2016年1月28日木曜日

高校生物基礎発展 第１０講 転写と翻訳の方向性

遺伝子・ゲノムについての講義動画はこちら

コドン表についての講義動画はこちら

真核生物の遺伝子発現調節についての講義動画はこちら

□　テーマ１　：　転写



転写、翻訳の方向性が問われることはまれである。が、２０１５東北大で出題された。
見ておこう。










どの遺伝子であっても、転写されるときは毎回同じDNA鎖が鋳型として使用される。


しかし、
同じDNA分子に含まれる別の遺伝子については、
もう一方のDNA鎖が鋳型鎖として機能していることもある。
たとえば、図１において、遺伝子Ａは常に上の鎖が鋳型鎖となり、遺伝子Ｂは常に下の鎖が鋳型鎖となる。
遺伝子によってどちらが鋳型となるかは異なる。


図１







RNA鎖は5'→3'方向に合成されていく。つまり、３'末端に次のヌクレオチドが付加されていく（図２）。


これはヌクレオチドの伸長において絶対のきまりである。３’末端にあるOHを使って次のヌクレオチドを付加していくからである。





（ＲＮＡポリメラーゼは、鋳型ＤＮＡ上を3'⇒5'方向に動く。


しかし、ＲＮＡは３’末端が伸びていくので、「５’⇒３’に転写は進行する」、という表現をする。）。



たとえば、上の図１において、上の鎖が鋳型鎖（遺伝子Ａ）であったならば、ＲＮＡポリメラーゼは右から左に動く。


図１において、下の鎖が鋳型鎖（遺伝子Ｂ）であったならば図２のようにＲＮＡポリメラーゼは左から右へ動く。


（鋳型ＤＮＡ－ＲＮＡ間においても、鎖が逆向きに配置されていることに注意せよ。

鋳型DNAの３’方向はRNAの５’方向に、鋳型DNAの５’方向はRNAの３’方向に対応している。必ず２本のヌクレオチド鎖は逆向きに結合している）





図２





普通、鋳型鎖を非コード鎖（もしくはアンチセンス鎖）、非鋳型鎖をコード鎖（もしくはセンス鎖）という。なぜなら、非鋳型鎖の塩基配列は、生じるＲＮＡの塩基配列と似ていて（ＴとＵの違いはあるが）、配列情報に意味がある（センス）と見なすからである。

 非鋳型鎖ー5'ＡＡＡＴＡＧＧＣＣＧ3'－
鋳型鎖　ー3'ＴＴＴＡＴＣＣＧＧＣ5'－
ＲＮＡ　－5'ＡＡＡＵＡＧＧＣＣＧ3'－（非鋳型鎖と配列が似ている）



問題文などで遺伝子が示されるとき、非鋳型鎖（センス鎖）が書かれていることが多いので注意。



（真核生物においては、転写により生じたＲＮＡはスプライシングの過程を経て（成熟）ｍRNAになることもチェックせよ。高校教科書の中には、スプライシング前のｍRNAを『RNA』と呼び、スプライシングが起こった後のｍRNAを『ｍRNA』と書き分けるものもある）


実際は、２本のＤＮＡ鎖は二重らせん構造をとっており、転写が行われる部分では二重らせんがほどかれる。

図３を見よ。


図３  ＤＮＡがほどかれながら転写が進行する。

















□　テーマ２　：　翻訳


ｍＲＮＡ分子は5'→3'方向に翻訳される。（リボソームはｍＲＮＡ上を５'から３'へ移動していく）

タンパク質はＮ末端が最初につくられれ、ポリペプチド鎖のＣ末端にアミノ酸が１個ずつ加わっていく。


したがって、生じるポリペプチドは方向性を持つ。リボソームに近いほうがＣ末端、リボソームから遠いほうがＮ末端である。


（アミノアシルｔＲＮＡ＝アミノ酸とｔＲＮＡの結合したもの）





図４




 転写と翻訳はゴ（５）ミ（３）方向！！と覚えよう。
生命の根本に対してこんな語呂合わせは失礼だが・・











投稿者 時刻:

2016年1月23日土曜日

高校生物基礎発展 第９講 免疫

免疫のリアル授業はこちら □　テーマ１　：　自然免疫

高校生物基礎のなかでも、とくに免疫の学習で悩んでいる高校生が多いので、かなり詳しく解説した。教科書理解の基盤としてほしい。




 白血球は造血幹細胞由来の細胞である。

一般的に白血球は免疫に働く細胞全体を指す。
ふつう、マクロファージも好中球もリンパ球（Ｔ細胞、B細胞）も白血球に含める。

（造血幹細胞からは、白血球以外に、赤血球や血小板なども生じる。）






 自然免疫にかかわる細胞は以下の通り。教科書より詳しく記す。


①マクロファージ
貪食および殺菌機構の活性化を行う。

 （マクロファージも抗原提示を行うことが知られているが、高校では伏せられている。
抗原提示は主に樹状細胞が行う。）

 マクロファージはほとんどすべての組織に駐留している。

 マクロファージは単球の成熟型である。

 単球はすべての白血球と同じく造血幹細胞由来の細胞で、血液中を循環し組織へと遊走し、そこでマクロファージに分化していく。

 マクロファージに分化した単球は、多くの細菌に対応するレセプター（受容体）をもつようになる。

 その受容体のひとつがＴｏｌｌ様レセプターである。

 Ｔｏｌｌ様レセプターには、細菌の細胞壁、タンパク質、べん毛を認識するものなどがある。

Ｔｏｌｌ様レセプターなどの受容体を通じたマクロファージ細胞内へのシグナルは、
インターロイキンのような向炎症性サイトカインの分泌を誘導する。

 マクロファージ細胞内にはファゴソーム（貪食により取り込んだ異物を包む小胞）、リソソーム（種々の抗菌のための酵素を含む）、ファゴリソソーム（リソソームとファゴソームが合体したもの）が発達している。







②樹状細胞

 抗原の取り込みを行う。

 抗原提示を行う（強力なＴ細胞応答を誘導する）。

 抗原単独の状態は、その抗原に一度も出会ったことのないＴ細胞を活性化しない。


樹状細胞は、不活性なＴ細胞に最初に抗原を提示して、Ｔ細胞を活性化する能力を持つ。

③好中球


貪食を行う。

 殺菌機構の活性化を行う。

 ③好酸球

 抗体に覆われた寄生虫の殺傷を行う。

まだよく働きは分かっていない。

 ④好塩基球


働き未知。

白血球の中でも、好中球と好酸球と好塩基球は、顆粒球と呼ばれる。


⑤マスト細胞
ヒスタミンなどの活性物質を含んだ顆粒の放出を行う。
⑥ＮＫ（ナチュラルキラー細胞）


腫瘍細胞やウイルス感染細胞などを殺傷するリンパ球。

 大型の顆粒を有する。

 ウイルス感染細胞や腫瘍細胞を殺す。

 さまざまな種類のレセプターを有するが、これらに多様性はなく、遺伝子の再編成も起きていない。

 ＮＫ細胞は自然免疫において重要な役割を果たすと考えられている。

リンパ球様細胞などということがある。

□　テーマ２　：　適応免疫

 はじめにＭＨＣについてまとめておく。



ＭＨＣ（主要組織適合抗原複合体）　　
ＭＨＣタンパク質（ＭＨＣ分子）をコードする遺伝子群。


ＭＨＣタンパク質（主要組織適合抗原、ＭＨＣ抗原、ＭＨＣ分子、ＭＨＣ）　　
単にＭＨＣと呼ばれることもある。細胞内のペプチドを他の細胞に提示するのに使うタンパク質。ホットドッグのような構造をしており、様々なペプチドをのせることができる。


ＨＬＡ抗原　　
ヒトの主要組織適合抗原。白血球だけでなく赤血球を除く全身の細胞表面に存在する。

自然免疫にかかわる細胞は以下の通り。

 リンパ球と呼ばれる白血球のグループがかかわる。


リンパ球にはＴ細胞、Ｂ細胞、ＮＫ細胞がある。
 このうち、主に適応免疫に働くのはＴ細胞とB細胞である。
ＢおよびＴ細胞はともに骨髄に由来する。


 Ｔ細胞は、Ｔ細胞の名前の由来である胸腺へ遊走してそこで成熟する。

 （Ｂ細胞のＢは本来はファブリキウス嚢を表したものである。
これはリンパ球がその中で成熟する、幼鶏のリンパ組織の名前なのだが、幸運なことに骨髄由来ということを同様に示してくれる。）









（リンパ球のクローン選択について簡単に述べる。
免疫寛容の仕組みを確認しておこう。
自分に対して反応するリンパ球は除かれるのである。

①１個の前駆細胞が、異なる特異性をもつ多種のリンパ球を生み出す。

②自己反応性のある未熟リンパ球は除去される（それで、免疫寛容が維持される）。

③成熟したリンパ球上の受容体が非自己成分と相互作用すると、そのリンパ球は活性化し、分裂をはじめる。）





（記憶細胞について確認しておこう。
免疫応答の経過中、抗原刺激で活性化したＢ細胞およびＴ細胞の一部は記憶細胞へと分化する。

 記憶細胞は長期に持続する免疫を担う細胞で、再感染やワクチン接種時に働く。）


①Ｂ細胞

 教科書によって、
Ｂ細胞はひ臓で成熟すると書いてあったり、
Ｂ細胞の成熟する場所を曖昧にしていたりする。
（参考書にはＢ細胞は骨髄で成熟と書いてあるものもある）。
その理由は以下の通り。

 Ｂ細胞は骨髄で生じる。

 しかし、生じるのは未熟なＢ細胞である。

 Ｂ細胞は、遺伝子の再編成などを行いながら、成熟していく。

 そして、さまざまな機能を獲得しながら（＝分化を進めながら＝成熟しながら）やがてひ臓に達する。

 つまり、Ｂ細胞は成熟した！とどこで断定すればよいのか明確な定義はないのである。

 そのような理由で、骨髄でＢ細胞が成熟したとみなす参考書と、ひ臓でＢ細胞が成熟したとみなす教科書がでてくる。

 ひ臓目指して未熟Ｂ細胞は旅をするが、一部のＢ細胞しかひ臓には入れない。

 ひ臓に入れなかったＢ細胞は短命であり、３日程度で死んでしまう。

 ひ臓にたどり着いた未熟Ｂ細胞の中でも、さらに一部のものだけがあるシグナルを受け取り、長期生存できるようになる。

 そのあと、様々な細胞との相互作用を経て、Ｂ細胞は抗体産生細胞や記憶細胞に分化していく。






Ｂ細胞の持つＢ細胞受容体（＝B細胞レセプター＝ＢＣＲ）に抗原が結合すると、リンパ球は増殖し抗体産生細胞（形質細胞）へと分化する。

 この細胞は抗体を産生する。

 抗体はＢ細胞のもつ受容体とほぼ同じ構造であり、分泌型受容体とも呼ばれる。

 ヘルパーＴ細胞はＢ細胞を活性化して抗体産生細胞への分化を促す。
補足
Ｂ細胞の分化の詳しい仕組みは以下の通り。

 Ｂ細胞はＢ細胞受容体で抗原と結合する。

 Ｂ細胞は抗原を細胞内に取り込み分解する。

 Ｂ細胞は抗原の一部をＭＨＣに結合させ、細胞表面に提示する。
（高校ではＢ細胞の抗原提示は扱われていない）

 Ｂ細胞はＴ細胞が認識できる形でその細胞表面に抗原を提示する。


 ペプチド（分解された抗原）・ＭＨＣ複合体を認識したヘルパーＴ細胞は、Ｂ細胞に活性化シグナルを伝達する。

 その結果、Ｂ細胞は抗体産生細胞に分化する。

 ヘルパーＴ細胞は、Ｂ細胞と出会う前に、活性化している必要がある。

 ヘルパーＴ細胞は、適切なペプチドを提示した樹状細胞との相互作用により活性化する。





②Ｔ細胞

 Ｔ細胞はＴ細胞受容体（＝Ｔ細胞レセプター＝ＴＣＲ）をもつ。

Ｔ細胞は胸腺で成熟する。

 その判断の根拠として、ＴＣＲの遺伝子の再編成は、胸腺で起こる過程だけに限られることがあげられる。

 （対してＢ細胞では、様々な場所で、様々な段階で遺伝子の再編成が起こる。
Ｂ細胞の成熟の時期が断定できないのはそのような理由もある。）




Ｔ細胞の機能には大きく３つある。

 細胞損害、活性化、調節である。

細胞損傷性のＴ細胞は、キラーＴ細胞（細胞損傷性Ｔ細胞）とよばれる。


キラーＴ細胞は、ウイルスやそのほかの細胞内病原体に感染した細胞を殺す。
ヘルパーＴ細胞は、抗原刺激を受けたＢ細胞を活性化して抗体産生へと向かわせるのに必須な補助的シグナルを与える。

ヘルパーＴ細胞の一部は、マクロファージを活性化してより効率的な細胞損害と貪食能力を与えることができる。

 （制御性Ｔ細胞も存在する。旧課程の医系では出題があった。
制御性Ｔ細胞は、他のリンパ球の活性を抑制し、免疫応答の調節を補助する。）


キラーＴ細胞はあまりにその機能が破壊的なため、活性化のために二重の制御を受ける。

 １つは樹状細胞からのシグナル。

 １つはヘルパーＴ細胞からのシグナルである。
アクティブラーニング課題：ヘルパーＴ細胞の「ヘルパー」とは、いったい何を指しているのだろうか。考えてみよ。

（もともとヘルパーＴ細胞はＢ細胞の抗体産生細胞への分化を「助ける」という意味で名付けられた。

 その後、ヘルパーＴ細胞にはさまざまな種類があることが分かった。

 さらに、マクロファージを活性化するというヘルパーＴ細胞の役割が発見されたとき、

 「ヘルパー」という名前はこの機能にまで拡張された。）




ヘルパーＴ細胞は、以下の機能をもつものが見つかっている。

①マクロファージを活性化し、細菌の殺菌を促す。

②Ｂ細胞を活性化する。

③上皮細胞や繊維芽細胞に作用して、好中球の動員を促すケモカインを生産させる。

 補足
実は、高校でヘルパーＴ細胞とよんでいるのは、ＣＤ４Ｔ細胞というＴ細胞のグループである。

 ＣＤ４Ｔ細胞はいろいろな種類が発見されている。

 上の①②③はそれぞれ別種のＣＤ４Ｔ細胞が関わる。

 ＣＤ４Ｔ細胞のなかには働きが十分にわかっていないものも多い。

 ＣＤ４Ｔ細胞の中には制御性Ｔ細胞もある。

 制御性Ｔ細胞は不均一な細胞集団で、Ｔ細胞の活性を制御し、炎症の過程での自己免疫疾患を防いでいる。



以上、詳しく記したが、免疫の分子機構は研究中であり、完全には解明されていない。


問題を解く際は、出題者の意図と、教科書の記述に従うこと。















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2016年1月22日金曜日

高校生物基礎発展 第７講 ＤＮＡ

youtube講義動画はこちら

染色体・DNA・遺伝子について



DNAとRNA



シャルガフの規則難問対策





□　テーマ１　：　ＤＮＡについての基礎知識を押さえよう！

 （１）核酸
糖、リン酸、塩基からなる単位をヌクレオチドという。

 ヌクレオチドという用語は必ず問われる！


このヌクレオチドが多数結合したものを核酸といい、核酸にはDNAとRNAがある。



ヌクレオチドをつなげて、核酸を合成するのは酵素（ＤＮＡポリメラーゼやＲＮＡポリメラーゼ）である！

糖と塩基が結合したものをヌクレオシドという。アデノシンなどがある。
（リボース＋アデニン＝アデノシンなど）

 したがって、ＡＴＰはヌクレオシド三リン酸とよばれることもある（ヌクレオシドにリン酸が３つ結合したものだから）

 （２）ＤＮＡの構造

 ＤＮＡは二重らせん構造をとっている！

 ワトソンとクリックが発見した！

 これは必ずテストに出る！ぜ～～～ったいに覚えよ！

投稿者 時刻:

高校生物基礎発展 第８講 心臓


□　テーマ　：　心臓
心臓についてのミニ講義動画はこちら

 洞房結節はペースメーカーとして働く。

 洞房結節は右心房にある。

 洞房結節は特殊な心筋細胞群で、活動電位を自然発生する。

 活動電位の発生頻度、すなわち心拍数は、交感神経と副交感神経の制御を受ける。

 交感神経は心拍数を増加させ、副交感神経は心拍数を減少させる。
（あまりテストに出ないが、房室結節は心房と心室の間をつなぐ電気的な架け橋となる。）

 興奮の経路は、特殊な心筋であるヒス束、プルキンエ線維などが伝える。
心拍の速さは交感神経と副交感神経で制御されている。

 洞房結節で発生したリズムは刺激伝導系によって心臓全体に伝わる。


心臓は意思に関係なく一生のあいだ常に動き続けている。
拍動を毎分 70 回とし、
心臓が一回収縮したときの拍出量を 70ml とすると、
一分間では 
70×70＝4,900ml
の血液が排出される。

 単純な計算だが、看護栄養系でよく出るので注意。

心室に注目して心臓の拍動を考える。難問になりやすいので詳しく書く。

 筋収縮による圧力の変化と弁の開閉に注目すること！看護栄養系でたまに出る！

 新課程でも出題が見られた！


①まず、房室弁（文字通り心房と心室の間にある弁）が開き、心室に血液が流入する。

 このとき半月弁（心室と動脈の間にある弁）は閉じている。

 血液が流入するので、心室の容積は増加する。

 血液が流入している間、心室の内圧はほぼ変化しない。

②房室弁は閉じる。半月弁も依然としている。

 ここで、心室に筋肉の収縮による圧力が加わる。

 入り口と出口にあたる２つの弁は閉じていいて、心室の容積は変わらない。
（液体は圧力の変化によってほぼ体積変化しない。
注射器の針を閉じている限り、ピストンを押してもシリンダー内の液体の体積を変えることはできない。
ピストンを押すとシリンダー内の液体分子の暴れ具合、つまり圧力は増加する。
逆に、ピストンを引くと、圧力は低下する。
どちらの場合も、液体の出入り口が閉じていればシリンダー内の液体の体積は変わらない。）





③心室内部の血液の圧力が動脈内部の圧力に打ち勝つと、半月弁が開く。

心室の血液は動脈に流れ出ていく。

 心室の容積は減少する。

 心室に加わる圧力は、血液が抜けている間もほぼかわらない。

 高い内圧を持っている心室は、内部の血液を押し出し続ける。

④半月弁が閉じる。房室弁も依然として閉じている。

筋肉が弛緩し、心室の内圧は下がるが、
２つの弁が閉じているので体積は変化しない。


⑤心室の内圧は低くなり続け、心房の血液の圧力に押し負けると、房室弁が開き、

 血液が心室に流入する。
（①と同じことが繰り返される）

 心室の容積は増加する。

 心室の圧力は変わらない。






 テストに出ないが、房室弁が閉じるときの音が心音第一音、半月弁が閉じるときの音が心音第二音である。

概略図
（厳密には③や⑤①は等圧変化ではない。）






詳しいまとめ

１．房室弁が開き、心室に血液が急速に流入する。①

 心室の拡張がゆるやかに続く。①

 心房が収縮し、心室に更に血液が流入する。①

房室弁が閉鎖に向かう。①のラスト


２．心筋は収縮を開始し心室内圧は上昇する。②
＊ただし、心室には液体が入っているので、体積は変化できない。液体が入っているペットボトルを握るイメージ。





３．半月弁が開き、急激に心室が収縮して心室圧は最大となり一気に血液が吐出される。③の前半
③の途中で内圧が最大になる。
４．心室の緊張が解け、心室圧が低下に転じ、血液の吐出が緩やかになる。③の後半
５．心室圧が動脈圧よりも低下し、半月弁が閉鎖に向かう。③のラスト
６．全ての弁が閉じ、心室圧が低下する。④
＊ただし弁が閉じているので、体積は変化しない。



アクティブラーニング課題:人の胎児では、左心房と右心房の壁に穴が空いている。ということは、右心房に流入した、血液が肺を経由せず左心房に流れ込むということである。問題はないか。血液は肺で酸素を受け取れないが、問題はないか？






（もちろん問題ない。胎児は酸素を胎盤を通して母体の赤血球から奪う。胎児は肺でのガス交換は行わない。）




投稿者 時刻:

高校生物基礎発展 第６講 酵素

□　テーマ　：　酵素とは？

 （１）酵素は生体触媒として働く！

 酵素は基質と活性部位で結合して酵素―基質複合体を形成する。

 その結果反応が起こり、基質は生成物に変化する。

 酵素自身は反応の前後で変化しない。









触媒とは、「自らは変化せず、反応を促進する物質」。

 ふつう化学反応を開始させるにはエネルギーが必要。

このとき必要なエネルギーを活性化エネルギーという（物質を化学反応しうる活性化状態にさせるのに必要なエネルギーが活性化エネルギー）。

 アクティブラーニング課題：どうして一般に温度が高くなると化学反応が起きやすくなるのか。説明せよ。

（化学反応はふつう高温により活性化エネルギーを得る。また、熱運動が激しくなるので分子同士の衝突する回数が増えると考えられている）

（２）酵素の特性は以下の２つが良く問われる！

 ①　酵素の主成分はタンパク質である！

 ⇒それゆえ、最適温度、最適ｐHがある。
（無機触媒との違いとしてよく出題される！）

 ②酵素が特定の基質だけに作用する性質を基質特異性という。　

 高温やｐＨの大きな変動によってタンパク質は変性し、酵素は失活する。

酸化マンガン（Ⅳ）などの無機触媒は高温であればある程よく働く。

酵素も無機触媒も、細胞の外でも働ける！

一般的な酵素の最適ｐＨは７。
□　テーマ３　：　酵素には様々な種類がある！教科書や問題で目にするたびに確認しよう！（生物基礎では、酵素の名称はほぼテストに出ない。様々な酵素があり、多種多様な生命現象にかかわっていることだけ確認しておこう）

（１）加水分解酵素

アミラーゼ　：　デンプン　→　マルトース　　　
　アミラーゼはコウジカビなどの菌類も持つ。
マルターゼ　：　マルトース　→　グルコース

スクラーゼ：　スクロース　→　グルコース＋フルクトース　
　　　　　　　　　　
ラクターゼ　：　ラクトース　→　グルコース＋ガラクトース

ペプシン　：　タンパク質　→　ペプトン　　
ペプトンとは、タンパク質の不完全分解物である。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
トリプシン　：　ペプトン　→　ポリペプチド（動物の細胞接着に関係するカドヘリンなどのタンパク質を壊す。ＤＮＡ抽出実験の時に、タンパク質を分解する。）

キモトリプシン　：　ペプトン　→　ポリペプチド　　
　　　　　　　　　　　　　　　　
ペプチダーゼ　：　ポリペプチド　→　アミノ酸

リパーゼ：　脂肪　→　脂肪酸＋モノグリセリド　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ペクチナーゼ　：　ペクチンを分解（カルスをつくる際に用いる）

セルラーゼ：　セルロースを分解（カルスをつくる際に用いる）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ＡＴＰアーゼ　：　ＡＴＰ　→　ＡＤＰ＋リン酸（ナトリウムポンプの本体は、ナトリウム-カリウム-ＡＴＰアーゼという酵素）

ウレアーゼ：　尿素　→　二酸化炭素＋アンモニア　
　　　　　　　　　　　　　
アルギナーゼ　：　アルギニン　→　オルニチン＋尿素（オルニチン回路に関与）

トロンビン　：　フィブリノーゲン　→　フィブリン（血液凝固に関与）　
　　　　　
制限酵素　：　ＤＮＡを特定の塩基配列部分で切断（遺伝子組換えで用いる。細菌はウイルスのＤＮＡを切断するために持っている。）
（２）酸化還元酵素

脱水素酵素（デヒドロゲナーゼ）：　有機酸から水素を奪う（発酵・呼吸などに関与）
　　　　　　　　　
カタラーゼ　：　過酸化水素　→　水＋酸素（活性酸素が増えるのを防ぐ）

ニトロゲナーゼ　：　窒素＋水素→　アンモニア（窒素固定に関与）　　　　
　
ルシフェラーゼ　：　ルシフェリン＋酸素　→　酸化ルシフェリン（ホタルの発光に関与）

硝酸還元酵素　：　硝酸 ― 酸素　→　亜硝酸（窒素同化の際植物の体内で行われる反応）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　

 亜硝酸還元酵素　：　亜硝酸 ― 酸素　→　アンモニア（窒素同化の際植物の体内で行われる反応）　
　
（３）脱離酵素

 脱炭酸酵素（デカルボキシラーゼ）：　有機酸から二酸化炭素を発生　　
　
炭酸脱水酵素　：　炭酸　→　二酸化炭素＋水（赤血球にある）
その他の酵素

 ＤＮＡポリメラーゼ：　ＤＮＡを鋳型にＤＮＡを複製（ＤＮＡ合成期に働く。好熱細菌のDNAポリメラーゼは熱に強く、PCRで使われる。）　　
ＲＮＡポリメラーゼ：　ＤＮＡを鋳型にＲＮＡを合成（転写に働く。真核生物のＲＮＡポリメラーゼは単独では働かない。基本転写因子というタンパク質が必要。また、クロマチン繊維が緩むことも必要。このようにＲＮＡポリメラーゼが働く際の調節機構が解明されつつある。）　　　
　　　　　　　　
ＤＮＡリガーゼ　：　ＤＮＡの切断端同士を結合（遺伝子組換えで用いる）　　　　　

 アミノアシルｔＲＮＡ合成酵素　：　アミノ酸とｔＲＮＡを合成　　
　　　
逆転写酵素　：　ＲＮＡを鋳型にＤＮＡを合成（この現象を逆転写という）
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高校生物基礎発展 第５講 タンパク質

□　テーマ　：　タンパク質は超頻出！

 （１）アミノ酸

 タンパク質は、２０種のアミノ酸がペプチド結合してできたものである！
アミノ酸が鎖状にペプチド結合して、ポリペプチドを形成する。

 タンパク質は１つあるいは複数のポリペプチドからなる。

 例えばヘモグロビンは４つのポリペプチド（α鎖２つ＋β鎖２つ）からなるのに対して、ミオグロビンは１つのポリペプチドからなる。
どちらもヘム（鉄を含む色素）を含むことも知っておこう。

投稿者 時刻:

高校生物基礎発展 第４講 光合成

□　テーマ１　：　光合成色素を押さえよう！

クロロフィルは青紫色(短い波長）と赤色（長い波長）をよく吸収する。


 （短い波長の光はすぐ進路を変え、よく散乱する。波長の短い青い光が散乱している様子は、青空に現れている。長い波長の光は直進性が強く、遠くからも届く。だから、地平線の彼方から光が届く朝や夕方の空は赤い。）


 アクティブラーニング課題：どうして葉は緑色に見えるのか。


（赤と青紫の光は葉に吸収され光合成に用いられる。緑色の波長の光は反射される。それがわれわれの眼に届く。）

 光エネルギーは最終的に色素タンパク質複合体の中心部（反応中心という）にある、クロロフィルa（主色素）に集約される。
その他の色素は補助色素といわれる。
アクティブラーニング課題：深海魚であるドラゴンフィッシュは赤色光を発して獲物を照らす。
通常、魚類の網膜にある視覚色素は赤色に対して鈍感である。
ドラゴンフィッシュはクロロフィル由来の667nmを吸収する色素が別に存在する。
この事実から、ドラゴンフィッシュの戦略を論じよ。




（ドラゴンフィッシュは餌を探す際、赤色の光を発する。
ほかの魚は赤色を認識できないので、照らされていることは知らない。
反射された赤色光をドラゴンフィッシュはクロロフィルに由来する色素を用いてキャッチし、そのシグナルを視覚色素に伝達する。）




□　テーマ２　：　光合成のストーリーをマスターしよう！

①葉緑体のチラコイド膜で起こる反応
チラコイドの膜の上にあるクロロフィルが光を受け、活性化する。

活性化したクロロフィルから電子が飛び出る。

クロロフィルから飛び出た電子は様々な反応を経て、その反応がもととなりＡＴＰが合成される。

また、電子はやがてＨとともに運ばれ、葉緑体のストロマで使われる。

 電子を失ったクロロフィルは、水から

電子を引き抜く。

つまり水を分解する。



水は分解され、酸素が発生する。
②葉緑体のストロマで起こる反応

カルビン・ベンソン回路という反応が起こる。


すべての高等植物は、カルビン・ベンソン回路で固定した炭素を主に

 デンプン（葉緑体）や

 スクロース（細胞質）、

 あるいはセルロース（細胞壁）に変換する。


カルビン・ベンソン回路は、Ｈ（と電子）や、ＡＴＰを使って、二酸化炭素から炭水化物をつくる反応である。


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