胞質 環境条件や偶然 遺伝子の修飾(エピジェネティクス)

用語

ゲノム

(genome):「ある生物をその生

物たらしめるに必須な遺伝情報」

生物の個体にある

一組分

の遺伝子。

遺伝子

(gene):「

遺伝形質

)を規定す

る因子」

ある

一つのタンパク質

の遺伝子

ある

表現形質

の遺伝子

複数のタンパク質

が関与しているか

も←注意が必要(あいまい)

用語

染色体

(chromosome):遺伝子が乗っ

ているDNAの塊

倍数性(体)

:染色体のセット(n)が

何組あるか。

一倍体(n:半数体)、

二倍体

(

2n

)、

三倍体(3n)...

核DNAの存在形態

染色体・クロマチン・ヌクレオソーム・DNA 

真核生物の場合

ヒトでは、2mを巻き込んでμmサイズにして ある http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2012/120218/ 3 4

(2)

塩基対

水素結合でひっつく。反平行に並ぶ

相補的複製(5’→3’ 方向)

遺伝暗号のルール

核酸

3つ

で、アミノ酸

1つ

を指定

核酸3つの組(特にmRNA)を

コドン

という

M.ニーレンバーグ(UUUはPhe...1968ノー

ベル生理学医学賞)

アミノ酸によっては複数のコドン(同義コ

ドン)を持つ(

縮重

、縮退)

翻訳

開始コドン

(AUG メチオニン)・

停

止コドン

(UAA、UAG、UGA、

ナンセンス

コドン

)がある

遺伝暗号

(遺伝コード・

コドン

)

 DNAのコード(アンチコドン)とrRNAのコード とtRNAのコード(アンチコドン)は、相補的

AG

T

UCA

tRNA

AG

U

DNA       mRNA       tRNA

TA

C

AUG

tRNA

UA

C

染色体の模様

 唾腺(だせん)染色体 複製されるが、分裂され ない組織の細胞にある ユークロマチン (色が薄い) ヘテロクロマチン (色が濃い) パフ (ほぐれているとこ) ユスリカの唾線染色体 (ネットから、引用元不明) 7 8

(3)

DNAと遺伝子の構造

 原核生物の遺伝子は、DNA上に遺伝子(タンパ ク質)がまとまって存在する  真核生物の遺伝子は、DNA上でタンパク質に成 る部分(エクソン)と成らない部分(イントロ ン)が混在している。mRNAを作るときに編集 (スプライシング)して一つにまとめる

数:ヒトを例に

 ヒトのゲノム(n)は 塩基対は、約31億bp(base pair、塩基対) 遺伝子数は、約25000個? 染色体は、22(常染色体)+1(性染色体)  ヒトは二倍体なので体細胞(2n)には、 約60億bp 約50000の遺伝子 染色体は、44(常染色体)+ 2(性染色体)  ヒトは減数分裂して配偶子を作るので、配偶子 は半数体(n、一倍体)

用語

 形質:遺伝子がもたらす性質(形や機能) 表現型(phenotype):形質のタイプ  遺伝子(gene): (複)対立遺伝子(allele):同じ遺伝子 座に存在しうる異なる性質の遺伝子 遺伝子型(genotype):特定の生物の遺伝 子タイプ。どの対立遺伝子を持っているか 遺伝子プール:ある生殖集団が持っている 遺伝子の全体像 遺伝子頻度:遺伝子プール内での、特定の 対立遺伝子の存在比

ヒトの血液型(ABO式)を例に1

 遺伝子座は、第9染色体の長腕の先端付近(約 1000bp)  対立遺伝子は、3つ A型、B型(Aとアミノ酸を変える変異が4 つ)、O型(糖転移酵素に途中で1塩基欠失 がある→フレームシフトで不活性型の酵素 →糖鎖が短い)  表現型は、 A,B,AB,Oの4種類  遺伝子型 AA、AO、BB、BO、AB、OOの6種類 https://www.jamstec.go.jp/sugar/j/achievements/2012/index.html 11 12

(4)

メンデルの法則

発表(1865)、再発見(1900)

形質の観察から

推測した法則

形質がどのように伝わるか

?

エンドウを人工授粉させて調べ

た

粒子説

(後の遺伝子)

優性

の法則

分離

の法則

(独立の法則)・・・連鎖の無い場

合

Gregor Johann Mendel 1822- 1884 Wikipediaより William Bateson 1861-1926 Wikipediaより

メンデルの法則を

現代風に

理解

 表現型と遺伝子型を考える  配偶子(卵、精子)はn、個体は2nとする 親の遺伝子が、1:1で配偶子に配られる 子は、親から1つずつ配偶子をもらって、2nに

優性の法則

 形質の異なる純系の親から生まれたF1が、片方 の親と同じ形質になる場合、その形質が優性、 他方を劣性という 優性の対立遺伝子の形質が、劣性の対立遺伝 子の形質を隠す←価値の優劣ではない

ホモ

接合体

ヘテロ

接合体

ヒトの血液型(ABO式)を例に2

対立遺伝子は、3つ

A型、B型、O型

常染色体にある遺伝子なので、遺伝子座は

一人に2つ

ある

遺伝子型

AA、AO、BB、BO、AB、OOの6種類

表現型

は、

A,B,AB,Oの4種類ということは、

Oは

ABに対して

劣性

(

AB型を調べる方法で

は見えない

)

15 16

(5)

分離の法則

F1同士を掛け合わせると,

親の世代の劣性の

性質

が出る(性質の元が混じってない)

ヘテロ

接合体

これって数学の(a+b)2と同じ!

分離の法則

 純系から得たF1同士を掛け合わせると、優性と劣 性の表現形質が3:1で表れる  遺伝子は混じらない。F1の遺伝子型がAaなら 遺伝子型の比は、AA:Aa:aa = 1:2:1 ハーディー・ワインベルクの法則 (「2nだから自乗」の法則)

(

1

p+

1

q)

2

=

1

pp+

2

pq+

1

qq

対立

遺伝子の頻度

を p+q=1 とすると

各遺伝子

型の頻度

は

1xpxpと2xpxqと1xqxq

表現型の存在比から遺伝子頻度を計算できる

ヒトの血液型(ABO式)を例に3

 表現型は、 A、B、AB、Oの4種類  遺伝子型 AA、AO、BB、BO、AB、OOの6種類  ABOの各遺伝子頻度(各々 a,b,oとする)は? (a + b + o)2の式を、変数を遺伝子頻度、展開式 の項は各遺伝子型の比率として、a+b+o=1で解けば よい(つまりA型なら,aa+2aoがA型の人口比になっ ているということ) A型が40%、B型が20%、AB型が10%、O型が30% 上の比率では?(ヒント「o2」がoxoだから...) a:b:o = 29:16:56

血液型注意

 ABO式は有名だけど、実はそんなに簡単ではない A型・B型には、サブタイプが複数存在する(凝集反応も 違う。下手をするとOと間違えられる場合も... 糖転移酵 素遺伝子でもA・Oにサブタイプが) 染色体の交差によって、cis‐AB遺伝子(一個の遺伝子座 にABの特徴が混じって乗ってしまう. cis‐AB)ができる こともある. O型とAB型( cis‐ABタイプの親)の子にOやABが...AB ( cis‐ABタイプの親)とAとの子にOが... cis‐ABは親から受け継いでいたり、親の生殖細胞がで きるときに新たにできたりする。 ボンベイ(凝集ではO型に見えるが、遺伝子が違う)な ど希なABO式の血液型も存在する 19 20

(6)

独立

 独立の法則:形質は別々に遺伝する(別の染色体 にあれば...) 異なる形質の組み合わせは、各形質のパター ンを掛け合わせたものになる 2つの独立な形質のF1の例

独立と

連鎖

 独立の法則:形質は別々に遺伝する。ただし... 独立の法則は、調べる対象の形質の遺伝子が 別々の染色体に乗っていないと成り立たない 2つの連鎖した形質のF1の例

交差

DNAは極めて細い

2本のDNAに

同じ塩基

の並び

が近くにあると,

対になる相手を間違え

ることがある

2本のDNAが,交差の

前後で異なる遺伝子を

持っていると,

遺伝子

の乗り換え

が起きる

2つの遺伝子間の距離

が長いほど交差による

乗り換えが起きやす

い)

A B A B

DNAの交差

遺伝子の相同組替え(第一減数分裂のと

き起きる)

第一減数分裂

第二減数分裂

4n

2n

n

相同染色体 の対合 交差発生 DNA複製 23 24

(7)

独立と連鎖

 特定の形質が独立な一つの遺伝子によるか、連 鎖による複数の遺伝子によるものかは、自然状 態では分からない 世代を繰り返すと、組み替えによって独立と 見分けがつかない平衡状態になる 純系を作って、純系の掛け合わせをすると...

遺伝子型と形質

多遺伝子

(多因子)の形質もある

同じ機能を持つ遺伝子が

複数の遺伝子

座

にある場合(中間雑種とは異なる)

考えてみよう

間違った科学の利用

 「優生学」フランシス・ゴルトン(1883) 「生物の遺伝構造を改良する事で人類の進歩を 促そうとする科学的社会改良運動」 劣った遺伝子を持つヒトに子供を作らせなけれ ば、人類は改善できる(消極的優生学) 優秀な遺伝子を持ったヒトに子供を作らせれ ば...(積極的優生学)  「品種改良」の思想にすぎない  倫理的に問題があるが、それ以前に科学ではない. 理由は次のスライド以降

劣性遺伝病で

実際

に計算してみる

ホモ接合とヘテロ接合  常染色体のホモ接合で、5万人に1人発症(表現型 頻度)する劣性遺伝病の原因遺伝子は、どれぐらい の遺伝子頻度か?また保因者はどれぐらいの頻度? 仮に対立遺伝子は、1つとする (p+q)2で、qを問題の遺伝子とする 表現型q2が1/50000ということは qは1/223 ヒトは2nなので、1/111が保因者  常染色体劣性遺伝病は、先天代謝異常症を中心に、 600から700種類知られている  では、君は何個持っていそうか? 27 28

(8)

考えてみよう

間違った科学の利用

 「優生学」は科学ではない。科学への浅薄な知識に 基づく、悪意と偏見に満ちた思想である。 ホモ接合で問題となる遺伝子の数は多く、誰もが 10個ぐらい持っている(見えていないだけ) 全人類を何十回も絶滅させる必要がある そもそも淘汰したい形質が、どのようにできてい るのかあまり明らかではない 何を対象に淘汰するのか、決められない 仮に特定の変異遺伝子を取り除けても、いつかは 突然変異で再生されるうる

先祖(注:親ではない)と異なる

形質をもたらすもの

遺伝子のコード(内容)が変わる

突然変異

核酸の置換・欠損・重複

(複製間違い

etc.)

染色体上の並び方が変わる

交差

新しい組み合わせの見かけの遺伝子ができる 

相同組み換え

(交差の特殊なもの)

トランスポゾン

DNAの

相同組替え

トランスポゾン

タキイ種苗株式会社 高知大学 Wikipedia

子が親に似るのは?

 種族で似るのは分かりやすいが...子が親に似るのは?  遺伝情報が統べるのは、タンパク質の一次構造 なぜ、似るのか? 31 32

(9)

遺伝的多型:個体間の差

 ヒトのゲノムのバリエーション 0.07%  対立遺伝子  単一塩基多型:SNP  マイクロサテライト多型:短い配列の繰り返し回 数  DNA鑑定,犯罪捜査・親子鑑定etc  何を調べているのか? 特定の短いDNA配列(配列のバリエーション が多い所).個人に特有ではない.  検査結果と鑑定結果←事実と解釈 否定は簡単だが,肯定は... 35

参照

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