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2025/1/6

kenta 第10回 中学生医学けんた君の生命科学等についての質問

「世界に一つのゲノム」人間の身体は何からできてるの?②

by Hisao Masai & Kohji Kasahara

3. ゲノムと遺伝子とタンパク質

けんた君
中学生
医学けんた君

先生、ゲノムとは何ですか?

zawako
上北ざわこ先生

前回、生物はDNAを複製することで、親と同じ設計図をコピーし遺伝情報を子へ伝えていくことをお話ししましたね。

ゲノムとは
zawako
上北ざわこ先生

そうやって親から子へ受け継がれる、
生物の形質を決定するために必要な1セットの遺伝情報をゲノムといいます。

生物種にとって必要な遺伝子の1セットということです。

けんた君
中学生
医学けんた君

そうなんですね。

zawako
上北ざわこ先生

ここでまた問題です。
人の一つの細胞のDNAを繋げると、どのくらいの長さになるのでしょうか?

問題3

医学けんた君
中学生
医学けんた君

2cmくらいですか?

zawako
上北ざわこ先生

答えは、Dの2m です。
DNAは何重にも折りたたまれて棒状の構造体(染色体)として核の中に収容されています。
計算式は次の解説の通り。

両親から受け継ぐ46本の染色体は、22対(44本)の常染色体と2本の性染色体から構成され、全部で約60億塩基対(30億塩基対×2)のDNAを含みます。
DNAの二重らせんでは、隣接する塩基対の距離が約0.34nm(1mm=1,000μm=1,000,000nm)なので、60億塩基対のDNAの長さは以下の計算により約2mになります。 計算式

医学けんた君
中学生
医学けんた君

ゲノムの大きさってどのくらいなのですか?

zawako
上北ざわこ先生

ゲノムの大きさは生物種によって大きく異なり、大腸菌は460万塩基対、パン生地を発酵させるために欠かせない微生物であるパン酵母は1200万塩基対、ヒトは約30億塩基対です。

※ ヒトの1つの細胞には、2セットのゲノムを持つので、約60億塩基対のDNAを含んでいる。
(30億塩基対×2)

zawako
上北ざわこ先生

一つの細胞のDNAを繋ぎ合わせると2mということは、
もし核の大きさをバスケットボールと同じ大きさと考えるとDNAは100kmの長さの髪の毛と同じイメージね。

医学けんた君
中学生
医学けんた君

一つの細胞のDNAが2mなら、前回のお話では細胞は37兆個あるということなので、
37兆個の細胞全部をあわせると・・・?

zawako
上北ざわこ先生

なんと地球約185万周分、地球と太陽の間を約250往復もできますよ!

医学けんた君
中学生
医学けんた君

えー!僕の身体の中に、そんなに長いDNAが入っているの!!
しかも、それが日夜正確に複製されているなんて信じられないよ。生物って、すごいんだな。

医学けんた君
中学生
医学けんた君

先生、遺伝子についても教えてください。

遺伝子とは
zawako
上北ざわこ先生

遺伝子は何かというと、
遺伝情報の産物を規定するゲノムの領域のことですね。代表的な遺伝情報の産物はタンパク質で、タンパク質はアミノ酸からできています。

アミノ酸
zawako
上北ざわこ先生

タンパク質を構成するアミノ酸は20種類あって、それぞれ違った性質を持っています。
親水性、つまり水となじみやすい性質を持っていて、さらに+やーといった荷電を持つものと持たないものがあります。
さらに疎水性、つまり水となじまない性質を持つものもあります。

アミノ酸
zawako
上北ざわこ先生

タンパク質は、いろいろな性質を持つアミノ酸がひも状につながったものです。

さらに、立体構造をとることによって、様々な役割を果たしています。

例えば、ヘモグロビンという赤血球に含まれる赤い色素たんぱく質は、4つのサブユニット(「2つのαポリペプチド」と「2つのβポリペプチド」)による立体構造で、酸素と強く結合できる性質も持ち、肺で酸素を受取り、全身の細胞に酸素を送り届けることができます。

医学けんた君
中学生
医学けんた君

タンパク質は、他にどういう仕事をしているのですか?

zawako
上北ざわこ先生

タンパク質は体内で色々な仕事をしています。
たとえば、ウイルスや病原菌を排除するために作られる抗体は、免疫グロブリンというタンパク質からできています。
筋肉が収縮して大きな力を出せるのは、アクチンとミオシンというタンパク質が働いているからです。また、血液中に存在する血清アルブミンというタンパク質は、浸透圧を保ち、脂肪酸や無機イオン、また、外来の薬物を吸着し、全身に運搬しています。

タンパク質のいろいろな仕事
医学けんた君
中学生
医学けんた君

タンパク質って、体のあらゆるところで大事な役割を担っているんだなあ