2014年08月17日

デオキシリボ核酸(DNA)について(1)

デオキシリボ核酸(デオキシリボかくさん、英: deoxyribonucleic acid、DNA)は、核酸の一種。

地球上の多くの生物において遺伝情報の継承と発現を担う高分子生体物質である。



●構成物質と二重らせん構造

DNA はデオキシリボース(五炭糖)とリン酸、塩基 から構成される核酸である。

塩基はプリン塩基であるアデニン(A)とグアニン(G)、ピリミジン塩基であるシトシン(C)とチミン(T)の四種類ある。


T。2-デオキシリボースの1'位に塩基が結合したものをデオキシヌクレオシド、このヌクレオシドのデオキシリボースの5'位にリン酸が結合したものをデオキシヌクレオチドと呼ぶ。



ヌクレオチドは核酸の最小単位であるが、DNAはデオキシヌクレオチドのポリマーである。

核酸が構成物質として用いる糖を構成糖と呼ぶが、構成糖にリボースを用いる核酸はリボ核酸 (RNA) という。

ヌクレオチド分子は、糖の3’位OH基とリン酸のOH基から水が取れる形でフォスフォジエステル結合を形成して結合し、これが連続的に鎖状の分子構造をとる。


ヌクレオチドが100個以上連結したものをポリヌクレオチドと言うが、これがDNAの1本鎖の構造である。


DNAには方向性があるという。

複製の際、DNAポリメラーゼは5'→3'末端の向きでDNAを合成する。

RNAの転写もこの方向性に従う。



2重鎖DNAでは、2本のポリヌクレオチド鎖が反平行に配向し、右巻きのらせん形態をとる(二重らせん構造)。

2本のポリヌクレオチド鎖は、相補的な塩基 (A/T, G/C)対の水素結合を介して結合している。

塩基の相補性とは、A、T、G、Cの4種の塩基うち、1種を決めればそれと水素結合で結ばれるもう1種も決まる性質である。


A/T間の水素結合は2個、C/G間は3個であり、安定性が異なる。

例外的に、特殊な配列が左巻きらせん構造をとる場合があり、これはZ型DNAと呼ばれる。

この相補的二本鎖構造の意義は、片方を保存用(センス鎖)に残し、もう片方は、遺伝情報を必要な分だけmRNAに伝達する転写用(アンチセンス鎖)とに分けることである。

また、二本鎖の片方をそのまま受け継がせるため、正確なDNAの複製を容易に行うことができるため、遺伝情報を伝えていく上で決定的に重要である。

DNA損傷の修復にも役立つ(詳しくは二重らせん)。

DNAの長さは様々である。

長さの単位は、二本鎖の場合 bp(base pair: 塩基対)、一本鎖の場合 nt(nucleotide: 塩基、ヌクレオチド)である。




●立体構造

細胞内のDNAには、原核生物やミトコンドリアDNAのような環状と、真核生物一般に見られる線状がある。

自然界のDNAは螺旋巻き数が理論値(1回転あたり10.4塩基)よりもほんの少し小さい。

線状DNAには問題は無いが、環状DNAではこの差による不安定を解消するために環にねじれが生じ、これをDNAの超らせん(または負の超らせん)という。




●DNAの化学的性質


2本のポリヌクレオチドを結びつける水素結合は不安定なため、沸騰水の中では離れて1本鎖になる。

しかしゆっくり冷ますとポリヌクレオチドは相補性から再び結合して元に戻る。

このようにDNAが1本鎖になる事を「DNAの変性」、元に復元する事をアニールという。

変性が50%起こる温度はTmと記され、A/T対が多いほど低い。

Tmは一価の陽イオン濃度が低い場合や、水素結合を遊離させやすい尿素やホルムアミドなどが存在すると下がる。

穏やかな方法で単離されたDNAは白色のフェルト状繊維で、そのナトリウム塩の水溶液は粘性が高く、流動複屈折を示す。

これは熱、酸、アルカリに容易に変性し、粘度は低下し、乾燥すると粉末となり、もはや繊維状になり得ない。

この変化から分子量は数百万から2万〜3万程度に下がってしまう。この化学組成はアルカリに対しては安定性が高いが、酸には弱く、容易にプリンを遊離する。

この変化に伴い、デソキシペントースのアルデヒド基が遊離し、シッフ試薬を赤紫に変色させる。

この呈色反応をフォイルゲン反応と呼び、これを利用して、DNAを含む核や分裂中の染色体を赤紫に着色して観察できる。


DNAの吸光度は塩基によって紫外線260nmを吸収極大としている。

この値は、塩基が接近しているほど小さい。塩基が極めて整然と、かつ接近している二本鎖DNAよりも、不規則に配列しているときの一本鎖DNAのほうが光を吸収する力は強い。

例えば、A260=1,00である二本鎖DNAと同濃度の一本鎖DNAについて、A260=1、37である(詳しくはDNAの巻き戻し参照)。

変性したDNA溶液から、未変性状態のDNA状態と同じDNAを作ることができる。

異なる分子種から得た一本鎖の試料を混ぜて再結合DNAを形成させる手法をハイブリッド形成という。

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2014年08月14日

細胞核について

●細胞核について

細胞核(さいぼうかく、英語: cell nucleus)とは、真核生物の細胞を構成する細胞小器官のひとつ。

細胞の遺伝情報の保存と伝達を行い、ほぼすべての細胞に存在する。

通常は単に核ということが多い。




●細胞核の歴史

オーストリアの植物画家フランツ・バウアーによって1802年に発見された。

イギリスの植物学者ロバート・ブラウン(Robert Brown、1773年12月21日 - 1858年6月10日)により1831年に再発見され、ロンドンのリンネ協会に説明された。



●細胞核の構造

通常、核は細胞に1つある(例外は後述)。

また核内には1つ以上の核小体がある。

細胞の他の部分(細胞質)とは、核膜と呼ばれる2層の脂質二重膜によって隔てられており、核と細胞質間で物質輸送が行われるときには、核膜に空いた多くの穴(核膜孔)を通って行われる場合が多い。

核内には遺伝情報であるDNAのほか、核タンパク質、RNA(リボ核酸)が含まれており、DNAの遺伝情報は核でRNAに転写される。

細胞分裂時には、核内のDNAは凝集し、染色体と呼ばれる棒状の構造をとり、細胞分裂後の2つの細胞に分かれて移動する。

このとき、核の表面は二重の核膜で包まれる。

その後、それぞれの細胞では、再び核が形成され、染色体が消失、DNAが核内に広がる。

核内には、糸状に連なったDNA分子が結合蛋白質と複合体を構成しながら散らばっており、クロマチン(chromatin)あるいは染色質と呼ばれる。

染色質の名前は、ヘマトキシリン染色などの染色をした細胞を光学顕微鏡で観察すると、核内が濃く染色されることから、クロマチンは大きく2種類に分けられる。


・ユークロマチン(euchromatin)、あるいは真正染色質 - RNA転写活性が高く、DNAがよく広がり、多種の蛋白質と共存する部位

・ヘテロクロマチン(heterochromatin)、あるいは異質染色質 - 遺伝子発現が不活性化され、DNAと結合蛋白質の複合体は凝集されたままの状態になっている部位




●核が特徴的な細胞の例

多核体

多核体(たかくたい)は、合胞体(ごうほうたい)、シンシチウム(syncytium)、coenocyte、apocyte、polykaryocyteとも呼ばれ、1個の細胞に核がたくさんある細胞のことで、核が1個ある通常の細胞が細胞融合して形成されたものや、細胞質分裂を行わずに核分裂のみが進行した細胞。

以上
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2014年08月02日

交感神経のシナプスにおける伝達物質は?

問題1

交感神経のシナプスにおける伝達物質は?

(1)アドレナリン   (2)アセチルコリン




」」」」」」」」」」
   正解
」」」」」」」」」」

(1)アドレナリン 

(参考)

アセチルコリンは副交感神経の伝達物質。




問題2

交感神経が興奮すると血圧は?

(1)上がる  (2)下がる





」」」」」」」」」」
   正解
」」」」」」」」」」

(1)上がる

(参考)

副交感神経が興奮すると血圧は下がる。





問題3

脳実質と毛細血管との間にあるBBBとは?

(1)血液脳関門    (2)脳下垂体





」」」」」」」」」」
   正解
」」」」」」」」」」

(1)血液脳関門 =blood-brain barrier

脳に有害物質が取り込まれないようになっている。

脳内に薬を届けるためには、このBBBがひとつの障害となる。


(参考)

(2)脳下垂体

多くのホルモンを分泌する内分泌器官。
脳に接して、脳の直下(腹側)に存在し、脳の一部がのびてぶら下がっているように見えることからこの名がある。




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