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覚えておきたいDNA複製の基礎の基礎【女子大生との会話より】

科学

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 はじめに

 

某女子大で生物系の講義を担当中の尾巻講師(いつも白衣着用)が大学3年生の都子さんと大学内で立ち話をしています.

●都さんは尾巻講師のとある講義を履修していて,前週の講義で授業内試験を受けました.

この前提のもと,DNAの複製の基礎の基礎について,2人の会話形式でお送りします.

 

女子大生と講師によるDNA複製の会話

 

 

このところ,DeNAの調子が上がってきてるね(2016年5月27日現在)

 

 

5連勝しましたね!でも,元に戻るのも時間の問題ですよ!!

 

 

そんな明るく言わなくても・・・それはそうと,DNA複製の問題,間違ってましたよ

 

 

だってややこしかったですから〜.てへぺろ

 

 

てへぺろじゃないでしょ・・・間違えた学生はけっこう多かったけどね.塩基間の水素結合が切れて開裂することさえ押さえれば大丈夫なんだけどなあ

 

 

A(アデニン)とT(チミン),あとG(グアニン)とC(シトシン)の間の結合が切れるんでした!そこで間違ったんだ〜

 

 

ちょっと復習しようか.次のDNAの塩基配列を複製してみよう.結合の方向性は5'→3',塩基についてはこのエントリーを参照してください.なお,読みやすくなるよう,便宜的に3塩基毎にスペースを入れました.
5'-CCA TAC CGA-3'→①
3'-GGT ATG GCT-5'→②

 

 

お願いしま〜す.
私,こう書いちゃったんですよね.
3'-GGT ATG GCT-5'
5'-CCA TAC CGA-3'→①

3'-GGT ATG GCT-5'→②
5'-CCA TAC CGA-3'

 

 

それは間違いで一番多いパターン.赤と青で書いてあるのが新たに結合したヌクレオチド鎖だね

 

 

はい.①の上と②の下に,新たに結合するヌクレオチド鎖を書いてしまいました

 

 

これだと複製になってないんだ.①と②のセットと同じ二重鎖DNAがどこにもないよ

 

 

7つ上のフキダシで言ったけど,DNA複製(とmRNA合成)のときは,DNAの塩基同士の結合が切れるんだ

 

 

こんな感じですか?
5'-CCA TAC CGA-3'→①



3'-GGT ATG GCT-5'→②

 

 

そうそう.①と②の間を3行開けて,塩基間の結合が切れた状態を表現しています.新たに結合するヌクレオチド鎖は,もともと②があった場所,つまり・・・

 

 

①の下です!

 

 

そうです.新たに結合するヌクレオチド鎖を赤で書くとこうなります.
5'-CCA TAC CGA-3'→①
3'-GGT ATG GCT-5'

じゃあ,②に新たに結合するヌクレオチド鎖を同じように赤で書いてごらん

 

 

②に結合するのは,もともと①があったところだから・・・②の上!

5'-CCA TAC CGA-3'
3'-GGT ATG GCT-5'→②

 

 

そうそう.もとの二重鎖DNAが
5'-CCA TAC CGA-3'→①
3'-GGT ATG GCT-5'→②

複製によってできた二重鎖DNAが
5'-CCA TAC CGA-3'→①
3'-GGT ATG GCT-5'

5'-CCA TAC CGA-3'
3'-GGT ATG GCT-5'→②

それぞれに①と②が残ってるよね.すべてを新たに結合して複製が完成したわけじゃなくて,①と②が残ってるから「半保存的複製」と呼ぶんだよ

 

 

今ので憶えた・・・

 

 

アヌビス神のスタンドはお約束ということで,ご了承ください.『ジョジョの奇妙な冒険』の第3部はリアルタイムで連載を読んでました

 

 

ところで先生,「岡崎フラグメント」ってなんですか?

 

 

質問がずいぶん飛躍するね.ヒトのDNAはヌクレオチドが約31億対結合していて,今やってみたように①と②の間の塩基同士の結合が一度に全部切れるわけじゃないんだ.チャックみたいに部分部分が開くイメージのほうが合ってる

 

 

でも,ヌクレオチドの結合には方向性があるんだ.3'末端にRNAプライマーと呼ばれる配列が結合し,DNAポリメラーゼが働いてから次々結合していく.②の左端から右に向かってヌクレオチドの鎖が伸びていくイメージだね

 

 

ふんふん

 

 

一方,①の鎖の左端は5'になっている.そこからヌクレオチド鎖が結合するんじゃなくて,3'末端,つまり左から読むと「CGA」のAのほうから結合がはじまるんだ.もちろん,結合がはじまるためにはRNAプライマーが必要です

 

 

①と②の塩基配列が右にどんどん伸びているとすれば,②に結合するヌクレオチド鎖はそのまま次々結合すればいいけど,①のほうはいちいちRNAプライマーが途中で結合しないといけない.②とくらべると短い断片のDNA二重鎖がいくつもできることになる.その断片のことを発見した岡崎令治さんにちなんで岡崎フラグメントと呼んでいるんだよ

 

 

zzzzz

 

 

自分で質問しておいて寝るかなあ・・・

 

 

良く分からない話が終わったみたいなので起きました!それはそうと,ヒトの二重鎖DNA全部を複製するのに何分ぐらいかかるんですか?

 

 

1個の真核細胞から2個の細胞ができる過程を細胞周期といいます.細胞周期のうち,S期とよばれる8〜10時間の間にはDNAが複製されるそうです

 

 

 

だいたい東京ー新函館北斗間を往復するくらいの時間がかかるんですね.ところで,途中で複製の間違いが起こったりしないんですか?

 

 

それはとてもいい質問だね.でもこれ以上記事を長くすると誰も読んでくれなくなるからまた今度にしよう

 

 

私も帰りたくなってきました.じゃ,失礼しま〜す

 

 

はい,さようなら.(ワシも帰ろう・・・DeNAの連勝はどこまで続くだろうか?→6連勝しました!2016年5月28日21:31分現在)

 

 

 

 

まとめ

◆ヒトの細胞は20歳くらいで60兆個になると言われています.細胞の1つひとつに約31億対の二重鎖DNAがあります.

◆もとは1つの受精卵.それが分裂に分裂を重ねて増えます.増えるときには二重鎖DNAが複製され,それぞれの細胞に受け継がれます.

◆フキダシで紹介したのはDNA複製の基礎の基礎です.もう少し詳しい説明は,次の動画をご覧になるとよいかと思います.

 


DNA複製のしくみ-半保存的複製-(ゆうきのバイオロジー)


塩基についてはこちらのエントリーをご覧ください.

browncapuchin.hatenablog.com




このエントリーで参考にした書籍です.

 

 
ではまた!