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DNA、遺伝子、染色体、核の違いについて解説!

遺伝子検査キットで使われる専門用語をまとめよう!

遺伝子検査キットのサイトをみると、専門用語が多く出ています。
「結果がわかるのはいいけど、なぜそういった結果が出るのか理由がしりたい!」
「遺伝について知りたいけど、専門用語が多すぎてよくわからない」
そういった方も多いと思います。当サイトBLOG SERVERの遺伝子検査の基礎知識では、できるだけわかりやすく遺伝子に関する説明し、遺伝子検査キットを納得してつかってもらえるようにしようと思います。。

DNA、コドン、遺伝子、染色体、核について説明します。

このページでは、DNA、遺伝子、染色体、核についてまとめます。
遺伝子検査キットのサイトで、もっとも多く使われる用語は「遺伝子」だと思います(遺伝子検査キットなのだからあたりまえですね)。
たまに、DNA、コドン、遺伝子、染色体、核ということもあって、わかりにくい印象を受けるのではないでしょうか?。
そこで、DNA、コドン、遺伝子、染色体、核の違いについてまとめてみました。

 

結論から言うと、この4つは物質的には全く同じものを指しています。呼び方の違いは、まとめ方の違いになります。。
「DNAは生命の設計図」といわれます。たしかに、設計図と考えるとわかりやすいと思います。
そこで、DNA、コドン、遺伝子、染色体、核を設計図に例えてみましょう(以下「人間設計図」と呼びます)。

 

DNA、コドン、遺伝子、染色体、核を人間設計図に例えると次のようなものになります。

核…人間設計図のほとんど全部(全23巻が2セット)
染色体…人間設計図のうちの1巻
遺伝子…人間設計図の部品の情報
コドン…遺伝子(部品)の設計図
DNA…人間設計に書かれている文字

核、染色体、遺伝子、コドン、DNAの対比説明

 

この説明ではわからなくてもかまいません。これからじっくりと説明をして行きますね。
とりあえすは、「DNAというのが一番小さな単位で、それをつぎつぎにまとめていくと核になる」とこれだけは覚えておけば大丈夫です。
あと、あらかじめこちら(なんで、綿棒や唾液で遺伝子情報がわかるの?)を読んでおくとわかりやすいかもしれません。

 

まずは全体像をつかみましょう!

人から細胞、そして核へ

まず、一番大きい核から説明したいのですが、その前に人間設計図の全部である核がどこにあるのかお話ししたいと思います。

 

こちらは、そうです「人」です。人は、細胞からできています。細胞の数はおおよそ37兆個と言われています
37兆個ってすごい数ですよね!
37兆個ある細胞の1つに注目しましょう。
人と細胞と核に関する説明

 

細胞の1つ1つには図のように核が入っています。この中にDNA(遺伝子、染色体)のほとんどが含まれています。
つまり、人には約37兆個の核があるということになります
人間設計図はとんでもない大ベストセラーですね!

 

核は細胞の中に入っていて、その数は約37兆個になります。そのことを理解してもらえればと思います。

 

核から染色体へ

つづきまして、染色体について、説明したいと思います。
少し乱暴な言い方ですが、核をばらすと染色体になります

 

 

核と染色体
核は普段は上の図のように、細胞の中にボール状になって存在しているのですが、細胞分裂といって、細胞が2つに分かれるときに、染色体という、大きなまとまりになります
この染色体の数は動物の種類によって違うのですが、人間の場合は46個(23個×2)になります。

 

人間設計図にたとえると、核という人間設計図と書かれた箱に入っている23巻セットの本が2組あるというイメージです。

 

染色体は大きい順位並べたものが一番有名です。よく教科書などでみると思います。
染色体を大きい順にならべた図を見るとおもしろい性質に気が付きます。

 

まず、2つずつセットになっていることです。、同じものが2つずつあり全部で46個の染色体になっています。
言い換えると、人は23対の染色体をもっていることになります。
なぜそうなるかというと、あなたが父親から23個の染色体を、母親から同じく23個の染色体をもらったからです。

 

あなたが父親にも、母親にも似ているのはこのためです。
親から子供に遺伝子を伝えるときに、染色体の単位で子供に受け継がせます。

 

ですから、兄弟では同じ親から遺伝子を受け継いでいても、どちらの染色体をもらうかで人間設計図の内容が変わってきます。
染色体は2つあるので、人間の場合は2の23乗で8,388,608通りの組み合わせの兄弟ができることになります。

 

 

染色体については、もう1つ知っておくといいことがあります。
染色体の図の一番最後を見てください。大きい順に並べているはずなのに、一番最後だけなにか変に思いませんか?
画像の赤く囲った部分になります。

 

・大きい順に並べているはずなのに一番最後だけ大きさが一番小さくない
・他のセットは同じ大きさのものが2つずつセットになっているのに、大きさが違う染色体がセットになっている。
性染色体
最後の染色体を「性染色体」といいます。性染色体はその名の通り、性別を決定するものです。
性染色体がXYですと男になり、XXですと女になります。
XXの場合は同じ大きさの染色体がセットになります。

 

父親は男ですから、XYをもっていて、XかYを子供に渡します。
母親は女ですから、XXをもっていて、子どもに渡すのはどちらかのXです。

 

つまり、性別は、染色体の種類によって決まり、父親がXかYどちらの染色体を渡すかによって決まります。

 

染色体から遺伝子へ

ここまでで、人は30兆個の細胞でできていて、細胞の1つ1つには核と呼ばれるDNAのほとんどがはいっており、さらに核は46個の染色体からなるということを説明しました。

 

それでは、さらに細かく染色体の中身をみていきましょう。
染色体の中に遺伝子(人間設計図の部品の情報)が入っています

 

ついに遺伝子検査キットの「遺伝子」にたどり着きました。
遺伝子を見るということは、人間設計図の部品について書かれた項目を読むのと同じことです。
染色体と遺伝子、シャンクDNAの図
ここで1つ面白い話をします。人間設計図の1冊には遺伝子の情報がぎっちりと詰まっているわけではありません。
実は、染色体の中で遺伝子(部品)情報が書かれている部分はほんの一部(約3%)で染色体のほとんどには、意味不明な内容が書かれています
意味不明な97%については、まだ研究中でその意味がわかっていない部分と、実際に役にたたない部分があると考えられています。。
ちなみに、遺伝子(部品)以外の意味不明な部分を「ジャンクDNA」と呼びます。

 

「ジャンクDNA」についても面白い話があるのですが、ひとまず遺伝子に話を戻します。
遺伝子とは何かというと、染色体の中で、タンパク質の設計図が書かれている場所を言います。
タンパク質という言葉は聞いたことがあると思いますが、すこし詳しく説明したいとおもいます。

 

タンパク質は、細胞の中でいろいろな機能を果たす道具と考えてください。
細胞の中で、細胞の膜になったり、カラダの中で化学反応を起こさせたり、筋肉の一部になったりとさまざなな役割を果たします
その種類は22,000種類にのぼると言われています。

 

タンパク質は、遺伝子によって設計されているので、遺伝子の種類も22、000種類あるといっていいいと思います。
そして、この遺伝子が染色体に入っています(コーディングされているという言い方が専門的な言い方になります)。

 

遺伝子は、タンパク質の設計図で、染色体の中にあることを紹介しました。
ところで、遺伝子検査キットでは遺伝子を調べます。遺伝子(タンパク質)を調べると何がわかるのでしょうか?

 

タンパク質は、カラダの中でいろんなことをする道具であること

遺伝子検査キットでは、遺伝子を調べます。遺伝子はタンパク質の設計図でしたよね。
つまり、遺伝子を調べることは、タンパク質の作り(構造)を調べることと同じになります
タンパク質は、カラダの中で道具としていろいろな役割をします。後で説明しますが、タンパク質はDNA の突然変異によって形が変わることがあります。
タンパク質の形の違いが、機能の違いとして現れるのです。その結果、病気になるリスクが高くなったり、肌の質が人によって違ったりいろいろな違いになって現れます
では、DNAの突然変異によってタンパク質の構造がなぜ変わるのでしょうか?
それを知るためにはタンパク質を構成しているアミノ酸について理解する必要があります。。

 

遺伝子からコドンへ(タンパク質からアミノ酸へ)

突然ですがコドンということばが出ていましたね。
あまり聞きなれない言葉かもしれません。コドンはアミノ酸を決めるDNAの配列になります。
まずは、タンパク質とアミノ酸について説明します。
タンパク質という言葉も、アミノ酸という言葉も、一度は聞いたことがあると思います。
でも、実際にどのようなものかあまりしられていません。
アミノ酸は、タンパク質の材料です。人のアミノ酸は全部で20種類あります
このアミノ酸いくつもつながったものがタンパク質になります
ちなみに自然界には500種類ほどのアミノ酸が存在しているようです。
アミノ酸の構造は下の図のようになっています。
アミノ酸の構造
横に手が出ていて、下にH(水素)がついています。そして、上に「R」がありますが、この「R」がアミノ酸の種類ごとに違っていて、種類ごとにいろいろな物質がくっついています。
アミノ酸は、それぞれの手が結びついて、ひも状につながります。これがタンパク質になります。
ただ、アミノ酸がひも状につながると、たんぱく質もひも状になそうですが、ここで、アミノ酸のRが活躍します。
このRはアミノ酸の種類ごとに違うことは説明しましたが、このRには他とくっつきやすかったり、そうでなかったり種類ごとに個性があります。
ひも状のアミノ酸が他とくっつくことで、たんぱく質は立体構造をとることができます。
すこし違う言い方をすると、アミノ酸の種類によってタンパク質の構造が変わります。
つまり、アミノ酸が変わると、タンパク質は別の性質を持つことになります。
遺伝子検査キットでは、この違いを検査するわけです。

 

遺伝子→タンパク質、アミノ酸→コドン
※コドンは、正確にはmRNAにコーディングされた3個で1セットのRNA配列のことを指しますが、理解を簡単にするためにDNAで話をします。

タンパク質は、遺伝子によって設計されているという話は先ほどしましたが、タンパク質はアミノ酸がひも状につながったものでしたね。
アミノ酸は3個のDNAの並びによって決まります。これをコドンといいます。
コドンはDNAが3つ並んでいて、その並び方によってアミノ酸の種類が決まります

 

?コドン表

遺伝子からコドンへのDNA

最後にDNAについて説明します。DNAはデオキシリボ核酸という物質です。
DNAにはA(アデニン)、G(グアニン)、C(シトシン)、T(チミン)の4種類があり、ひも状につながって2重のらせん構造になっています
核にある情報はA、G、C、Tの4種類で書かれているのです。
突然変異の原因の1つに、DNAのAGCTが置き換わるものがあります。
DNAは核からつながる用語の最小単位になります。
先ほども書きましたが、DNAの全てがアミノ酸(タンパク質)をコードしているわけではありません。むしろほとんどが、意味のないまたは用途不明の遺伝子(ジャンクDNA)です。

 

DNAの突然変異

タンパク質の構造の違いは、DNAの違いだということは理解できたでしょうか?ところで、皆さんは、1人1人見た目が違い、体質も様々です。そのような違いはなぜ起きるのでしょうか?
それは突然変異というものが関係しています。
DNAのAGCTですが、たまにコピーミスで違うものに置き換わってしまう場合があります。
この、コピーミスが起きたときに、どのようなことが起きるのかを見てみましょう。
DNAのコピーミスが起きたときに考えられること
アミノ酸の種類が変わったり、タンパク質の構造が変わったり。または変わらないこともありますが結果的に次のようになります。
@生存に有利に働く
A生存に不利に働く
B生存には関係ない
じつは、今考えられているのは、Bがほとんどで、@Aはほとんどないと考えられています。
ほとんどのDNAの変異は、生存に対して影響をしない。有利な変異や不利な変異は本当に少ないということです。
この考え方は、「分子進化の中立説」といって、日本の研究者である木村 資生(もとお)先生の大変重要な理論になります。

 

ただ、まれに@の生存に有利にはらたく突然変異が起きた場合、突然変異が起きた人は子孫を残しやすいはずです。
そして、生存に有利な遺伝子をもった子孫が全体の中で増えていきます。
そして、集団の中に固定化(当たり前にある)するようになります

 

まとめ

ここまでで、人体からアミノ酸そして、核からDNAといろいろな専門用語の解説をしてきました。
生物学は専門用語が多い学問分野ですので、難しいイメージがありますが、私もあなたも核も遺伝子もDNAも実際に存在しています。
実際にあるものは、イメージして覚えるのがいちばんやりやすい方法だと思います。
遺伝子検査キットを使うだけでなく、仕組みから理解することはすごく大切だと思います。

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