何が遺伝子か ● ウイルスの構成要素： タンパク質と核酸だけ； どちらが遺伝子か？

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1 何が遺伝子か ● ウイルスの構成要素： タンパク質と核酸だけ； どちらが遺伝子か？
● ウイルスの構成要素：　タンパク質と核酸だけ； 　　どちらが遺伝子か？ ● 遺伝子：　ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）；　全細胞に含まれる ● 従来の説 植物：　１つの体細胞　⇒　１つの個体 　　 哺乳類：　子孫を残せるのは生殖細胞だけ ● 1997年：　体細胞の核酸からクロ－ン羊が作られる 　　2001年：　ヒトのクローン卵子の細胞分裂 年： 人工多能性幹細胞； 受精卵使わず分化万能細胞 ●ＤＮＡの情報：　タンパク合成 タンパク質以外のもの（糖や脂肪等）：　酵素反応で合成 ●酵素はタンパク質 　⇒　タンパク質以外の物質の遺伝情報もＤＮＡで

2 タンパク質の合成経路 タンパク質は遺伝子の情報で作られる

3 遺伝子をめぐる話題 ●ヒトの遺伝子数： 約2万個余り（イネ科の植物より少ない） タンパク質数： 約10万種
●ヒトの遺伝子数：　約2万個余り（イネ科の植物より少ない） 　　　タンパク質数：　約10万種　 　　→　１つの遺伝子が ３～４個のタンパク質に対応 ●ヒトの遺伝情報：　99.9％は共通 　　0.1％違いで、　髪や目の色など属性が決まる ●ヒトとチンパンジーの遺伝子の違いは1.２％ 　　 ●チンパンジーになくてヒトにだけにある遺伝子：　ない 　　 ●チンパンジーありヒトにない遺伝子群：　四 ● 蝿とヒトの遺伝子も約８割同じ。ウニ（下等生物？）とは70％が共通。 ●脳の容積： 　　初期の原人：　類人猿と大差ない 　　ネアンデルタール人や現代人：　その２～３倍 ●ＣＭＡＨ（遺伝子）：　　動物では人間にだけない 　これが突然変異で失われた時期に、脳の大型化が始まった。 　ネアンデルタール人にもない　→　脳成長抑制遺伝子？

4 人類の進化と生活域 人類は700万年前に類人猿の祖先から分化 現生人類（ホモ・サピエンス）は20万年前にアフリカに出現

5 核酸の構造 核酸塩基は４種類ある コドン（３個の核酸塩基の組合せ）でアミノ酸を指定

6 ＤＮＡ（遺伝子） ●タンパク質合成でのアミノ酸の指定： ４種類の核酸塩基の内の３個の組み合わせ
●微生物から高等動物まで同じ　⇒　全生物が１つの原始生命体から分化？ ●ＤＮＡ：　 ２０世紀最大の発見 ●対応する２本の鎖（二重ラセン）： 遺伝情報の伝達、安定性向上 ●ＤＮＡの損傷：　遺伝や生体機能の障害（癌） ●日光消毒：　紫外線による細菌のＤＮＡの損傷

7 ＤＮＡの複製 ・・・・・　水素結合

8 遺伝子操作 ●遺伝情報の表し方は全生物で共通 ⇒人間と植物や微生物の間でも遺伝情報の交換が可能
　　　⇒人間と植物や微生物の間でも遺伝情報の交換が可能 ●例：　大腸菌にインシュリン、ヒト成長ホルモン、インタ－フェロンなどを作らせる ●遺伝子組み換え食品の問題点：　目的のタンパク質以外のタンパク質もできる　⇒　安全性の確認が難しい

9 雄と雌の存在理由（結婚の生物的価値） ●ＤＮＡ：安定性が高い ●紫外線、放射線、化学物質などで損傷 ⇒ 健全なもう一方をもとに修復可
●ＤＮＡ：安定性が高い ●紫外線、放射線、化学物質などで損傷 　⇒　健全なもう一方をもとに修復可 ●交配： ●ＤＮＡに修復不能部分　⇒　雄と雌のＤＮＡの健全な 部分の組合わせ　 ⇒ 　健全なＤＮＡ　 ⇒ 　種の絶滅を防ぐ ●ＤＮＡの交差（混合再配列）　 ⇒ 　多様な遺伝子　 ⇒ 　環境変化への対応力向上 （●環境が厳しくなると：　無性生殖　 ⇒ 　有性生殖） ●ＤＮＡが変化したまま　 ⇒ 　突然変異　 ⇒ 　生物の進化

10 “ＲＮＡワ－ルド”から“ＤＮＡワ－ルド”へ
●タンパク質合成：　酵素が必要 ●ＤＮＡ：　酵素なしには何もできない ●ＲＮＡ：　１本鎖　 ⇒ 　変異が速い ●レトロウイルス（エイズなど）：　遺伝子がＲＮＡ 　　 ⇒ 　ワクチンを作りにくい ●一部のＲＮＡ：　遺伝情報＋触媒作用　 ⇒ 　タンパク合成 ⇒ 　（自己複製可：　危険） ⇒ 　生物はＲＮＡ分解酵素をもつ ●“ＲＮＡワ－ルド” ：　偶然に誕生したＲＮＡ　 ⇒ 　多様なＲＮＡ ●“ＤＮＡワ－ルド”：　遺伝情報は安定なＤＮＡ、 　　　　　　　　　　　　　 タンパク合成はＲＮＡ

11 遺伝子診断 ● 遺伝子診断： ＤＮＡ解析 ⇒ 胎児の遺伝的素質 ⇒ 新しい優性学 ● ヒットラ－の優性学： 劣等なユダヤ人の絶滅
● 遺伝子診断：　ＤＮＡ解析　 ⇒ 　胎児の遺伝的素質　 ⇒ 　新しい優性学 ● ヒットラ－の優性学：　劣等なユダヤ人の絶滅 ● アメリカでの調査：　「肥満遺伝子をもっていると分かれば中絶する」と答えた女性が３０％ ● 保険会社：　遺伝子診断の結果を知る権利を主張 ● 結婚相手の遺伝子診断の結果を知りたい？

12 病気の環境要因と遺伝要因 肥満にも、環境要因だけでなく、５０種類以上の遺伝子が関係。

13 好気性生物の出現 ● 酸素がなかった時代： 生物は嫌気性生物だけ。 ● 光合成生物の出現 ⇒ 酸素の放出
● 酸素がなかった時代：　生物は嫌気性生物だけ。 ● 光合成生物の出現　⇒　酸素の放出 ● 海：　Fe2+＋O2　⇒ Fe３+ （鉄鉱石： Fe2O3）（ O2の消費） Fe2+ がなくなる　 ⇒ 大気中のO2増加　 ⇒ 　3-4 億年前に現在とほぼ同濃度 ● 嫌気性生物の大絶滅　 ⇒ 　酸素呼吸をする生物の優位 問題 光合成では酸素が放出される。しかし、ここ数億年間大気中の酸素濃度はあまり変わっていない。なぜか。さらに、大気中の酸素濃度が高まるための条件を述べよ。

14 炭素原子の循環 CO2：炭素原子の大気中で最も安定な形 → 他のものに変えるのにはエネルギーが必要 → 処理して除くのが困難 14 14

15 ＡＴＰ⇒ＡＤＰでのエネルギー発生 ADP ATP ここで加水分解される → ADP
ＡＴＰ　→　ＡDＰ　でエネルギー（7.3 kcal/mol）が発生

16 酸素呼吸の優位性 醗酵（嫌気性） ● エネルギー発生： ATP ＋ H2O → ADP＋H3PO4 + ３０KJ（7.3Kcal)
● 呼吸： ブドウ糖＋６O2→→６CO2＋６H2O＋３８ATP ● 発酵： ブドウ糖 →２乳酸＋２ATP ブドウ糖 →２エタノール＋ ２CO2＋ ２ATP ● 酸素呼吸は、エネルギー源の利用効率を 20 倍近く高めた。 醗酵（嫌気性）

17 醗酵と腐敗 ● 醗酵：人間に有益な場合： 醗酵食品（酒類、味噌、醤油、納豆、ヨ－グルト、パンなど） ●腐敗：悪臭等で人間が嫌悪感をもつ場合：
　　　腐敗臭は、危険を知らせるシグナル ●醗酵と腐敗も、酸素のない状態で、微生物が有機物を分解してＡＴＰを得るプロセス (生成物が有害な例： 酵母は醗酵でできる15％以上のエタノールで死ぬ）

18 ATPの使われ方 ● ＡＴＰ ： 高エネルギ－物質： エネルギ－の通貨
● ＡＴＰ　：　高エネルギ－物質：　エネルギ－の通貨 ● ＡＴＰ　→　ＡＤＰ　：　発生エネルギ－の 60%が仕事、 40%が熱（体温の維持） ● ナトリウム－カリウムポンプによる物質移動 　　　　　　　（ＡＴＰ消費量の約 1/3 ） 　 細胞内（赤血球）　 周囲の体液中 　　Na+ 　　 　１　　　　 　１０ （濃度比） 　　K＋ 　　　 　30 　　　　 　１ ● Na+ と K＋ 細胞膜内外間での濃度差 ⇒ 情報伝達、脳の働き

19 脳でのＡＴＰ ● ＡＤＰ⇒ＡＴＰ には、O2 が必要 ● 大脳： １日に体重くらいのＡＴＰを消費 （全酸素の 20 ％を消費）
● 大脳： １日に体重くらいのＡＴＰを消費 （全酸素の 20 ％を消費） ● 大脳のＡＴＰ量は約１ｇ ⇒　 ＡＴＰ⇌ＡＤＰが１万回/日(6秒間隔） ⇒ 　酸素濃度が低いとＡＴＰができない ⇒ 　急速な意識喪失　 ● 脳のエネルギ－源は、ブドウ糖だけ。 　　脳で全エネルギ－ の 1/4 （血糖の８割）を消費

20 ATPと料理 ● 運動： ＡＴＰをエネルギ－源にしたタンパク質の滑り ● 死後硬直： ＡＴＰがないので筋肉での滑りが起こらない
● 死後硬直：　ＡＴＰがないので筋肉での滑りが起こらない ● タンパク質分解酵素でタンパク質が分解 ⇒ また軟らかくなる。 ● 洗い：　鮮度のよい魚肉を薄切りにして冷水で洗う　 ⇒ 　 　ＡＴＰの流出 ⇒ 筋肉が硬直しコリコリした歯ごたえ ●鰹節：　猛スピ－ドで泳ぐ鰹には、ＡＴＰが多い ⇒ 　多量のイノシン酸（ＡＴＰの分解生成物：　旨味物質）ができる　 ⇒ 　「だし」がよく出る ● 死後硬直が解ける頃にイノシン酸が最も多くなる 　　（歯ごたえは弱くなる）

21 １分子の合成に必要なＡＴＰ数 生合成に使われるＡＴＰの 88%がタンパク質の合成に使われる。

22 ATPの働き ● 細胞膜を通した物質の輸送（ポンプなど） ● 情報の伝達 ● 筋肉運動などの力学的仕事 ● 生体物質を作る生合成

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24 炭素原子の循環 エネルギー 光合成 (太陽エネルギー） ＣＯ２消費量=発生量
CO2：炭素原子の大気中で最も安定な形 → 他のものに変えるのにはエネルギーが必要 → 処理して除くのが困難 24 24