「それはあなたの遺伝子にある」というフレーズを聞いたことがありますか？遺伝学は、何があなたをユニークにするのか、他に類を見ないものにするのかなど、すべての質問を説明できます。なぜ家族が似ているのか、糖尿病や癌などの病気が家族に伝染するのはなぜなのか。
このレッスンでは、
遺伝学とは、遺伝子、遺伝的変異、および生物の遺伝の研究を扱う生物学の一分野を指します。
グレゴール・メンデルは、遺伝学を研究した最初の科学者でした。彼は形質の遺伝、または形質が親から子孫に受け継がれるパターンを研究しました。彼は、生物 (彼はエンドウ豆を使用) が個別の継承単位を通じて形質を継承することを観察しました。これらの単位は、現在遺伝子として知られているものです。
遺伝子の分子遺伝と形質遺伝メカニズムは、21世紀の遺伝学の主要な原則にすぎません。現代の遺伝学は、遺伝だけでなく、遺伝子の機能と振る舞いにも注目しています。遺伝学は、集団遺伝学やエピジェネティクスなどのいくつかのサブフィールドにつながっています。
現代の遺伝学は、メンデルによる植物の遺伝の性質の研究から始まりました。この遺伝パターンは少数の形質についてのみ観察されているにもかかわらず、彼の研究は、遺伝は粒子的で後天的なものではないことを示唆していました.彼はまた、多くの形質の遺伝パターンが単純な規則と比率で説明できることを示しました。
その後、1905 年にウィリアム・ベイトソンが遺伝学という用語を作り出し、遺伝学の分野への関心が高まるにつれ、科学者は細胞内のどの分子が遺伝の原因であるかを特定しようとしました。
遺伝子は染色体上に存在することが知られていましたが、染色体はタンパク質と DNA の両方で構成されています。生物学のこのサブフィールドでは、DNA 分子の構造または発現の違いが生物間の差異としてどのように現れるかを扱います。
下の図は、DNA の二重らせん構造を示しています。
DNA は生物学的遺伝の分子基盤です。すべての DNA 鎖は、ねじれたはしごのように見えるものを形成するために、互いに一致するヌクレオチドで構成される鎖です。各細胞の核内で、DNA 分子は染色体と呼ばれる糸のような構造にパッケージ化されています。各染色体は、その構造を支えるヒストンと呼ばれるタンパク質に何度も巻き付いた DNA で構成されています。
下の図は染色体を示しています
各染色体にはセントロメアと呼ばれる収縮点があり、染色体を 2 つのセクション、つまり「アーム」に分割します。染色体の短腕は「p腕」と呼ばれます。染色体の長腕は「qアーム」と呼ばれます。各染色体上のセントロメアの位置は、染色体に特徴的な形状を与え、特定の遺伝子の位置を説明するのに使用できます
DNA の構造は、1953 年に James Watson と Francis Crick によって X 線結晶構造解析を使用して決定されました。これは、DNAがらせん構造を持っていることを示しています。この二重らせんモデルには、ヌクレオチドが内側を向いている 2 本の DNA 鎖があり、すべてがもう一方の鎖の相補的ヌクレオチドと一致します。この構造は、遺伝情報が各 DNA 鎖のヌクレオチドのシーケンスに格納されていることを示しています。この構造は、複製の簡単な方法も示唆しています。鎖が分離されている場合、古い鎖の配列に基づいて新しいパートナー鎖を構築できます。この特性は、DNA に半保存的な性質を与えます。
遺伝がどのように機能するかを示す DNA 構造にもかかわらず、DNA が細胞の挙動に影響を与える方法はまだわかっていませんでした。次に、科学者は、DNA がタンパク質の生産プロセスにどのように影響するかを理解しようとしました。細胞は、一致するメッセンジャー RNA を作成するために DNA をテンプレートとして使用することが発見されました (これらは、DNA のヌクレオチドに似たヌクレオチドを持つ分子です)。次に、メッセンジャー RNA のヌクレオチド配列を使用して、タンパク質のアミノ酸配列を作成します。ヌクレオチド配列とアミノ酸配列の間の翻訳は、遺伝暗号と呼ばれます。
生物の遺伝は、親から子へ遺伝子が受け継がれることによって行われます。対立遺伝子は、同じ遺伝子の異なる個別のバージョンです。
特定の生物の対立遺伝子のセットは、その遺伝子型として知られています。生物の観察可能な形質は、その表現型と言われています。生物が遺伝子でヘテロ接合性である場合、その性質が生物の表現型を支配するため、1 つの対立遺伝子が優性と呼ばれます。もう一方の対立遺伝子は、その性質が観察されないため、劣性として知られています。一部の対立遺伝子は完全な優性を持たず、中間の表現型を発現するか (不完全優性)、または両方の対立遺伝子を同時に発現します (共優性)。
パネット スクエアは、特定の交雑または繁殖イベントから生じる子孫の可能な遺伝子型をグラフィカルに表現したものです。パネット スクエアを作成するには、親の遺伝子構成に関する知識が必要です。本質的には、発生する可能性のある各特性のオッズを示す確率ボックスです。
下の図は、特性のクロスを決定するためのパネット スクエアを示しています。
エンドウのような二倍体種では、個々の植物はすべての遺伝子のコピーを 2 つ持っており、それぞれの親から 1 つのコピーが受け継がれています。人間を含む多くの種がこのパターンを持っています。特定の遺伝子の同じ対立遺伝子のコピーを 2 つ持つ二倍体生物は、ホモ接合体として知られています。遺伝子の 2 つの異なる対立遺伝子を持つ生物は、ヘテロ接合体と呼ばれます。たとえば、YY と yy を持つ生物はホモ接合体であり、Yy を持つ生物はヘテロ接合体です。
