デオキシリボ核酸-DNA
同義語
遺伝物質、遺伝子、遺伝的指紋
英語： デオキシリボ核酸 （DNS）
定義
DNAは、すべての生物（哺乳類、バクテリア）の体を構築するための指示です。、 きのこ 等。）。全体として、それは私たちの遺伝子に対応し、脚や腕の数などの生物の一般的な特性、および髪の色などの個々の特性に責任があります。
私たちの指紋と同様に、すべての人のDNAは異なり、私たちの両親のDNAに依存しています。一卵性双生児はここでは例外です：彼らは同一のDNAを持っています。
DNAの大まかな構造
人間にはDNAがあります 体のすべての細胞で 細胞核 (核）含む。細胞核を持たない生物では、 バクテリア または きのこ、DNAは細胞空間に露出しています（細胞質細胞核、それはわずか約です。 5〜15 µm それが測定方法です ハート 私たちの細胞の。それは46の染色体のDNAの形で私たちの遺伝子を収容します。合計約を達成するために。 長さ2mのDNA それを小さな細胞核に詰め込むことはそれを安定させることです タンパク質 スパイラル、ループ、コイルに圧縮された酵素。
したがって、DNAの1つの鎖上の複数の遺伝子は 46個のX字型染色体。 46本の染色体の半分は母親の染色体で構成され、残りの半分は父親の染色体で構成されています。しかし、遺伝子の活性化ははるかに複雑であるため、子供の特徴は正確ではありません 50% 各親にさかのぼることができます。
の形のDNAは別として 染色体 細胞核では、「エネルギー発電所「細胞の巣穴 ミトコンドリア.
このDNAサークルは、母から子へと受け継がれるだけです。
DNAのイラスト
DNAの構造、DNA
デオキシリボ核酸
デオキシリボ核酸
二本鎖（らせん）
- シトシン
- チミン
- アデニン
- グアニン
- リン酸塩
- シュガー
- 水素結合
- 塩基対
- ヌクレオチド
a-ピリミジン塩基
b-プリン塩基
A-T：2Hブリッジ
G-C：3Hブリッジ
Dr-Gumpertのすべての画像の概要は次の場所にあります。 医療イラスト
DNAの詳細な構造
DNAは、らせん階段のように構築された二本鎖として想像することができます。この二重らせんはやや不均一であるため、らせん階段のステップ間の距離は常に大きくなり、小さくなります（大小の畝間).
このはしごの手すりは交互に形成されます：
- 砂糖の残留物（デオキシリボース）および
- リン酸塩残留物。
手すりには、4つの可能なベースの1つがあります。したがって、2つのベースがステップを形成します。塩基自体は水素結合を介して互いに接続されています。
この構造はDNAの名前を説明しています：デオキシリボース（= シュガー）+核酸（=から 細胞核）+酸/酸（=糖リン酸骨格の総電荷）。
ベースはリング状の異なる化学構造であり、それに応じて異なる化学結合機能を備えています。 DNAには4つの異なる塩基しかありません。
- シトシンとチミン（RNAではウラシルに置き換えられています）はいわゆるピリミジン塩基であり、その構造に環があります。
- 一方、プリン塩基は、その構造に2つのリングがあります。 DNAではこれらはアデニンとグアニンと呼ばれています。
一緒にステップを形成する2つのベースを組み合わせる可能性は1つだけです。
ピリミジン塩基に結合したプリン塩基は常に存在します。化学構造により、シトシンは常にグアニンと相補的な塩基対を形成し、アデニンはチミンと相補的な塩基対を形成します。
このトピックの詳細については、以下をご覧ください。：テロメア-解剖学、機能および病気
DNA塩基
DNAで来る 4つの異なる拠点 前に。
これらには、1つの環のみを持つピリミジン由来の塩基（シトシンとチミン）と2つの環を持つプリン由来の塩基（アデニンとグアニン）が含まれます。
これらのベースはそれぞれ砂糖と リン酸分子 リンクされており、アデニンヌクレオチドまたはシトシンヌクレオチドとも呼ばれます。糖とリン酸塩へのこのカップリングは、個々の塩基が接続されてDNAの長い鎖を形成できるようにするために必要です。これは、糖とDNA鎖が交互になっているためです リン酸塩 それらはDNAラダーのサイドエレメントを形成します。 DNAのラダーステップは、内側を指す4つの異なる塩基によって形成されます。
それぞれアデニンとチミン。グアニンとシトシンは、いわゆる相補的塩基対を形成します。
DNA塩基は、いわゆる水素結合によってリンクされています。アデニン-チミンペアには2つあり、グアニン-シトシンペアにはこれらの結合が3つあります。
DNAポリメラーゼ
DNAポリメラーゼは 酵素ヌクレオチドをつなぎ合わせて、新しいDNA鎖を生成することができます。
DNAポリメラーゼは、いわゆる酵素（別のDNAポリメラーゼ）が別の酵素によって活性化された場合にのみ機能します 「プライマー」つまり、実際のDNAポリメラーゼのスターター分子が生成されました。
次に、DNAポリメラーゼは、1つのヌクレオチド内の糖分子の自由端に付着し、この糖を次のヌクレオチドのリン酸に結合します。
DNAポリメラーゼは、 DNA複製 （細胞分裂の過程でのDNAの複製）既存のDNA鎖を読み取り、対応する反対側の娘鎖を合成することにより、新しいDNA分子を生成します。 DNAポリメラーゼが「親鎖」に到達するためには、実際に二本鎖DNAが準備DNA複製を経る必要があります。 酵素 巻き戻される。
DNAの複製に関与するDNAポリメラーゼに加えて、壊れた領域や誤ってコピーされた領域を修復できるDNAポリメラーゼもあります。
材料としてのDNAとその製品
私たちの体の成長と発達、私たちの遺伝子の遺伝、そして必要な細胞とタンパク質の生産を確実にするために、細胞分裂（減数分裂、有糸分裂）が起こらなければなりません。私たちのDNAが通過しなければならない必要なプロセスは、概要に示されています。
レプリケーション：
複製の目的は、細胞が分裂する前に、細胞核内で遺伝物質（DNA）を複製することです。染色体は、酵素がDNAに付着できるように、1つずつほどかれています。
反対側のDNA二本鎖が開かれ、2つの塩基が互いに接続されなくなります。手すりまたはベースの各側は、さまざまな酵素によって読み取られ、手すりを含む補完的なベースによって補完されます。これにより、2つの娘細胞の間に分布する2つの同一のDNA二本鎖が作成されます。
転写：
複製と同じように、転写も核内で起こります。目的は、DNAのベースコードをmRNA（メッセンジャーリボ核酸）に書き換えることです。チミンはウラシルに置き換えられ、スペースのようにタンパク質をコードしないDNAの部分が切り取られます。その結果、現在細胞核から輸送されているmRNAは、DNAよりもかなり短く、一本鎖しかない。
翻訳：
mRNAが細胞空間に到着した場合、キーは塩基から読み取られます。このプロセスはリボソームで起こります。 3つの拠点（ベーストリプレット）アミノ酸のコードになります。合計20種類のアミノ酸が使用されています。 mRNAが読み取られると、アミノ酸の鎖がタンパク質になり、細胞自体で使用されるか、標的臓器に送られます。
突然変異：
DNAを乗算して読み取る場合、多かれ少なかれ重大なエラーが発生する可能性があります。細胞には1日あたり約10,000から1,000,000の損傷があり、通常は修復酵素によって修復できるため、エラーが細胞に影響を与えることはありません。
製品、つまりタンパク質が変異にもかかわらず変化しない場合、サイレント変異があります。しかし、タンパク質が変化すると、病気が発症することがよくあります。たとえば、紫外線（日光）は、チミンベースの損傷を修復できないことを意味します。その結果、皮膚がんになる可能性があります。
ただし、突然変異は必ずしも病気に関連している必要はありません。また、生物を有利に改変することもできます。生物は突然変異によってのみ長期的に環境に適応できるため、突然変異は進化の大部分を占めています。
細胞周期のさまざまな段階で自然発生する可能性のあるさまざまな種類の突然変異があります。たとえば、遺伝子に欠陥がある場合、それは遺伝子突然変異と呼ばれます。ただし、エラーが特定の染色体または染色体部分に影響を与える場合、それは染色体変異です。染色体数が影響を受けると、ゲノム変異を引き起こします。
これについてもっと読む：染色体異常-それはどういう意味ですか？
DNA複製
ザ・ 目的 DNA複製は 既存のDNAの複製.
細胞分裂中 します 細胞のDNAは正確に2倍になりました その後、両方の娘細胞に分配されます。
DNAの倍増は、いわゆる 半保存的原理 代わりに、つまり、最初の DNAをほどく を介してDNAの元のストランド 酵素（ヘリカーゼ） が分離され、これら2つの「元の鎖」のそれぞれが新しいDNA鎖のテンプレートとして機能します。
ザ・ DNAポリメラーゼ の原因となる酵素です 責任のある新しい鎖の合成 です。 DNA鎖の反対側の塩基は互いに相補的であるため、DNAポリメラーゼは「元の鎖」を使用して、細胞内の遊離塩基を正しい順序で配置し、新しいDNA二本鎖を形成できます。
DNAのこの正確な倍増の後、 2つの娘ストランド今では同じ遺伝子情報が含まれていますが、 2つのセルにそれは細胞分裂の間に起こりました、 分割。そうです 2つの同一の娘細胞 それから現れました。
DNAの歴史
長い間、体内のどの構造が私たちの遺伝物質の伝達に関与しているのかは不明でした。スイスのフリードリッヒ・ミーシェルのおかげで、1869年の研究の焦点は細胞核の内容にありました。
1919年、リトアニアのフィーバスレヴィーンは、私たちの遺伝子の構成材料として、塩基、糖、リン酸残基を発見しました。カナダのオズワルド・エイブリーは、1943年に細菌実験で、タンパク質ではなくDNAが実際に遺伝子導入の原因であることを証明することができました。
アメリカのジェームズ・ワトソンとイギリスのフランシス・クリックは、1953年に多くの国に広がっていた研究マラソンに終止符を打ちました。ロザリンド・フランクリンの助けを借りて、彼らは最初でした（英国人）DNA X線、プリンおよびピリミジン塩基、糖およびリン酸残基を含むDNA二重らせんのモデル。しかし、ロザリンド・フランクリンのX線写真は、彼女自身ではなく、同僚のモーリス・ウィルキンスによって研究のために公開されました。ウィルキンスは、ワトソンとクリックとともに、1962年にノーベル医学賞を受賞しました。フランクリンはこの時点ですでに亡くなっていたため、指名できなくなりました。
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今日のDNAの発見の重要性
犯罪学：
のような疑わしい資料は
- 血液、
- 精液または
- ヘア
犯罪現場や被害者に発見されたDNAは、そこから抽出することができます。遺伝子とは別に、DNAには、遺伝子をコードしない塩基の頻繁な繰り返しからなるセクションが多く含まれています。これらのカットシーンは非常に変化しやすいため、遺伝的指紋として機能します。一方、遺伝子はすべての人間でほとんど同じです。
酵素を利用して得られたDNAを切断すると、マイクロサテライトとも呼ばれるDNAの小さな断片が多数形成されます。容疑者のマイクロサテライト（DNAフラグメント）の特徴的なパターン（唾液サンプルなど）を既存の材料の特徴的なパターンと比較すると、それらが一致する場合、加害者を特定する可能性が高くなります。原理は指紋の原理と似ています。
親子鑑定：
ここでも、子供のマイクロサテライトの長さは、可能な父親の長さと比較されます。それらが一致する場合、父性は非常に可能性が高いです（犯罪学も参照）。
ヒトゲノムプロジェクト（HGP）：
1990年にヒトゲノムプロジェクトが開始されました。 DNAのコード全体を解読することを目的として、JamesWatsonは最初にプロジェクトを率いました。 2003年4月以降、ヒトゲノムは完全に解読されたと見なされています。約21,000個の遺伝子を32億塩基対に割り当てることができます。すべての遺伝子の合計であるゲノムは、今度は数十万のタンパク質の原因となります。
DNAシーケンシング
DNAシーケンスでは、生化学的方法を使用して、DNA分子内のヌクレオチド（糖とリン酸を含むDNA塩基分子）の順序を決定します。
最も一般的な方法は サンガーチェーンターミネーション方式.
DNAは4つの異なる塩基で構成されているため、4つの異なるアプローチが行われます。それぞれのアプローチには、シーケンスされるDNAがあります。 入門書 （シーケンシング用のスターター分子）、DNAポリメラーゼ（DNAを拡張する酵素）、および必要な4つのヌクレオチドすべての混合物。ただし、これら4つのアプローチのそれぞれで、異なる塩基が化学的に修飾されて組み込まれるようになっていますが、DNAポリメラーゼの攻撃ポイントは提供されていません。だからそれは チェーンターミネーション.
この方法では、さまざまな長さのDNAフラグメントが作成され、いわゆる ゲル電気泳動 それらの長さに従って化学的に分離されます。結果として得られるソートは、各塩基を異なる蛍光色でマークすることにより、シーケンスされたDNAセグメント内のヌクレオチドのシーケンスに変換できます。
DNAハイブリダイゼーション
DNAハイブリダイゼーションは 分子遺伝学的方法を作成するために使用されます 起源の異なる2本の一本鎖DNA間の類似性を検出する.
この方法は、DNA二本鎖が常に2本の相補的な一本鎖で構成されているという事実を利用しています。
より類似した両方の一本鎖 互いに、より多くの塩基が反対の塩基との強固な接続（水素結合）を形成するか、より多くの塩基が より多くの塩基対が生じる.
異なる塩基配列を持つ2本のDNA鎖のセクション間に塩基対はありません。
ザ・ 接続の相対数 今を通してすることができます 融点の決定、新しく作成されたDNA二本鎖が分離されています。
融点が高い 嘘、 より補完的な塩基 互いに水素結合を形成し、 より類似しているのは2つの一本鎖です.
この手順は、次の目的にも使用できます。 DNA混合物中の特定の塩基配列の検出 利用される。 あなたはこれを行うことができます 人工的に形成された （蛍光）色素でマークされたDNA断片 になります。次に、これらは対応する塩基配列を識別するのに役立ち、したがってそれを可視化することができます。
研究目標
完了後 ヒトゲノムプロジェクト 研究者たちは現在、個々の遺伝子を人体にとっての重要性に割り当てようとしています。
一方では、彼らは結論を導き出そうとします 病気の出現 そして 治療 一方、人間のDNAを他の生物のDNAと比較することで、進化のメカニズムをよりよく表現できることが期待されています。
編集チームからの推薦
ここでは、体の分子成分について知る必要があるすべてを見つけることができます！
- タンパク質
- 酵素
- 人体の細胞血漿
- 有糸分裂
