受験生物メモ

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• トリプトファンオペロン
  トリプトファンはアミノ酸の一種。 つまり，さまざまなタンパク質を合成するために必要なので，常に合成を続けてある一定量をキープしておきたいが，作りすぎるのも無駄．よって，トリプトファンが少ないときにはトリプトファン合成酵素を合成し，大量に存在するときには合成酵素の合成をストップさせたい． トリプトファンオペロンには、トリプトファンを合成するための酵素タンパク質（トリプトファン合成酵素群）をコードする領域が含まれている。 その遺伝子の発現は、以下に示すようなプロセスに従って進行する。 RNAポリメラーゼが、DNA上のプロモーターと呼ばれる領域に結合する。 RNAポリメラーゼは、DNA上を下流に向かって移動し、開始コドンより下流の塩基配列をmRNAに転写する。転写されたmRNAからトリプトファン合成酵素群が生成（翻訳）される。トリプトファン合成酵素群をコードしている遺伝子群は、...
• ラクトースオペロン
  ラクトース（乳糖）は、グルコース（ブドウ糖）とガラクトースが結合した二糖類の一種で，一種のエネルギー源。 従って，ラクトースが存在するときはその分解酵素を作ってエネルギーを確保したいが，ラクトースを使い切ってしまった時は分解酵素の合成をストップしたい． ラクトースオペロンには、そのラクトースを分解するための酵素タンパク質（ラクトース分解酵素群）をコードする領域が含まれている。その遺伝子の発現は、以下に示すようなプロセスに従って進行する。 RNAポリメラーゼが、DNA上のプロモーターと呼ばれる領域に結合する。 RNAポリメラーゼは、DNA上を下流に向かって移動し、開始コドンより下流の塩基配列をmRNAに転写する。 しかし転写が起きるのは、培地にラクトースが存在するときに限られる。ラクトースは、リプレッサーに結合することで、その立体構造を変化させ、オペレーターへの結合を阻害する...
• オペロン説，機械，生命
  オペロン説では，酵素を合成するかしないかの判断は，すべてフィードバックによって機械的に決まってくる． この極めて機械的な主張は、生物と機械とは絶対的に異なるものであるという、古くから続く信念に強い衝撃を与えることとなった。 遺伝子を発現するかどうか、つまり、酵素を作るかどうかは、完全に自動的に決定される。 「今は必要でないから酵素の合成はストップしよう」といった、「意志」が介入する余地は微塵もないのだ。
• 酵素の反応速度に影響する要因
  基質濃度を一定にしたまま酵素濃度を上昇させると、酵素と基質が出会う確率が上昇する。 従って、酵素基質複合体の濃度も上昇するため、反応速度も上昇する。 基質が十分存在するときには基本的に、酵素基質複合体の濃度は酵素の濃度に比例して、酵素濃度が二倍になれば、酵素基質複合体の濃度も二倍になる。 したがって、酵素濃度が二倍になれば、反応速度も二倍になる。 反応時間を充分長く取ると、基質が次第に消費されてその濃度を減らすことになる。 すると酵素基質複合体の濃度が減っていって、反応速度は減ってゆくことになる。 最終的に、基質がすべて消費されてしまうと、酵素基質複合体の濃度がゼロになって、反応は停止することになる。 反応速度に対する基質濃度の影響 酵素の濃度を一定にしたまま基質濃度を上昇させると、基質が低濃度のうちは、酵素基質複合体を形成せず、いわば「余っている」酵素が多数存...
• 予定運命の決定 〜シュペーマンの研究１〜
  フォークトによって、胚の各部分の予定運命は明らかにされたが、その予定運命がいつ決定するのかについては謎のままであった。 それを明らかにしたのがドイツの生物学者シュペーマンである。 シュペーマンは、スジイモリと（色が濃い）クシイモリ（色が薄い）の二種類の予定神経域と予定表皮域を切り取って交換し、その移植片がどのような組織へと分化してゆくのかを追跡した。 すると、初期原腸胚を使った実験では、移植片は移植後領域の予定運命に従って分化したが、後期原腸胚では移植前領域の予定運命のまま分化することが分かった。 つまり、初期原腸胚の場合だと、予定表皮域に移植された移植片（予定神経域のもの）は表皮へと、予定神経域に移植された移植片（予定表皮域のもの）は神経へと分化したのに対し、後期原腸胚の場合、予定表皮域に移植された移植片（予定神経域のもの）は神経へと、予定神経域に移植された移植片（予定表皮...
• 形成体と誘導 〜シュペーマンの研究２〜
  シュペーマンには重要な業績がもう一つある。 それは、何が外胚葉の予定運命を決定するか、つまり原口背唇部の発見である。 外胚葉の予定運命の決定時期を明らかにした移植実験を、外胚葉ではなく原口背唇部を使っておこなうと、移植先の胚は、もともと自分が持っていた原口背唇部と、移植によって新たに獲得した原口背唇部の二つの原口背唇部を持つことになる。 この二つの原口背唇部は、それぞれが脊索へと分化するだけでなく、それぞれが外胚葉に作用して、表皮と外胚葉の予定運命を決定する。 そして結果的に、移植された胚は二つの独立した神経系を持つことになるのだ。 移植された原口背唇部が影響して分化させた部分は、神経系だけでなく、胚の頭部を完全に発生させるため、正常な個体に別の小さな胚が付着しているように見える。 このことから、移植した原口背唇部がつくった胚を二次胚と呼び、それに対して移植片とは無...
• 2-7カエルの発生
  受精卵→桑実胚→原腸胚 原腸胚→神経胚→尾芽胚 体腔の形成 ウニの発生とカエルの発生の比較 器官形成 予定運命図 〜フォークトの業績〜 予定運命の決定 〜シュペーマンの研究１〜 形成体と誘導 〜シュペーマンの研究２〜 形成体としての原口背唇部と誘導 眼の形成
• ヒトゲノム計画
  ゲノム ゲノム（genome）とは、遺伝子（gene）と染色体（chromosome）をあわせた造語で、もともとは、その生物が生きてゆくために最低限必要となるすべての染色体を総称する用語であった（つまり、配偶子の中に入っている全ての染色体がゲノムに相当する）。 その後、遺伝子の本体がDNAであることが分かり、遺伝子の詳細な構造やはたらきが明らかになるにつれて、細胞が持つすべてのDNAをゲノムと呼ぶように、その定義は変化してきた。 DNAは核の中に保持されているが、その他にもミトコンドリアや葉緑体の中にも独自のDNAが含まれている。 生存のためにはこういったDNAも当然必要なので、ゲノムの中にこれらを含めることが多い。 ヒトゲノムプロジェクト 1990年、ヒトのゲノムの全塩基配列を読み出そうとするヒトゲノムプロジェクト（ヒトゲノム計画）が発足した。 その後、さまざまな紆余曲...
• 8-3 光合成
  同化 光合成 光合成の第１の反応：光化学系II 光合成の第２の反応：電子伝達系 光合成の第３の反応：光化学系I 光合成の第４の反応：カルビン・ベンソン回路 光合成全体の反応 C4植物 CAM植物 葉緑体と光合成色素 主色素と補助色素 光合成と光の波長 ペーパークロマトグラフィーとRf値 光合成研究の歴史
• 形成体としての原口背唇部と誘導
  原口背唇部は、原腸胚初期にはじまる原腸の陥入と共に、胚の胞胚腔に引きずり込まれ、原腸の一部を構成することになる。 すると、原口背唇部だった領域の原腸は、外胚葉を裏打ちするように、その裏側に密着することになる。 原口背唇部だった原腸領域と距離が接近している外胚葉部分は、神経管へと分化するように影響を受け、距離的に遠い外胚葉部分は、影響を受けないためにそのまま表皮へと分化することになる。 シュペーマンは、原口背唇部のはたらきの発見をうけて、他の領域に影響を与えて予定運命を決定することを誘導と呼び、誘導する能力をもつ部分を形成体（オーガナイザー）と呼んだ。 原口背唇部は外胚葉から神経を誘導するが、誘導をうけて形成された神経はさらに、表皮に影響を与えることで、眼のレンズを誘導することになる。 胚が発生する際にはこのように、一連の誘導が連鎖的に起こっており、このことを誘導の連鎖...
• 単語カード問題ファイル倉庫
  受験生物に本当に最低限必要な知識を一問一答形式で，iPhone / iPod Touch 用アプリケーション「単語カード」の問題ファイルとしてまとめてみました．（「単語カード」は有限会社ソノランブルーさんの製品です） 単語カード：http //www.sonoran.co.jp/iPhone/fcardsserver/ まずは第一弾「細胞生物学」です（142問）．下のリンクから問題ファイルをダウンロードして，使ってみてください．気が向けば，今後，第二弾「発生生物学」以降もアップするかもしれません． 問題ファイル「細胞生物学」：http //www40.atwiki.jp/dtieasdtma?cmd=upload&act=open&pageid=270&file=1cell.fcusu ご意見ご感想などは下のリンクから管理者にメールで！ 管理者宛メー...
• ミクロメータの使い方
  　観察しているものの大きさを知りたい時は、顕微鏡にミクロメーターをセットして計測する。 　ミクロメーターには接眼ミクロメーターと対物ミクロメーターの二種類があり、両者を組み合わせて使用する。 接眼ミクロメーター 　接眼レンズの中にセットして使うが、実際の大きさ測定の際には、この接眼ミクロメーターだけを使う。 　一目盛りぶんの長さは接眼ミクロメーターごとにまちまちなので、測定ごとに、対物ミクロメーターから逆算する必要がある。 対物ミクロメーター 　接眼ミクロメーターの目盛りを計測するために、ステージの上に置いて使用する。 　特に指定のない場合、対物ミクロメーターの一目盛りは10μm。 　対物ミクロメーターは、実際のプレパラートを観察する時には、ステージからはずす。
• 大腸菌に細胞壁はある？
  細胞壁を持っている植物は特殊と考えがちだが，実はその反対で，細胞壁を持っていないわれわれ動物のほうがヘンなのだというイメージを持ったほうが良い． 事実，大腸菌などの原核生物も，キノコなどの菌類も細胞壁を持つ． かたい細胞壁は防御等に役立つので，持っていたほうが有利なのだろう． 対して，動物は動かなければならないので，かたい細胞壁に囲まれてはいられない． だから細胞壁に関しては，「すべての細胞には細胞壁があるが，例外として動物のような運動する細胞には備わっていない」ということになる． - -
• 1-3いろいろな細胞の構造
  原核細胞と真核細胞 核を持つ細胞のことを原核細胞と呼び、核を持たない細胞のことを真核細胞と呼ぶ。 すなわち、真核細胞のDNAは核に収められるのに対して、原核細胞のDNAは細胞質中に存在する（ただし、その位置は決まっている）。 原核細胞は、核のみならず、葉緑体・ミトコンドリア・小胞体・ゴルジ体・液胞・リソソームといった膜から構成される細胞小器官も持たない。 ただし、生命活動にタンパク質は必須であるため、原核細胞もその合成器官であるリボソームは持つ。 原核細胞からなる生物を原核生物と呼ぶ。原核生物は基本的に単細胞生物であり、大きく、細菌類（バクテリア）とラン藻類（シアノバクテリア）に分けられる。 それに対して、真核細胞からなる生物は真核生物と呼ばれ、細菌類とラン藻類以外の生物は、つまり原核生物以外の生物はすべて真核生物である。 核を持たない細胞と多核細胞 ...
• メンデル遺伝で頻出する専門用語
  遺伝：親の性質が子に伝えられること。この概念はメンデル以前から存在していた。遺伝学はこの概念を「科学する」ための学問分野である。 形質：生物の特徴（色、形、大きさ、生理的性質など）のうち、特に遺伝するものを形質と呼ぶ。血液型のように目に見えないものもある。 遺伝子：形質を決定するものとしてメンデルが仮定した理論的実体（メンデルは「遺伝子」ではなく、「粒子」と呼んだ）。メンデルがサエていたのは、「遺伝子」は混合せず粒子のように振る舞う、と考えたところ。当時DNAは、当然知られていなかった。 発現：遺伝子が形質としてあらわれ、目に見えるようになること。 対立形質：種子の形の「丸」、「しわ」のように、互いに対になる形質のこと（右図）。 優性形質と劣性形質：大雑把には、発現する形質が優性形質、発現しない形質が劣性形質（劣性ホモでない限り）。形質の機能が優れているとか劣っていることではないことに注意...
• 遺伝子組換え
  何らかの細胞から取り出したDNAを、宿主細胞に導入して大量に発現させる技術を遺伝子組換えと呼ぶ。 遺伝子組換えによって、ヒトのホルモン（インスリンや成長ホルモンなど）のように有用で大量の入手が困難な物質を、大腸菌などに合成させることが可能になった。 遺伝子組換えで用いる小道具とテクニック 制限酵素：遺伝子組換えのためには、まずは目的とするDNAを細胞から取り出す必要がある。そのために使うのが制限酵素である。制限酵素は、DNAを切断する「はさみ」の役割をしている。制限酵素にはBam HI、Eco RI、Pst Iなど多くの種類があり、それぞれがDNA上の特定の塩基配列を切断する。さまざまな細菌は、制限酵素を使ってファージの感染を「制限」していることからこの命名となった。 ベクター：必要なDNA断片を宿主細胞に運んでくれる「乗り物」としてはたらくのがベクターと呼ばれる小さなDNAであ...
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