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解決済みの質問

遺伝子の事・酵素・たんぱく質

中原英臣・佐川峻「人間は遺伝を超えられるか?」をブックオフで100円で買ってきて読んでます。
大変面白いです。
途中でわからないところがあったので教えてください。
(私自身は全く予備知識ないしろうとです)
ここまでの話は
DNAは4つの塩基からなっている。
この4つは二重らせんの対応がきまっている。AはT、GはCとくっつくと決まっている。。なので、細胞分裂の際は、二重らせんがはなれ、わかれたそれぞれの細胞内で失われた相手のらせんを再生する。AにはT、GにはCと決まっているので再生できる。
DNAはRNA(=アミノ酸)と対応していて、DNAと同様に4つの塩基でRNAはDNAの並び方に対応してその並びを決定する。それでできたアミノ酸が並べられたんぱく質ができる。アミノ酸は20種類。それによりできるたんぱく質も20種類である。
そうしてできたたんぱく質が生命を維持するあらゆる化学反応を担っている。
その説明の中で、「生命維持に必要な化学反応をコントロールしているのが酵素と呼ばれる物質でこの酵素がたんぱく質なのです」という文があります。この後酵素という言葉は出てこないのですが、「酵素という物質がたんぱく質」とはどういう意味なのですか?たんぱく質は上記の説明でわかりましたが、酵素という言葉の意味がわかりません。噛み砕いて意味合いを教えてください。

投稿日時 - 2003-11-15 18:36:31

QNo.706492

暇なときに回答ください

質問者が選んだベストアンサー

>ではゲノム、つまり、鎖のうち、2本づつがペアになっているのは
>どういう意味があるのでしょうか?
最大の理由は、環境適用能力を高めることでしょう。

例えば遺伝子ペアの内、片方に欠損があったとしても、もう片方が
正常であれば、遺伝子病の発病を防げるかも知れません。
また、現状では環境に対して不利だが、将来的な急激な環境変化に
対応できる遺伝子を隠し持つことが出来るかも知れません。
またこの2本ペアの似たDNA間では、塩基配列の組換えが頻繁に生じます。
そのことが遺伝子に変化をもたらし、進化を促進します。

ヒトは、二つの性を持った「2倍体」の生物ですが、
3倍体とか4倍体の生物もいます。

>ではこの実験ことはどう考えればいいのでしょうか?
生命が無くても生命に必要な物質を合成できることを示したもので、
生命誕生に関する示唆を与える重要な実験です。

ただ、「炭素の有無が生命か否かを決定している」
という言い方は間違っていまして、現にこの実験では、
生命が無くても複雑な炭素化合物を合成できています。

>中原だめなのですね
以下のURLに問題点が纏められています。
「ウィルス進化論」に関しては、まあそういう説があるんだなぐらいに
思って読んで下さい。
ttp://www.meken.med.kyushu-u.ac.jp/~tosakai/virusevo.html

投稿日時 - 2003-11-18 11:57:32

お礼

ありがとうございます。
中原のダメさすさまじいですね。
遺伝子は「バックアップ」の発想でペアになってるんですね。

投稿日時 - 2003-11-19 22:50:04

ANo.9

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回答(9)

ANo.8

takumicchiさんが回答していますが、補足を。

1.リボソームとは、mRNAの情報を使ってアミノ酸から蛋白質を合成する場所です。
リボソームを持たない生物は、ウィルスを除けば確か存在しなかったと思います。
リボソーム内での反応機構はtakumicchiさんが書かれている通りです。
またアミノ酸は、ヒトの場合、
一部のアミノ酸は体外から食物によってのみ摂取(必須アミノ酸)し、
残りのアミノ酸は体外から摂取したアミノ酸などを原料に合成しています。

2.1個の染色体は、2本鎖DNAが蛋白質などに絡み合って出来ているものです。
つまりヒトの場合、46本の2本鎖DNA(96本のDNAに相当)に対応して
46個の染色体を持っており、
体細胞分裂の際は、DNAがほどけて92本の1本鎖DNAとなり、
それぞれを鋳型に92本の2本鎖DNAを作って分裂するのです。
46本の2本鎖DNAは、23種類の似た情報を持つペア(ゲノム)からなり、
生殖の際に両親から半分ずつ受け継ぎます。

3.
細胞は、細胞質と核からなり、細胞質に覆われています。
言い換えれば、細胞質は、細胞の内部から核を除いた部分です。
細胞質と核は、核膜という膜によって分けられていますが、
この膜を持つものが真核生物(ヒトを初めとする目につく生物全体)で、
膜を持たないものが原核生物(バクテリア)です。
バクテリアには核と細胞質の区別がありません。

ミトコンドリアは細胞質の中に浮かんでおり、酸素呼吸に関わります。
同じく細胞質内でDNAを持つものとして、植物細胞の光合成に関わる「葉緑体」があります。
ミトコンドリアと葉緑体は、通常は体細胞分裂によってのみ増殖するため、
生殖による遺伝子の交換を行わないとされています(例外あり)。
核のDNAは、受精により半分ずつ受け継ぎますが、
細胞質はヒトの場合、母親から卵の形で受け継ぐので、
母親からのみの遺伝となります。

1個のゲノム=ペアとなる2本鎖DNA(4本のDNAに相当)≒2個のペアとなる染色体
と思って間違いありません。
1個のゲノムの中には意味のある部分もあれば、意味のない部分もあります。
1個の遺伝子とは、そのゲノムの中から意味のある配列1箇所
(つまり1本のmRNAが読みとられる塩基配列)を指し、
ヒトの場合、1個のゲノムの中に数千個の遺伝子があり、
23個のゲノム、46個の染色体(46本の二本鎖DNA)全体で、
トータル10万前後の遺伝子があります。

4.
無機物と有機物の違いは、takumicchiさんが書かれる通り、
炭素原子(CO2やCaCO3などは無機物扱い)を含んでいるか否かです。
昔は有機物は生物だけが作ると思われていましたが、
19世紀中頃に尿素の合成に成功して以来、両者の違いは便宜上のものです。
炭素の有無は生命かいなかを決定しません。


最後に余り他人の悪口を言いたくありませんが、中原英臣という方は
かなりいい加減な本を書かれる方です。できれば遺伝子に関する基礎入門書を
読まれた方が勉強になると思います。

投稿日時 - 2003-11-17 10:28:15

お礼

ありがとうございます。
1.リボゾームはよくわかりました。
さて2.ですが、何度も読み返しました。が、まだしっくりしません。こういう事でしょうか?塩基のつらなりを「DNA」と呼ぶ。それが2本鎖になっている。この2本鎖はたんぱく質と絡み合っており、その状態で「染色体」というネーミングが使われる。ここまであってますか?。で、ゲノムというのは染色体2本ペアで1ゲノムであってますか?染色体は46種類あるが、このうち2つづつは「似ている」。このペアを「ゲノム」という。
まず、僕は核の中に1本のなが~いDNAがあると思っていたのですが、そもそもこれが間違いで、46鎖あるわけですね?で、この46は2本づつにている。この2本を1種類と考えると23種類ある。
DNAはどの細胞内のDNAも同じだと思っていたのですが、それは間違ってないけど、1本じゃなくて46本ある。でそれらはみなばらばらな並びなわけで、その46セットとしてどの細胞も同じセットがあるという意味での同じですね?
46の鎖があるのは生殖で分裂する為だというのは理解しました。
ではゲノム、つまり、鎖のうち、2本づつがペアになっているのはどういう意味があるのでしょうか?
3はよくわかりました。
4炭素の有無は生命か否かを決定しないのですか?ではこの実験ことはどう考えればいいのでしょうか?
中原だめなのですね。わかりました。
ただ、これぐらいやさしい本じゃないとまず、全く読めない私です。

投稿日時 - 2003-11-18 01:08:13

ANo.7

追加質問について全部を正確に答えるのは私も自信がないので、分かる範囲でお答えします。

1>
リボソームとはタンパク合成をする場所です。リボソームはRNA(rRNA)とタンパク質の複合体からできていますが、実際に合成を行っているのはRNAです。mRNAの上をスキャンしていき、アミノ酸が結合したtRNA(アミノアシル-tRNA)を引き込んでいってタンパク質合成をします。確実ではありませんがアミノ酸は細胞内の何処にでもあると思います。そのアミノ酸とtRNAを結合させるアミノアシル-tRNAシンセターゼという酵素があります。この酵素がtRNAとアミノ酸を正確に識別して結合させます。これを輸送因子となる別のタンパク質がリボソームのところまで運びます。原核生物と真核生物ではそのシステムが微妙に違いますが、原核生物の場合は伸長因子(Elongation Factor)-TuというのがアミノアシルtRNAの輸送をしているらしいです。真核生物の場合は私はわからないです。ただ、細胞質と核が仕切られているのでかなり複雑です。輸送や局在の問題は今でも研究が続けられていて完全に解明はされていないです。

2>
染色体を更に細かく見るとゲノムがあります、その中のタンパク質がコード出されている領域が遺伝子です。つまり遺伝子とはゲノム上のごく一部です。その本体となっている物質がデオキシリボ核酸です。分裂(体細胞分裂)では1つが2つに分かれるわけです。そのまま分かれれば染色体数は半分になってしまうので、その前に倍に増やしておくわけです。つまりDNA量もその時は倍になってると思います(自信なし)

3>
ミトコンドリアは細胞質にあります。おっしゃる通り核の遺伝子とミトコンドリアの遺伝子両方があります。なぜ女性のものだけが遺伝するかというと、生命は精子と卵子の融合によってできるわけですが、精子のミトコンドリアは卵子の中に入れません。卵子と結合した時点で頭の部分だけが中に入りミトコンドリアは切り離されてしまいます。従って全てのミトコンドリアは女性の方に由来するわけです。このミトコンドリア遺伝子を調べていく事で生命の母が分かるというのがNHKかどこかの番組でやってたましたよ。

4>
確かアミノ酸の一種ができる実験があったと思います。
原始地球の大気のような状態を特殊な試験管の中で再現してアミノ酸の一種ができるというもです。高校の教科書に書いてあったような気がします。有機物の定義としては炭素を骨格に持ったものが有機物だったと思います。最初に合成された有機物は尿素だったと思います(生命とは関係ありませんが)。生命の起源はRNAだという説もあります。
RNAワールドという言葉をしらべてみるといいと思います。

投稿日時 - 2003-11-16 03:12:56

お礼

ありがとうございます。
本当に詳しく説明してくださって感謝です。
1.はよく結局わからないです。「本」はやさしい本なのですがそれでもとにかく専門用語が連発でイメージするのに困難します。
2.まず、染色体とはなんでしょうか?それがわからない。細胞の中に染色体があって、その一部がゲノムでその一部が遺伝子ですか?染色体っていうのが核に入ってる伸ばせば1mぐらいあるやつのことですか?ゲノムも定義がわかりません。染色体とゲノムは違うのですか?で、さらに遺伝子の中でも実際に機能しているエクソンと無駄なイントロンがあるらしい。これは分かる。又染色体の端にはテロメアがあって、分裂するたびに短くなるらしい。それが分裂の回数を制限している。分裂の理屈はわかります。
3細胞質という言葉は「細胞」のことですか?質ってなんだろう?とにかく細胞というものの中に核とミトコンドリアがある(他にはない?)。そしてミトコンドリアは母親からしか受け継がれないのですよね。そのルーツがミトコンドリアイブですね。5000分の4999は死滅しているというのは面白かったです。つまり現在の全人類は人類が5000人の時のたったひとりの子孫なのだと。
4炭素をもったものが有機物なのですね。炭素の有無がなぜ生命かいなかを決定するのですか?

投稿日時 - 2003-11-16 15:47:29

ANo.6

本題としてはちょっと外れますが、気になった点がありましたので補足を少し。

Juliusさんの回答に対するお礼の中で、「tRNAが20種」と認識されているようですが、それは違います。タンパク質を構成するアミノ酸は基本的には20しかありませんが、tRNAは20種類以上あります。というのは1つのアミノ酸に対して、1つのtRNAというわけではないからです。

コドン表というのは見たことがあるでしょうか?mRNA上のコドンとtRNAのアンチコドンは基本的には1:1で対応しています。1つのアミノ酸を示すコドンが1つしかないもはメチオニンとトリプトファンだけで、それ以外は複数のコドンを持ちます。従ってtRNAは20種類以上あります。確か、50(64ではないです)種類ぐらいあったと思います。

参考URL:http://www.promega.co.jp/cat/technical/17-v.html

投稿日時 - 2003-11-16 00:34:06

補足

追加質問
1.tRNAはmRNAの指示に従い、適正なアミノ酸をリボゾームまで運ぶ。らしいですが、リボゾームとはなんですか?又、運んでくるアミノ酸はどこから取ってくるのですか?
2.これは基本的な言葉の質問ですが、染色体という言葉は遺伝子とどう区別されますか?細胞分裂時の話で、有糸分裂で46本の染色体が92本になりわかれて46本になる。染色体ってなに?
3.細胞の内部はどうなっていますか?本から類推すると、「核」があり、その中に遺伝子がおりたたまれている。また、ミトコンドリアがあり、その中にも遺伝子があり、これは女性のものだけが遺伝されるそうですが、これは核の外にあるのですか?また、ということは細胞の中には核の遺伝子とミトコンドリアの遺伝子の2種類あるということですか?
4.生命を作り出す実験で原始地球を同じ環境を作り、無機物から有機物の発生が成功しているらしいですが、無機物と有機物の違いはなんですか?

投稿日時 - 2003-11-16 02:17:42

お礼

ありがとうございます。
そうですね。そうとも書いてありました。
ビッグ・バン説を唱えた、ジョージ・ガモフという人が解読したと。四つの塩基が各、一種類のアミノ酸と対応したとすると4種類のアミノ酸しかつくれない。そこで3つの塩基の並び方でアミノ酸が決定すると仮定すると、4の3乗で64種類だと割り出したと。
けど、実際は50なんですね。

投稿日時 - 2003-11-16 02:02:02

ANo.5

>酵素はエネルギー源なわけですね。
Juliusさんが詳しく述べられていますが、エネルギーそのものではなく、生体内で化学反応を行う際のエネルギーを低く抑えたり、
して効率よく反応させるためのものです。そのほとんどはタンパク質で構成されたものです。

あと、タンパク質はアミノ酸から作られます。アミノ酸は20種類あり、これらの組み合わせによって様々なタンパク質を作り出して
います。

投稿日時 - 2003-11-15 23:03:50

お礼

ありがとうございます。
これが触媒活性ですかね。
つまり、効率良く反応させるという事は、補助役みたいなもんですか。

投稿日時 - 2003-11-16 01:57:56

ANo.4

補足を読ませてもらいました。
tRNAはDNAと似た構造を持つもので、4種類の塩基が幾つもつながった物です。3つの塩基の配列が、1つのアミノ酸を規定しています。

タンパク質とはアミノ酸が幾つもつながってできているものの総称であり、酵素は、おっしゃるようにタンパク質の一種で、穏やかな条件で化学反応を進めるための触媒活性を持ったものです。

投稿日時 - 2003-11-15 21:13:35

お礼

ありがとうございます。
3つの塩基の配列がひとつのアミノ酸を規定すると確かに書いてありました。
触媒活性ですか。うーんこの言葉、どういう事ですか?

投稿日時 - 2003-11-16 01:55:46

ANo.3

すみません、
下の文章でクロロフィルに含まれる金属を
うっかり「マンガン」などと書きましたが、「マグネシウム」の間違いです。
クロロフィルはペプチド鎖に結合した状態で存在しますが、
遊離の状態(ペプチド鎖にくっついていない)状態もクロロフィルと呼ぶので、
よく考えたら蛋白質酵素の事例としては不適切だったかも知れません。

前半は、質問文に書かれていた
「たんぱく質は20種類」
というのは間違いで、生物界全体で何万と
存在することを言いたかったのです。

Hiyukiさんの回答と重なってしまいました。

投稿日時 - 2003-11-15 19:08:51

ANo.2

蛋白質とは、20種類のアミノ酸が色々な組み合わせで結合した
ポリペプチド鎖が複雑に絡み合って(時に金属を取り込んだりして)
できた巨大分子です。
蛋白質には様々な種類があり、あるものは骨格蛋白質になり、
そしてあるものは、「酵素」になります。

酵素とは、「生体反応を触媒する物質」で、
そのほとんどは蛋白質でできています。
例えば酸素を体に運搬する物質は、ヘモグロビンと呼ばれますが、
これは鉄を取り込んだ蛋白質であり、酵素です。
植物の光合成で光のエネルギーを吸収する物質はクロロフィルと呼ばれますが、
これはマンガンを取り込んだ蛋白質であり、酵素です。
小学校で習った「消化酵素」は、いずれも蛋白質です。

胃液の塩酸、植物の成長ホルモンであるエチレンガス
のようなものも酵素と呼ぶことがありますが、
これらは蛋白質ではありません。

投稿日時 - 2003-11-15 18:58:31

お礼

ありがとうございます。
む・むずかしくなってきたぞお。
あ、僕も書いてから気付きましたが、たんぱく質20種類というのは間違いでした。アミノ酸が20種類でそれに対応してtRNAも20種類あるの間違いで、20種類のtRNAの組み合わせでいろいろなたんぱく質は構成されている。
たんぱく質と酵素の言葉がわかりませんでした。
たんぱく質が骨格たんぱく質になったり、酵素になったりするんですね?つまり酵素とはたんぱく質が使えるように変化した状態とうか、たんぱく質の一種ということでしょうか?

投稿日時 - 2003-11-15 19:42:02

ANo.1

生物の体は化学反応によって維持されていますが、化学反応を起こすには本来大きなエネルギーが必要です。
たとえば呼吸ですけど、これは糖と酸素の化学反応、つまり物が燃えているのと理屈は大体同じなのです。
もしそのまま同じように反応したら体は火だるまです。そこで登場するのが酵素です。これは化学反応が低い
エネルギーで起こるように、反応するそれぞれの物質の仲立ちをするものです。これによって高効率で化学反応
が起こせるのです。
実際どのように活性化エネルギー(化学反応の起爆剤となるエネルギー)を下げるのかはよくわからないですが、
おおよそそのような性質を持っています。

酵素は体内での反応以外にも利用されています。酵素入りの洗剤や歯磨き粉などです。

投稿日時 - 2003-11-15 18:44:51

お礼

ありがとうございます。
よくわかりました。
酵素はエネルギー源なわけですね。
わからないのは、たんぱくしつとの言葉の関係です。どういうことなんでしょうかね?

投稿日時 - 2003-11-15 19:31:27

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