生命科学Ⅱ›遺伝子とバイオテクノロジー

DNA複製と遺伝子発現

DNA Replication & Gene Expression

直観導入 — なぜ正確な複製が重要か
💡 比喩:30億文字の本を一文字も間違えず複製
①ヒトDNA ≈ 約30億塩基対
②細胞分裂のたびに全部を複製
③誤り率:約10億分の1 — 驚異的な正確さ
④半保存的複製:元の鎖1本+新しい鎖1本 → 2本のDNA
⑤元の鎖が「鋳型」役 → 相補的塩基対(A-T、G-C)
複製分岐点 — リーディング鎖とラギング鎖
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複製の中核酵素
ヘリカーゼ → プライマー(プライマーゼ) → DNAポリメラーゼ → リガーゼ
ほどく → 開始点表示 → 合成 → 断片連結
🔍 リーディング vs ラギング
①DNAポリメラーゼは5'→3'方向のみ合成可
②リーディング鎖:複製分岐点と同方向 → 連続合成
③ラギング鎖:逆方向 → 短い断片(岡崎フラグメント)で不連続合成
④岡崎フラグメントはDNAリガーゼが連結
⑤プライマー(RNA)が開始点役 → 後にDNAに置換
メセルソン·スタール実験 — 半保存的複製の証明
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💡 実験の解釈
①P世代:¹⁵N(重い)DNAのみ → 重いバンドのみ
②F₁:全DNAが¹⁵N-¹⁴N → 中間バンドのみ
③F₂:¹⁵N-¹⁴N(中間)+ ¹⁴N-¹⁴N(軽い)→ 2バンド
④この結果は半保存的複製のみで説明可能
⑤保存的·分散的複製では別パターン
遺伝子発現 — セントラルドグマ
セントラルドグマ
DNA → (転写) → mRNA → (翻訳) → タンパク質
遺伝情報の流れ:DNA → RNA → タンパク質
📐 転写と翻訳の核心の違い
①転写:DNA → mRNA | RNAポリメラーゼ | 核内
②翻訳:mRNA → タンパク質 | リボソーム | 細胞質
③コドン(3塩基)1個 = アミノ酸1個指定
④開始コドン:AUG(メチオニン)
⑤終止コドン:UAA·UAG·UGA(アミノ酸なし)
総まとめ
DNA複製
半保存的複製:元の鎖+新しい鎖
ヘリカーゼ → プライマーゼ → DNAポリメラーゼ(5'→3')→ リガーゼ
🎯 試験ポイント
①半保存的複製:メセルソン·スタール実験で証明
②DNAポリメラーゼ:5'→3'のみ合成
③リーディング(連続)vs ラギング(岡崎フラグメント·不連続)
④転写:DNA→mRNA(鋳型鎖3'→5'読む·mRNAは5'→3')
⑤翻訳:コドン-アンチコドン結合 → アミノ酸連結 | AUG開始·UAA/UAG/UGA終止