THE CELLを読む⑦
THE CELLの26頁以降は真核生物について述べられているようです。（原核生物専門の人なのでまじか…となっています）
真核細胞と原核細胞の違いには以下のものがある。
・DNAが核膜（nuclear envelope）という二重膜に包まれており、この構造を核という
・大きさは原核生物＜真核生物であり、スケールは10倍、体積は1000倍になる
・細胞質内にタンパク質の繊維がある。繊維に沢山のタンパク質が付着した構造＝細胞骨格（cytoskeleton）があり、これが細胞の強度、形、運動に関与する
・核膜は細胞内膜系（internal membranes）の一種であり、これらは細胞膜に似た構造をしており（脂質二重膜）、多くは消化や分泌に関与する
・細菌のように細胞膜を持たないので、素早く・異物を取り込む食作用（phagocytosis）を示す
これらの特徴から真核細胞の祖先は捕食者だったのではないかとする見方がある。
真核細胞に捕食された細胞が真核細胞の一部として残っていて、これの代表がミトコンドリア（mitochondrion, mitochondria）であるという説がある。これを共生説という。
ミトコンドリアは二重膜で包まれており（元は細胞膜？）、酸素を取り込み、糖などを酸化してエネルギーを取り出し、ATP（以前の回を参照）を作る。
ミトコンドリアは小型の細菌と同様の大きさで、細菌と同じ環状DNAをもつ（真核細胞の核DNAとは別物）。真核細胞とは別にリボソームを持ち、トランスファーRNAもミトコンドリア独自のものを使用している。
以上の証拠から嫌気性の大型細胞が好気性のミトコンドリアの祖先を取り込み共生するようになったと考えられている。
植物細胞にはミトコンドリアだけでなく葉緑体（chloroplast）という光合成を行う器官があり、同じく自前のゲノムを持つことから、これも共生によって獲得したと考えられている。
菌類はミトコンドリアと細胞壁を持ち、捕食できない反面、消化酵素を持つ。これにより他の生物の分泌物や死骸の栄養分を細胞外から取り込んでいる。
ミトコンドリアも葉緑体も元は単独の生物であるので取り出せば単体で生きれるように思うがそうもいかない。これらの器官が働くための遺伝産物をコードしているDNAの一部は宿主の核DNAに組み込まれてしまっている。
すなはち、真核細胞は起源の入り混じった（例えば自身＋ミトコンドリアの先祖の）ゲノムを持つ。
一般的に細胞はゲノムサイズに比例して大きくなるので、真核ゲノムは大きい。
これは共生細胞から獲得した遺伝子の蓄積によると考えられている。
真核生物は原核生物より多くの遺伝子を持つだけでなく、タンパク質をコードしない非翻訳領域も多く持っている。
細菌とヒトのゲノムを比較すると、ヒトは1000倍の塩基対を持つにも関わらず、遺伝子の数は20倍であり非翻訳DNAは10000倍である。（大腸菌の非翻訳領域は大腸菌ゲノムの11％であるが、ヒトでは98.5％、ほとんどが非翻訳領域なのだ！！）
実験があるので今日はこの辺で。お疲れ様でした。
THE CELLを読む⑥
e-learningめんどくさすぎる。。
遺伝子解析データの積み重ねにより、新たに遺伝子を発見した際塩基配列をデータベースと照らし合わせることによっておおよその機能が推測できる。
全く同じではないが、ほぼ同じ塩基配列・機能を有する遺伝子を遺伝子ファミリーと呼ぶ。
細菌、古細菌、真核生物の3ドメインで完全に共通の遺伝子ファミリーは（解析時点で）63個、多くで共通の遺伝子は264個であり、そのほとんどは翻訳、アミノ酸代謝、アミノ酸輸送に関与していた。
遺伝子Aと類似の遺伝子Bの機能を塩基配列から推測することはできても証明はできない。
遺伝子の機能解析には遺伝学的手法と生化学的手法を用いたアプローチがある。
遺伝学的手法ではまず遺伝子Bの変異体を得て、その機能を野生型と比較する。
生化学的手法では生物からタンパク質Bを取り出し、その化学活性を研究する。
基本的には塩基配列×遺伝学×生化学で遺伝子Bの機能を明らかにできるが、これ以外にもアプローチの仕方は無限にある。
分子生物学×生化学→遺伝子編集により大量に発現させたタンパク質を解析
生化学×構造分析→タンパク質の立体構造を決定
遺伝学×細胞生物学→変異遺伝子を発現させた細胞の挙動解析
遺伝子機能を確実に知るには上記のように生物全体を研究する必要がある。
新たに研究を始めるベースとなる生物はできるだけ多くの情報が知られている方が好ましい。
このようにして研究のベースとされてきた生物のことをモデル生物（model organism）といい、分子生物学では大腸菌（E.coli）が特に研究されてきた。
キリがいいのでここまでで。ワンチャン夜にも更新するかも…しないかな。(笑)
お疲れ様でした。
THE CELLを読む⑤
案ずるより産むが易し、みたいなことがありました♪
DNAの複製エラーがおこると塩基配列が変化する。これを（突然）変異（mutation）という。
DNAに変異が入ると生物も変化する。変異には生存に有利な変異、中立な変異、不利な変異の3パターンがある。生存している時点でほぼベストな状態であるので有利な変異はほとんどなく、反対に不利だと淘汰されてしまうので遺伝はしない。
したがって中立な変異が一番多くなる（中立説という）。
変異の入りやすさは場所にもより、生存に必須な遺伝子には変異が入りにくく、生存に必須でない・遺伝子をコードしていない箇所に変異が入りやすい。
最も変異の入りにくい場所としてリボソームを構成する2本のRNAがあり、生物種の系統解析の際はリボソームのRNA（ribosomal RNA）の変異に基づいている場合が多い。
遺伝子の変異は時に新たな遺伝子を作るが、ランダムな長い塩基配列を新たに作り出すことは不可能なので、既存の遺伝子から作られることになる。
既存の遺伝子から新たな遺伝子を作る方法は何通りか存在する。
（1）遺伝子内変異（intragenic mutation）…既存遺伝子の塩基配列が複製時エラーによって変化する
（2）遺伝子重複（gene duplication）…既存遺伝子が複写されて1個の細胞内に同じ遺伝子が2個出現、その後進化の過程で機能分化していく
（3）DNA領域の混ぜ合わせ（segment shuffling）…複数の既存遺伝子が壊れ再結合して、混合遺伝子ができる
（4）水平伝播（horizontal transfer）…DNAの一部がある細胞から別の細胞へ移る
＊水平伝播とよく混同されるのは親から子への遺伝＝垂直伝播（vertical transfer）である。水平は変異だが垂直はただの遺伝なので注意。
（2）の遺伝子重複では、片方の遺伝子が正常に機能していれば問題ないため、もう片方の遺伝子に変異が蓄積され別の機能を持つようになる場合がある。
このように同じ細胞（ゲノム）内に類縁遺伝子がある場合、これらの遺伝子の関係を側系遺伝子（paralog）という。
一方、共通祖先から分化した種AとBがそれぞれ類縁の遺伝子を持つ場合、これらの遺伝子の関係を直系遺伝子（ortholog）という。
これら類縁の遺伝子全般のことを相同遺伝子（homolog）という。
（4）は種内はもちろんだが異なる種間でも生じる。
良い例がウイルス（virus）である。ウイルスは自身の細胞を持たず、遺伝情報のみ保持している。ウイルスは他の生物（宿主）の細胞に寄生し、宿主ゲノムに自身のDNAを組み込んでとどまったり、何かのタイミングで（ゲノムから出てきて）大量増殖したりする。前者を溶原、後者を溶菌というが、この繰り返しの途中で宿主のDNA断片を含んだウイルスが別の生物のゲノムに組み込まれる場合がある。
このようにして水平伝播が行われる。これは原核生物で生じやすい変異であり、だからこそ細菌・古細菌は変異が起こりやすく莫大な種類が存在する。
真核生物でも遺伝情報の水平交換は生じる。有性生殖である。
垂直伝播は親から子へ全く同じ遺伝情報が受け継がれるが、有性生殖では一人の親から子へ全く同じ遺伝情報が受け継がれるのではなく、二人の親から子へランダムに遺伝情報が受け継がれる。
有性生殖は遺伝的多様性を産むため、生存に有利に働き、自然選択されてきた。
後半はここまで。明日は華金ですね。頑張って走り抜けましょう。
THE CELLを読む④
昨日は疲れて寝てしまったので、今日は朝夕更新目指します。（できるかな）
生物は細胞の構造に基づいて真核生物（eucaryote）と原核生物（procaryote）に分けられる。
真核生物は核膜に包まれた核を持ち、原核生物は核膜に包まれていない核様体を持つ。
真核生物は植物、動物、菌類が含まれ、原核生物は主に細菌と古細菌が含まれる。
原核生物は基本単細胞生物なので細胞一つで全ての機能を行わねばならず、生化学的な多様性は真核生物＜＜＜＜＜原核生物である。
生物の系統樹は一番初めに三本に枝分かれする。この枝をドメイン（domain）といい、分かれた種をそれぞれ細菌（bacteria）、古細菌（archaea）、真核生物という。
短いですがキリがいいのでこの辺で。朝からお疲れさまでした。
THE CELLを読む③
スケジュール管理が苦手です。いい方法ご存知の方、教えてください…！！
細胞共通の特徴…DNA（遺伝情報）をもつこと、DNAの複製方法、RNAに遺伝情報を転写すること、タンパク質を触媒に化学反応を動かすこと、RNAからタンパク質への翻訳方法、同じ基本構成単位物質を扱うこと（DNA、RNA、タンパク質、ATP…）、
細胞膜（plasma membrane）で囲まれていること ←NEW！！
細胞膜には出入りする物質を選択する能力があるので、必要な物質を取り込み、不要な物質を排出する。
細胞膜は疎水性分子と親水性分子からなる両親媒性である。
主成分はリン脂質で、二重膜構造をとる。
細胞膜には膜輸送タンパク質（membrane transport protein）が埋め込まれており、これを介して物質の輸送が行われる。
＊＊＊
DNAの解析をすることでその生物のゲノム情報が分かるが、これは種が近ければより類似しており遠ければより違いがみられる。
ゲノム解析によって生物の系統樹（種の近さを表した図）が推定できるようになった。
細胞は自身を維持・増殖するため自由エネルギーを必要とするが、自由エネルギーの得方は生物により異なる。詳細な方法とそれを行う生物の名称を以下に示す。
①他の生物など有機物を食べる…有機栄養生物（動物、菌類、細菌）
②非生物：光エネルギーを利用する…光栄養生物（藻類、植物、細菌）
細胞を作るには材料と自由エネルギーが必要で、材料となる元素は水素（H）、酸素（O）、炭素（C）、窒素（N）、硫黄（S）、リン（P）の6種類のみである。
特に大気中に多く含まれる炭素（C）と窒素（N）は取り込みがしにくく、二酸化炭素と窒素を固定（fix）する反応が必要となる。
①は有機化合物を植物などから得る。②の植物は不足する窒素を細菌によって補う。
すなはち、生物単体より生態系のバランスが重要である。
今日はここまでにします。忙しい毎日。。お疲れ様でした。
THE CELLを読む②
腰が痛いですが今日も頑張りましょう。
RNA→タンパク質の流れを翻訳（translate）という。これは全生物共通の機能である。
核酸4種類の文字列（RNA）からアミノ酸20種類の文字列（タンパク質）に翻訳される。
1つのアミノ酸←→3つのヌクレオチドが対応しており、この三つ組みヌクレオチドをコドン（codon）という。
DNAの情報を運んできたメッセンジャーRNAに対して、アミノ酸を運搬するRNAをトランスファーRNAという。
トランスファーRNAは片側にアミノ酸を持ち、片側にコドンを認識するアンチコドン（anticodon）と呼ばれる3三つ組みのヌクレオチドを持つ。
①メッセンジャーRNAのコドンとトランスファーRNAのアンチコドンが塩基対を形成し、
②トランスファーRNAが運んできたアミノ酸がペプチド結合で繋がり、
③ポリペプチド鎖（タンパク質）が合成される。
この①-③の過程はリボソームと呼ばれる巨大分子の内部で行われる。（リボソーム＝工場、メッセンジャーRNA=工場長、トランスファーRNA＝従業員、のようなイメージ）
巨大分子リボソームは2本のリボソームRNA（ribosomal RNA）と50種類以上のタンパク質からなる。
DNAの全塩基配列がタンパク質を指令（コード）しているのではなく、DNA配列上に存在する複数の小さな領域が別々のタンパク質をコードする。
この小さなDNA領域を遺伝子（gene）という。（DNA＝世界地図、遺伝子＝国、のようなイメージ。ほとんどは海のような国のない領域である）
細胞にも種類があり、発現するタンパク質の種類・量が異なる。
遺伝子をコードしていないDNA領域を非翻訳領域といい（先に述べた海＝非翻訳領域）、この領域の中には発現するタンパク質の種類・量を調節する調節DNA（regulatory DNA）が存在する。
細胞に含まれる全遺伝情報をゲノム（genome）という。
細胞内に複数の分子を静的に閉じ込めておくため、また細胞が分裂・複製するため、自由エネルギーを必要とする。
細胞はDNA・RNA・タンパク質といった巨大分子を作るが、これらは単糖・ヌクレオチド・アミノ酸といった似通った小分子からなる。
似通った分子を合成するための共通の物質としてアデノシン三リン酸（ATP）がある。
ATPは自由エネルギーとリン酸を運び、色々な化学反応を進める。
腰が痛すぎるので今日はここまで。お疲れさまでした。。（イタイ…）
THE CELLを読む①
唐突ですが。。
'Molecular Biology of THE CELL: 細胞の分子生物学（第5版）'を読んでいきたいと思います。
全ての生物は細胞（cell）からなる。
生物は親から子へ性質を伝える。これを遺伝（heredity）という。
遺伝情報はデオキシリボ核酸（DNA）という二本鎖分子に書かれており、全ての細胞はDNAをもつ。
DNAは4種類の単量体が重合した鎖状重合体であり、ここに書かれた情報は全生物が共通して、読み取り・解読することができる。
DNAを構成する単量体はヌクレオチド（nucleotide）という。
ヌクレオチドはリン酸基のついた糖（デオキシリボース）と塩基（base）からなる。
塩基にはA（アデニン）,T（チミン）,G（グアニン）,C（シトシン）の4種類があり、この違いが単量体（ヌクレオチド）の違いとなる。
あるヌクレオチドの糖と別のヌクレオチドのリン酸基は結合することができ、この繰り返しによりDNAは鎖状となる。
ヌクレオチドの重合に関与しない塩基は鎖から突き出た形になっている。
一本のDNAを鋳型にして別のDNAが合成される。
塩基はAとT、GとCが対になって結合する。これを相補的構造という。
鋳型のDNA鎖から突き出た塩基に対応する塩基を含むヌクレオチドが重合していき、新たなDNA鎖が合成される。
以上のようにしてDNAの相補的な二本鎖構造が出来上がる。
この二本鎖DNAはねじれて互いに巻き付き、二重らせん構造をとる。
結合の強さは塩基-塩基＜リン酸基-糖なので、二本鎖をほどくと塩基対が引き離され、これがまた鋳型となり新たなDNAが合成される。これをDNA複製（DNA replication）という。
DNAの役割には上記の'自己複製'と'遺伝情報の発現（express）'がある。
遺伝情報の発現はDNA→RNA→タンパク質という流れで行われる。この流れをセントラルドグマという。
DNA→RNAの流れを転写（transcriptiom）といい、DNAを鋳型によく似た重合体リボ核酸（RNA）が合成される。DNAとRNAの違いは糖の残基が-Hか-OHかの違いと、塩基がT（チミン）からU（ウラシル）となる。
転写で合成されたRNAをメッセンジャーRNAといい、DNAが存在する場所（核）からタンパク質を合成する場所（細胞質）まで運ぶ役割をする。
RNA→タンパク質の流れを翻訳（translation）という。メッセンジャーRNAの情報をもとにタンパク質（protein）が合成されるが、詳しくは後述する（別の回）。
DNAやRNAは4種類のヌクレオチドの重合体であったが、タンパク質は20種類のアミノ酸（amino acid）の重合体である。
アミノ酸の一本鎖重合体をポリペプチド（＝タンパク分子）と呼ぶ。
合成されたポリペプチド（二次構造）は折りたたまれ三次構造のタンパク質となる。
タンパク質は様々な機能（例えば酵素など）を持ち、遺伝情報を活動に変える。
今日はここまで。お疲れ様でした。
