DNAの説明と調査

コンテンツ

• DNAについて
• 健康、病気、老化におけるDNA
• あなたの広大なゲノム
• DNAの損傷と突然変異
• DNAと老化
• DNAは何でできていますか？
• DNAはどのように見えますか？
• DNAは何をしますか？
• DNAはあなたの体の成長を助けます
• DNAコードからタンパク質にどのように到達しますか？
• DNAはどこにありますか？
• 真核細胞
• 原核細胞
• 細胞が分裂するとどうなりますか？
• 取り除く

なぜDNAはそれほど重要なのでしょうか？簡単に言えば、DNAには生命に必要な指示が含まれています。

私たちのDNA内のコードは、私たちの成長、発達、および全体的な健康に不可欠なタンパク質を作る方法についての指示を提供します。

DNAについて

DNAはデオキシリボ核酸の略です。ヌクレオチドと呼ばれる生物学的構成要素の単位で構成されています。

DNAは、人間だけでなく、他のほとんどの生物にとっても非常に重要な分子です。 DNAには私たちの遺伝物質と遺伝子が含まれています-それが私たちをユニークにしているのです。

しかし、DNAは実際には何をしているのでしょうか 行う？ DNAの構造、それが何をするのか、そしてなぜそれがとても重要なのかについてもっと知るために読み続けてください。

健康、病気、老化におけるDNA

あなたの広大なゲノム

あなたのDNAの完全なセットはあなたのゲノムと呼ばれます。 30億の塩基、20,000の遺伝子、23対の染色体が含まれています。

DNAの半分は父親から、残りの半分は母親から受け継いでいます。このDNAはそれぞれ精子と卵子に由来します。

遺伝子は実際にはあなたのゲノムのごくわずかを構成しています-たった1パーセントです。残りの99％は、タンパク質がいつ、どのように、どのくらいの量で生産されるかなどを調整するのに役立ちます。

科学者たちは、この「ノンコーディング」DNAについてますます学んでいます。

DNAの損傷と突然変異

DNAコードは損傷を受けやすいです。実際、私たちの各細胞では、毎日何万ものDNA損傷イベントが発生していると推定されています。 DNA複製のエラー、フリーラジカル、紫外線への曝露などが原因で損傷が発生する可能性があります。

しかし、恐れることはありません！あなたの細胞には、DNA損傷の多くのケースを検出して修復することができる特殊なタンパク質があります。実際、少なくとも5つの主要なDNA修復経路があります。

突然変異はDNA配列の変化です。彼らは時々悪いことができます。これは、DNAコードの変更が、タンパク質の製造方法に下流の影響を与える可能性があるためです。

タンパク質が適切に機能しない場合、病気が発生する可能性があります。単一の遺伝子の突然変異が原因で発生する疾患のいくつかの例には、嚢胞性線維症および鎌状赤血球貧血が含まれます。

突然変異はまた、癌の発症につながる可能性があります。たとえば、細胞の成長に関与するタンパク質をコードする遺伝子が変異している場合、細胞は成長し、制御不能に分裂する可能性があります。発がん性のある突然変異の中には遺伝するものもあれば、紫外線、化学物質、タバコの煙などの発がん物質にさらされることで獲得できるものもあります。

しかし、すべての突然変異が悪いわけではありません。私たちは常にそれらを取得しています。無害なものもあれば、種としての多様性に貢献するものもあります。

人口の1％以上で発生する変化は、多型と呼ばれます。いくつかの多型の例は、髪と目の色です。

DNAと老化

老化するにつれて、修復されていないDNA損傷が蓄積し、老化プロセスを促進すると考えられています。これに影響を与える可能性のある要因は何ですか？

老化に伴うDNA損傷に大きな役割を果たす可能性のあるものは、フリーラジカルによる損傷です。ただし、この1つの損傷メカニズムでは、老化プロセスを説明するには不十分な場合があります。いくつかの要因も関係している可能性があります。

加齢とともにDNA損傷が蓄積する理由の1つは、進化に基づいています。私たちが生殖年齢で子供がいると、DNAの損傷はより忠実に修復されると考えられています。繁殖のピークを過ぎた後、修復プロセスは自然に衰退します。

老化に関与している可能性のあるDNAの別の部分はテロメアです。テロメアは、染色体の末端にある反復DNA配列のストレッチです。それらはDNAを損傷から保護するのに役立ちますが、DNA複製の各ラウンドで短くなります。

テロメアの短縮は老化の過程に関連しています。また、肥満、タバコの煙への曝露、心理的ストレスなどのいくつかのライフスタイル要因がテロメアの短縮に寄与する可能性があることもわかっています。

おそらく、健康的な体重の維持、ストレスの管理、喫煙をしないなどの健康的なライフスタイルの選択を行うと、テロメアの短縮が遅くなる可能性がありますか？この質問は、研究者にとって引き続き大きな関心事です。

DNAは何でできていますか？

DNA分子はヌクレオチドで構成されています。各ヌクレオチドには、糖、リン酸基、窒素塩基の3つの異なる成分が含まれています。

DNAの糖は2'-デオキシリボースと呼ばれます。これらの糖分子はリン酸基と交互になり、DNA鎖の「バックボーン」を構成します。

ヌクレオチドの各糖には、窒素塩基が結合しています。 DNAには4種類の窒素塩基があります。それらが含まれます：

• アデニン（A）
• シトシン（C）
• グアニン（G）
• チミン（T）

DNAはどのように見えますか？

DNAの2本の鎖は二重らせんと呼ばれる3D構造を形成します。図示すると、塩基対がラングで糖リン酸のバックボーンが脚であるらせん状にねじられたはしごのように見えます。

さらに、真核細胞の核内のDNAは線形であることに注意してください。つまり、各鎖の末端は自由です。原核細胞では、DNAは円形の構造を形成します。

DNAは何をしますか？

DNAはあなたの体の成長を助けます

DNAには、生物（たとえば、あなた、鳥、植物）が成長、発達、繁殖するために必要な指示が含まれています。これらの指示は、ヌクレオチド塩基対の配列内に保存されます。

あなたの細胞は、成長と生存に不可欠なタンパク質を生成するために、一度に3塩基ずつこのコードを読み取ります。タンパク質を作るための情報を格納するDNA配列は遺伝子と呼ばれます。

3つの塩基の各グループは、タンパク質の構成要素である特定のアミノ酸に対応しています。たとえば、塩基対T-G-Gはアミノ酸トリプトファンを指定し、塩基対G-G-Cはアミノ酸グリシンを指定します。

T-A-A、T-A-G、T-G-Aなどのいくつかの組み合わせも、タンパク質配列の終わりを示します。これは、タンパク質にこれ以上アミノ酸を追加しないように細胞に指示します。

タンパク質は、アミノ酸のさまざまな組み合わせで構成されています。正しい順序で一緒に配置されると、各タンパク質はあなたの体の中でユニークな構造と機能を持っています。

DNAコードからタンパク質にどのように到達しますか？

これまでのところ、DNAにはタンパク質の作り方に関する情報を細胞に与えるコードが含まれていることを学びました。しかし、その間に何が起こりますか？簡単に言えば、これは2段階のプロセスで発生します。

まず、2本のDNA鎖が分裂します。次に、核内の特殊なタンパク質がDNA鎖の塩基対を読み取り、中間メッセンジャー分子を作成します。

このプロセスは転写と呼ばれ、作成された分子はメッセンジャーRNA（mRNA）と呼ばれます。 mRNAは別の種類の核酸であり、その名前が示すとおりに機能します。それは核の外に移動し、タンパク質を構築する細胞機構へのメッセージとして機能します。

2番目のステップでは、細胞の特殊なコンポーネントが一度に3塩基対のmRNAのメッセージを読み取り、アミノ酸ごとにタンパク質を組み立てます。このプロセスは翻訳と呼ばれます。

DNAはどこにありますか？

この質問への答えは、あなたが話している生物の種類によって異なります。細胞には真核生物と原核生物の2種類があります。

人々にとって、私たちの各細胞にはDNAがあります。

真核細胞

人間や他の多くの生物は真核細胞を持っています。これは、それらの細胞が膜結合核とオルガネラと呼ばれる他のいくつかの膜結合構造を持っていることを意味します。

真核細胞では、DNAは核内にあります。細胞の原動力であるミトコンドリアと呼ばれる細胞小器官にも少量のDNAが見られます。

核内のスペースは限られているため、DNAはしっかりとパッケージ化する必要があります。パッケージングにはいくつかの異なる段階がありますが、最終製品は染色体と呼ばれる構造です。

原核細胞

バクテリアのような生物は原核細胞です。これらの細胞には核や細胞小器官がありません。原核細胞では、DNAは細胞の中央にしっかりと巻かれています。

細胞が分裂するとどうなりますか？

あなたの体の細胞は成長と発達の正常な部分として分裂します。これが発生した場合、新しい各セルにはDNAの完全なコピーが必要です。

これを達成するために、あなたのDNAは複製と呼ばれるプロセスを経なければなりません。これが発生すると、2つのDNA鎖が分裂します。次に、特殊な細胞タンパク質が各鎖をテンプレートとして使用して、新しいDNA鎖を作成します。

複製が完了すると、2本の二本鎖DNA分子ができます。分割が完了すると、新しいセルごとに1セットが入ります。

取り除く

DNAは私たちの成長、生殖、健康にとって極めて重要です。それはあなたの細胞があなたの体の多くの異なったプロセスと機能に影響を与えるタンパク質を生産するのに必要な指示を含んでいます。

DNAは非常に重要であるため、損傷や突然変異が病気の発症に寄与することがあります。ただし、突然変異は有益であり、私たちの多様性にも貢献する可能性があることを覚えておくことも重要です。