先日、中高校生のための講習会で、
第六回バイオインフォマティックス講習会「ヒトゲノム計画とインターネット」
というものに参加してきました。
そこで、基本的なことなのですがイマイチ分からなかったことをいくつか教えて下さい。(その場で聞けばよかったのですが聞き損ねました。)

(1)DNA、遺伝子、ゲノム、この三つの定義

(2)ゲノムを解析する時には、DNAを細かくちぎって大腸菌の中に入れて培養させてそれを解析する、と聞いたのですが、何の為にDNAの数を増やすのですか?絶対数を増やして解析結果の正確性を上げるため?あと、ヒトのDNAと大腸菌のDNAはどうやって見分けるんですか?ヒトのDNAによって大腸菌が変異を起こしたりしないのですか?

(3)ヒトゲノム計画で解析されているゲノムは世界中の色んな人のものだと聞きましたが、それは何故なのでしょうか?世界で、一人のものを解析するとその結果はその人のゲノムであり「ヒト」のゲノムとしては平均的ではない、というのは分かるのですが色々な人のものを使う、というのはいまいちよく分かりません。そうすることによって平均的になるとは一概には言えないと思うのですが・・・。

宜しくお願いします。

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A 回答 (4件)

1 各3つの言葉については、基本的には同じ意味ですからあまり変わらないと思いますが、細かく分けるのなら、


 ゲノム 生物が生きていくために必要な染色体の1組 人間だったら48本とか、他の生物で本数は違います。
 遺伝子 生殖細胞を通じて遺伝される遺伝情報(ゲノムとほぼ同じです)
     色々な遺伝子、(DNA RNA 環状DNA等)の全体をさす
     意味にも使われると思います。
 DNA デオキシリボ核酸の意味。染色体を構成している物です。
     DNAも4つの塩基と糖鎖で成り立っています。

2 DNAを増やしてDNA解析に使用します。もちろん正確性を上げる為にも
 行うと思います。

  ヒトのDNAと大腸菌のDNAの見分け方については自身がありませんが、通常、DNAを増やす場合は、大腸菌が生きるために使用しているDNAを使用するのではなく、プラスミドという環状DNAを使用します。どちらにしても、大腸菌のDNA自体の配列は既に解析されていますから、制限酵素などを使用して、特異的部位につなげて、大量生産したあとに、その場所を切断し、電気泳動を行って回収すれば良いと思います。

  大腸菌の中で変異を起こす事は、うーーーん考えられるかもしれませんが、
実際には、難しいのでは?DNAを発現させるプロモーターが無いと発現はしませんし、発現したとしても、それに対応したアミノ酸があれば作成されていくと思いますが、(ちょっと勉強不足ですみませんが)人間と、大腸菌の発現方法が異なるはずですから、実際はあまり無いと思いますが、無いとは言えないから、多分菌は厳重に保管されているはずです。

 3 各個人同士のDNAの相同性(同じ配列)は、99.99%であったはずです。だから1人のを読み込めば、人間の遺伝子のほとんどはわかったも同然です。
 確かサルと人間のDNAの相同性は99.6%位であった思います。しかし不思議なもので、貴方と私のDNAの違いは0.01%以下です。その違いが貴方と私です。例えば先天的遺伝の病気もその中に含まれています。この場合、普通の人達のDNAの情報と、病気を持った人達のDNAを解析します。すると普通の人達の平均した配列と、病気の持った人達の平均配列が分かってきます。これを比べたときに、あきらかに配列が異なるところが出てきますので、これを特定していきます。
 逆にいえば、健康体の人であっても、同じ人同士は僅かに配列が異なっていますので、そういった配列の情報を集めて、どの部位が特異的にその人の顔や手足、肌の色などを決めているかを特定していくのに、やはり数をこなして情報を集める必要が有ると思います。
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この回答へのお礼

お礼が果てしなく遅くなってしまって本当にすみません。
本当に参考になりました。
(3)に関して、やっぱり数をこなすことは必要ですよね。
ただ、それが大変だから出来ないだけで・・・。
ヒト同士の違いを決定しているDNAは全遺伝子の0.01%っていうのはすっごく驚きです。
皆こんなに違うのに。

ご回答、有り難うございました。

お礼日時:2001/08/05 22:14

こんにちは。


(1)前の回答者に譲ります。
(2)DNAを増やすのは、単純に、増やさないと塩基配列の解析が行えないからです。これは単純に技術的な問題だと思います。
「大腸菌に入れてふやす」ですが、手順としては、プラスミドに解析したいDNAを挿入して、次にそのプラスミドを大腸菌に入れて、そして大腸菌を増やします。回収する際は、大腸菌を溶菌して、プラスミドだけを特異的に回収するキットを用います。ですから、大腸菌のゲノムDNAの混入の心配はほとんどありません。
(3)現在、いろいろな病気や、人間としての性質が遺伝子によって決定されていると考えられています。ある性質(あるいは病気)を持った人たちのグループと、そうではない人たちのグループの遺伝情報を比較すると、どの部分の遺伝子がその性質を司っているかが見えてきます。いろいろなヒトのゲノムを解析するのは、主にそのためです。その結果を踏まえ、遺伝子治療などの戦略が練られるわけです。

大きな書店の医学、生物学のフロアなどでこういった分野の書物をパラパラっとみてみるのも、とても勉強になると思いますよ。頑張ってください。
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この回答へのお礼

お礼がすっごく遅くなってしまって本当にすみません・・・。
生物は本当に面白いですよね!
私も早く大学に行って色々研究してみたいです!
(入れてもらえるように頑張らなければいけませんが・・・。)

アドヴァイス通り、おっきな本屋さんに行って色々見てみたいと思います。

ご回答、有り難うございました。

お礼日時:2001/08/05 22:21

簡単に言うと、



DNA:デオキシリボ核酸(物質名)
遺伝子:機能単位(タンパク質)をコードするDNAの配列
ゲノム:その生物に関する全遺伝子のセット

てなわけで、遺伝子とDNAは意味するところが違います。

大腸菌で増やすのはやっぱり数を増やして感度を上げるからです。

いろんな人のを使うのは、違う部分よりもむしろ同じ部分を探るためです。
人間として保持されている部分を理解することが重要だからだと思います。
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この回答へのお礼

そうですよね。
ちゃんと生物の授業でDNAは deoxyribonucleic acid の略でデオキシリボ核酸よ!ってちゃんと習ってしかも憶えていたはずなのに・・・。
でも、遺伝子、と言うのが難しいところです。

ご回答、ありがとうございました。

お礼日時:2001/07/26 11:20

過去ログをみると、高校生で化学・生物に興味があるようですね?


「バイテク」はこれからますます盛んになりますので、大学でも一生懸命勉強してください。

さて、最近は調べる手段が増えて良い時代です!
このOKWebもそうですが、基本的なことはネット検索する習慣をつけることをお勧めします。

少しむずかしいかもしれませんが、以下の参考URLサイトは参考になりますでしょうか?
「遺伝子の生物学」
この中で
http://www.tmd.ac.jp/artsci/biol/textgene/
(ゲノム・遺伝子・DNAとは?)
http://www.tmd.ac.jp/artsci/biol/textgene/
(遺伝子診断)
ヒトDNA(一部分)を組み込んだ大腸菌で医薬品の製造がされてます(利用するのは大腸菌だけではありませんが)。

>色々な人のものを使う
病気の診断・治療分野では、個々人によって同じ病気でも
異なってきます。それが遺伝子多型(SNIPS)と関連してます。そのため、今この遺伝子多型(ある部位の核酸塩基が異なること)によって、病気が発現したりしなかったり、あるいは同じ薬剤を投与しても効果が異なったり、副作用が強く出現したりします。

このように今後の医療ではテーラーメードの医療(個人個人によって治療法をかえる)の方向に向かうといわれてます。
その意味でいろいろなヒトで調べることが重要になります。

直接の回答は得られないかもしれませんが、以下の成書を
読まれては如何でしょうか?
================================
ヒトゲノムのすべて 遺伝子と生命の謎を解く  中原英臣∥著
出版地 :東京
出版者 :PHP研究所
出版年月:2000.7
資料形態:165p  19cm  1000円
件名  : 人類遺伝学/ 遺伝子
ISBN:4569611966
================================
これ以外も読みやすいものを近くの図書館等で探されては如何でしょうか?

ご参考まで。

参考URL:http://www.tmd.ac.jp/artsci/biol/textgene/
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この回答へのお礼

回答、ありがとうございました。
ご紹介のサイト、すっごく参考になりました。
知りたいところがさらっと書いてあってびっくりです。
ご想像通り生物、化学大好きなのでがんばります!(物理は×ですが。)

ほんとうにありがとうございました。

お礼日時:2001/07/26 11:12

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こんにちは。
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Q生物の質問です。 遺伝子組換えの操作で、 一般に真核生物のDNAをそのまま大腸菌のDNAに組み込んで

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Q条件に一致した塩基配列を含むデータを抽出するには?

条件に一致した塩基配列を含むデータの抽出方法を教えて下さい。(perl)

下記のように、塩基配列(ACTTC…)と、その上に配列名(>id_000)が
数百万配列ならんだデータがあります。

(fasta形式)

>id_001
CGCTGCCGGGGAACGGTCTGGTCAGGGATCTATCATGAGG
CGTGGGAATTTCGCCCCGGACAGTGAGGATTTGGGTGCTT
CCTTTGCTGTGATTTTAAGTTACCTCACCAAA
>id_002
GCAGTCCTTCGCCTGAAGTGCAGGACGGGTAGTAACGTAG
AGAGATCTTGCTTAGTTACTACTGC
>id_003
 ・
 ・

この中から、指定した塩基配列(例:TGAAGTGCA)を含むデータを、
下記のように別名のファイルに、配列名と塩基配列を一緒に出力したいのですが、
どのようにすればよいかが、分からず困っています。

>id_002
GCAGTCCTTCGCCTGAAGTGCAGGACGGGTAGTAACGTAG
AGAGATCTTGCTTAGTTACTACTGC
>id_015
ATGTGAAGTGCAGTGTGTTAGT
 ・
 ・

「BioPerl」のSeqIOオブジェクト?を使用することで、
何とか同じ結果を出せるようにはなったのですが、
実際に、どのような処理がされているのかは、理解できていません。

今後、色々なパターンに活用できるよう、perlだけの記述では
どのような記述をすればよいのか、理解したいのです。
perl初心者なので、より基本的な記述だと助かります。
よろしくお願い致します。

条件に一致した塩基配列を含むデータの抽出方法を教えて下さい。(perl)

下記のように、塩基配列(ACTTC…)と、その上に配列名(>id_000)が
数百万配列ならんだデータがあります。

(fasta形式)

>id_001
CGCTGCCGGGGAACGGTCTGGTCAGGGATCTATCATGAGG
CGTGGGAATTTCGCCCCGGACAGTGAGGATTTGGGTGCTT
CCTTTGCTGTGATTTTAAGTTACCTCACCAAA
>id_002
GCAGTCCTTCGCCTGAAGTGCAGGACGGGTAGTAACGTAG
AGAGATCTTGCTTAGTTACTACTGC
>id_003
 ・
 ・

この中から、指定した塩基配列(例:TGAAGTGCA)を含むデータを、
下記...続きを読む

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少々泥臭いですすみません

#!/usr/bin/perl
# 使い方の例
# perl このスクリプト.pl TGAAGTGCA

# TODO 要件に合わせて改造
$pattern = (@ARGV == 1)? $ARGV[0]: 'TGAAGTGCA';
open(F, 'foo.fasta') || die "no file error";

$cache = '';
$match = 0;
foreach (<F>) {
# シーケンスデータの始まり
if (/^>/) {
$match = 0;
$cache = $_;
next;
}
# シーケンス文字列に該当パターンが含まれるか検証
if (!$match && /$pattern/) {
$match = 1;
print $cache; # ここまでのシーケンスデータを出力
}
# 入力行を出力またはキャッシュ
if ($match) { print $_; } else { $cache .= $_; }
}
close(F);

少々泥臭いですすみません

#!/usr/bin/perl
# 使い方の例
# perl このスクリプト.pl TGAAGTGCA

# TODO 要件に合わせて改造
$pattern = (@ARGV == 1)? $ARGV[0]: 'TGAAGTGCA';
open(F, 'foo.fasta') || die "no file error";

$cache = '';
$match = 0;
foreach (<F>) {
# シーケンスデータの始まり
if (/^>/) {
$match = 0;
$cache = $_;
next;
}
# シーケンス文字列に該当パターンが含まれるか検証
if (!$match && /$pattern/) {
$match = 1;
pri...続きを読む

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例えば
(1)、「ヒトの場合、『TCAGACTA』という塩基配列であればこの固体は白髪だ」だとか
「『CGCGATTATAATAGC』という並び順であればこの固体は花が好きだ」などと言ったところでしょうか。
少し説明しにくいですが、科学者がその塩基配列を見れば、この固体は眼が青いな、等というふうに解ったり・・・。
(2)、それとも、塩基配列だけではやはり固体の特徴までは解らなく、もしそうだとしたら、
どこまでの情報が分かるのでしょうか。
(3)、それとも(1)でも(2)でもなく、僕の考えはやはり見当違いな考えでしょうか。
どなたかご存じの方いらっしゃいましたら、ぜひ宜しくお願いします!
※非常に大ざっぱで適当な例です・・・。

Aベストアンサー

(1)、「ヒトの場合、『TCAGACTA』という塩基配列であればこの固体は白髪だ」だとか
「『CGCGATTATAATAGC』という並び順であればこの固体は花が好きだ」などと言ったところでしょうか。
少し説明しにくいですが、科学者がその塩基配列を見れば、この固体は眼が青いな、等というふうに解ったり・・・。

概念的にはそうです。ただし、ヒトの表面上の形質は一つの遺伝子からなるものは非常に少ないです。たとえば糖尿病になる可能性を考えると、それにかかわっている遺伝子は10以上あり、その中の何個が通常の遺伝子と配列が異なるかで糖尿病になる可能性が変わって来るわけです。

(2)、それとも、塩基配列だけではやはり固体の特徴までは解らなく、もしそうだとしたら、
どこまでの情報が分かるのでしょうか。

遺伝的でない形質については、エピジェネティクスといって現在盛んに研究がなされています。同じ遺伝子を持っていても父由来または母由来の遺伝子しか発現しないといったことが発端になった研究分野です。このことについて一般の人に説明できる概念ができるのはもう少し先かもしれません。

もう一つは環境によるものです。例えば1卵生の双子でも環境が違えば性格など違いが出て来ます。恐らく花がすきとかいうのは環境などに左右される性格に依存するところが大きいのではないかと思います。しかし、性格もベースは遺伝子です。どこまで遺伝子でどこまで環境かはまだうまく線引きができる段階ではないように感じます。

(3)、それとも(1)でも(2)でもなく、僕の考えはやはり見当違いな考えでしょうか。


1)も2)も概念的に正しいといえるでしょう。見当違いではないと思います。

(1)、「ヒトの場合、『TCAGACTA』という塩基配列であればこの固体は白髪だ」だとか
「『CGCGATTATAATAGC』という並び順であればこの固体は花が好きだ」などと言ったところでしょうか。
少し説明しにくいですが、科学者がその塩基配列を見れば、この固体は眼が青いな、等というふうに解ったり・・・。

概念的にはそうです。ただし、ヒトの表面上の形質は一つの遺伝子からなるものは非常に少ないです。たとえば糖尿病になる可能性を考えると、それにかかわっている遺伝子は10以上あり、その中の何個が通常の遺...続きを読む

Q塩基配列表の読み方

塩基配列表について質問があります。

先日、生物学の授業にて、
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genetyxを用いて作られたプリントならば、
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>どちらが3'末端
通常は5'→3'の順で書くので、1000側が3'になります。

>通常このように記載されるのは
通常はセンス鎖です。

Qヒトゲノム解析の対象は特定の個人?

ヒトゲノムについて興味はあるが、素人です。

ヒトゲノム解析が世界で協力して終了したと、しばらく前に新聞等で報じられました。
対象のDNAは特定の個人のDNAを分け合って解析したのでしょうか。
というのは、DNAの配列は個体によって違うところもある。そのために目が黒い人、青い人など個体差が生じているのですよね。それぞれの機関が違うDNAを解析したら混乱しませんか?
そこのところがわからないのです。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 ヒトゲノムの解析は、モニターとなったタダ1人の人間のDNAを調査しています。
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 なので、誰のDNAを調べているのかは、世界中の誰も知りません。

Q塩基配列を決定した後

 プラスミドの塩基配列を決定するまでは終わったのですが、その後の相同性検索などの塩基配列の解析ってどうやってするんでしょうか?詳しく教えてくださる方いらっしゃいませんでしょうか?

Aベストアンサー

 相同性検索はこちらでも可能です。「国立遺伝学研究所」の「日本DNAデータバンク」です。

 「データベース検索」の「・相同性検索(FASTA/BLAST/SSEARCHなど)」をご利用下さい。「FASTA(長い配列の類似性を保っているものの検索)」,「BLAST(局所的に高い類似性を有するものの検索)」,「SSEARCH(Smith-Waterman algorithumを採用した検索)」が行なえます。

参考URL:http://www.ddbj.nig.ac.jp/Welcome-j.html

Qヒトの全塩基対とヒトゲノム

ゲノム解読の意味が分からなくて困っています。

(1)ゲノムは「ある生物の遺伝子の全体」というような意味だと思いますが、それでほぼ正しいでしょうか。

(2)遺伝子は「生物の形質を子孫に伝える働きをするひとまとまりになった塩基対群」というような意味だと思いますが、それでほぼ正しいでしょうか。

(3)遺伝子はヒトのDNAの中に約3万個あるとお聞きしましたが、だいたいその程度の数あるのでしょうか。

(4)(1)~(3)が全て正しいとすると、「ヒトのゲノム」と「ヒトの全塩基対」とは、全く別のものであることになるように思うのですがそれで正しいでしょうか。つまり、「ヒトの全塩基対」の中のごく僅かの部分(つまり、遺伝情報を有する約3万カ所の部分)のみを「ヒトゲノム」と言うように思うのですがそれで正しいでしょうか。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ゲノムや遺伝子という言葉の使い方はかなり人によって曖昧ですので、ここでは、ひとつの一般的な定義を示します。

(1)ゲノムは「ある生物の遺伝子の全体」というような意味だと思いますが、それでほぼ正しいでしょうか。

生物は単細胞生物や多細胞生物がありますが、その細胞の核というところに、染色体というものがあります。ここにDNAがあります。DNAはアデノシン(A)、グアノシン(G)、シチジン(C)、チミジン(T)が結合して連なったものです。この細胞に含まれる膨大な長さの「DNA全体」をゲノムということもあります。

一方、細胞に含まれる膨大な長さのDNA全体の中で、ヒトのDNAでいえば約3万個の遺伝子が点在しています。
この約3万個の遺伝子の総体をゲノムと考えている人もいます。


(2)遺伝子は「生物の形質を子孫に伝える働きをするひとまとまりになった塩基対群」というような意味だと思いますが、それでほぼ正しいでしょうか。

遺伝子とは、意味としてはそれで正しいと思います。

もうすこし具体的には、細胞に含まれる膨大な長さのDNA全体の中で、ヒトのDNAでいえば約3万個の遺伝子が点在しています。

それぞれの遺伝子は、エキソンとイントロンという部分に分かれていて、RNAに転写されたのちに、最終的には、エキソンのみがつながった(イントロンが飛ばされた)メッセンジャーRNAとなり、ここから蛋白質が合成されます。実際に、細胞の中で働くのは蛋白質であり、ヒトでいえば約3万個の遺伝子があるので、単純に言うと、約3万個の蛋白質があって細胞内で働いていると言うことです。
一般には、「遺伝子」の配列というと、エキソンのみがつながった(イントロンが飛ばされた)メッセンジャーRNAの配列をいうことが多いです。だいたい平均的なその長さは、A,T,G,Cが500~5000個つながっているというくらいです。

これらが、せいぜい約3万個しかないわけですから、細胞に含まれる膨大な長さのDNA全体で言うとごく一部を占めているにすぎません。


(3)遺伝子はヒトのDNAの中に約3万個あるとお聞きしましたが、だいたいその程度の数あるのでしょうか。

そのようにいわれています。

(4)(1)~(3)が全て正しいとすると、「ヒトのゲノム」と「ヒトの全塩基対」とは、全く別のものであることになるように思うのですがそれで正しいでしょうか。つまり、「ヒトの全塩基対」の中のごく僅かの部分(つまり、遺伝情報を有する約3万カ所の部分)のみを「ヒトゲノム」と言うように思うのですがそれで正しいでしょうか。

(1)で「DNA全体」をゲノムと考えると、「ヒトのゲノム」equal「ヒトの全塩基対」ですし、

(1)で「遺伝子全体」をゲノムと考えると、「ヒトのゲノム」not equal「ヒトの全塩基対」です。


ただし、DNA全体の中でも、エキソン、イントロン以外のたとえばプロモーーと呼ばれる遺伝子の発現を調節する領域も大事ですし、最近では、DNAのメチル化などの修飾やテロメラーゼによる染色体DNA末端の伸長によって、DNA全体の構造変化などがおきて遺伝子発現が制御されていると言うこともわかってきていて、蛋白質をコードしている「遺伝子」自体の配列以外の重要性もわかってきているので、やはり、その重要性も加味して、「DNA全体」をゲノムと考えるべきではないかと思います。

ゲノムや遺伝子という言葉の使い方はかなり人によって曖昧ですので、ここでは、ひとつの一般的な定義を示します。

(1)ゲノムは「ある生物の遺伝子の全体」というような意味だと思いますが、それでほぼ正しいでしょうか。

生物は単細胞生物や多細胞生物がありますが、その細胞の核というところに、染色体というものがあります。ここにDNAがあります。DNAはアデノシン(A)、グアノシン(G)、シチジン(C)、チミジン(T)が結合して連なったものです。この細胞に含まれる膨大な長さの「DNA全体」をゲノムということ...続きを読む


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