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遺伝子とは何ですか?なぜ重要なのですか?

すべての生き物には遺伝子があります。彼らは全身に存在します。遺伝子は、生物がどのようなものであるか、その外観、生き残る方法、およびその環境においてどのように行動するかを決定する一連の命令である。

遺伝子は、デオキシリボ核酸またはDNAと呼ばれる物質でできています。彼らはタンパク質と呼ばれる分子を作るための生き方の指示を出します。

遺伝学者は遺伝子を研究する人であり、どのように遺伝子を研究して人生の側面を改善するかを対象としています。遺伝子工学は、食物植物の生産性を高めたり、ヒトの病気を予防するなど、人々に広範な利益をもたらすことができます。

遺伝子とは何ですか?

[遺伝子]

遺伝子は、タンパク質を作るような異なる機能を担当するDNAの一部です。多くの遺伝子を持つDNAの長い鎖が染色体を構成します。 DNA分子は染色体に見られる。染色体は細胞の核の内側に位置する。

各染色体はDNAの1つの長い単一分子である。このDNAには重要な遺伝情報が含まれています。

染色体はユニークな構造をしており、DNAをヒストンと呼ばれるタンパク質の周りにしっかり巻きつけておくのに役立ちます。 DNA分子がヒストンに結合していないと、細胞の内部に収まるのに時間がかかりすぎるでしょう。

遺伝子の複雑さはさまざまです。ヒトにおいては、数百のDNA塩基から200万塩基以上の大きさの範囲である。

異なる生き物は異なる形と数の染色体を持っています。ヒトには23組の染色体があり、合計で46本です。ロバには31対の染色体があり、ヘッジホッグには44、フルーツフライには4だけあります。

DNAには、各種をユニークにする生物学的指示が含まれています。

生殖の間、DNAは成体生物から子孫に渡される。 DNAのビルディングブロックはヌクレオチドと呼ばれます。ヌクレオチドは、3つの部分、すなわち、リン酸基、糖基、および4つのタイプの窒素塩基のうちの1つを有する。

彼らは何でできていますか?

遺伝子は、4つの異なるヌクレオチド塩基または化学物質の長い組合せからなる。可能な組み合わせはたくさんあります。

4つのヌクレオチドは:

  • A(アデニン)
  • C(シトシン)
  • G(グアニン)
  • T(チミン)

文字ACGTの異なる組み合わせは、人々に異なる特性を与える。例えば、ATCGTTの組み合わせを有する人は青い目を有することがあり、ATCGCTの組み合わせを有する人は茶色の目を有することがある。

詳細を要約すると:

遺伝子はコードACGTを保持する。各人には何千もの遺伝子があります。彼らはコンピュータプログラムのようなもので、彼らは個人を何かにする。

遺伝子は長いDNA二重らせん分子の小さな部分であり、塩基対の線状配列からなる。遺伝子は、DNAに沿った任意のセクションであり、細胞が特定の産物(通常は、酵素などのタンパク質)を産生して1つの正確な作用を引き起こすことを可能にする。

DNAはストランドに現れる化学物質です。人の体のすべての細胞は同じDNAを持っていますが、それぞれのDNAは異なります。これが各人を一意にするものです。

DNAは、有名な二重螺旋に螺旋状に巻き付けられた2本の長い対の鎖でできています。各鎖には、塩基と呼ばれる数百万の化学的ビルディングブロックが含まれています。

関数

遺伝子は生きていることについてほとんどすべてを決める。 1つ以上の遺伝子が特定の形質に影響を及ぼし得る。遺伝子は個体の環境とやりとりし、遺伝子が何を作るかを変えるかもしれない。

遺伝子は、人が特定の色の目を得るか、またはどのような病気を発症するかなど、何百もの内的および外的要因に影響します。

鎌状赤血球貧血やハンチントン病などのいくつかの病気が遺伝し、これらも遺伝子の影響を受けます。

彼らはどこから来たのか?

遺伝子は、生物の遺伝の基本単位です。遺伝子は私たちの両親から来ます。私たちは、私たちの身体的特徴、および親から特定の病気や状態を得る可能性を継承するかもしれません。

遺伝子は、細胞を構築し、維持し、遺伝情報を子孫に渡すために必要なデータを含む。

各細胞には、2組の染色体が含まれています.1組は母親から来ており、もう1組は父親から来ています。男性精子および雌卵は、それぞれ22の常染色体およびXまたはYの性染色体を含む23の染色体の単一セットを保有する。

女性は各親からX染色体を継承するが、雄は母親のX染色体と父親のY染色体を継承する。

ヒトゲノムプロジェクト

ヒトゲノムプロジェクト(HGP)は主要な科学研究プロジェクトです。現代科学でこれまでに行われた研究活動の中で最大のものです。

それは、ヒトDNAを構成する化学対の配列を決定し、ヒトゲノムを構成する20,000〜25,000程度の遺伝子を同定し、マッピングすることを目的とする。

[遺伝子検査]

このプロジェクトは、1990年に国際的な研究者グループ、米国国立衛生研究所(NIH)、エネルギー省によって開始されました。

目標は、人間のゲノムにおいて、人体内のDNAの完全なセットを構成する30億文字または塩基対を配列することであった。

これを行うことで、科学者は、ヒト疾患の遺伝的要因を理解するだけでなく、診断、治療、予防のための新しい戦略の扉を開く強力なツールを研究者に提供することを望んでいた。

HGPは2003年に完成し、生成されたすべてのデータはインターネット上での無料アクセスが可能です。ヒト以外のHGPは、フルーツフライや大腸菌などの他の生物や動物も観察しました。

ヒトゲノム、または人体を構成し得る遺伝的特徴の集合において、30億を超えるヌクレオチドの組み合わせ、またはACGTの組み合わせが見出されている。

ヒトゲノムをマッピングすることで、科学者は何百もの病気に効果的な治療法を開発することができます。

このプロジェクトは、1,800種以上の疾患遺伝子の発見を促進した。これにより、数日間で遺伝性疾患の疑いがある遺伝子を研究者が見つけやすくなりました。この研究が行われる前に、この遺伝子を見つけるのに何年もかかるかもしれません。

遺伝子検査

遺伝的検査は、特定の疾患の遺伝的リスクを有するかどうかを個人に示すことができる。この結果は、医療従事者が状態を診断するのに役立ちます。

HGPは医学の進歩を加速させると期待されていますが、特に遺伝子がどのように振る舞い、どのように治療に使用されるかに関して、まだ多くのことを学ぶ必要があります。少なくとも350のバイオテクノロジー製品が現在臨床試験中です。

2005年には、ヒトゲノムの共通の遺伝子変異またはハプロタイプのカタログであるHapMapが作成されました。このデータは、共通のヒト疾患に関与する遺伝子の探索を促進するのに役立っている。

最近の発見:エピゲノム、遺伝子マーキング、遺伝子治療

近年、遺伝学者はゲノムに保持されていない遺伝的データの別の層を発見しましたが、ゲノムに何をすべきかを伝えることができる化合物のグループである「エピゲノム」にあります。

体内では、DNAはタンパク質を構築するための指示を保持しており、これらのタンパク質は細胞内の多くの機能を担っています。

エピゲノムは、DNAに結合して様々な作用を指示することができる化学化合物およびタンパク質で構成されている。これらのアクションには、遺伝子のオン/オフが含まれます。これは、特に細胞におけるタンパク質の産生を制御することができる。

遺伝子スイッチは、異なる時間および異なる時間の間、遺伝子をオンまたはオフにすることができる。

最近、科学者は寿命を延ばし、ワームの健康を増強する遺伝子スイッチを発見しました。彼らは、これらが哺乳動物の寿命の延長につながると考えています。

彼らが発見した遺伝子スイッチには、初期の発育段階での軽いストレスの後に増加する酵素が関与しています。

この酵素生産の増加は、動物の生活の至るところで遺伝子の発現に影響を与え続けている。

これは、人間の代謝機能を改善し、寿命を延ばすためにこれらのスイッチを反転させることができる薬物を開発するという目標の突破口につながる可能性がある。

遺伝子マーキング

エピゲノム化合物が細胞内のDNAに結合して機能を修飾する場合、エピゲノム化合物はゲノムを「マーク」していると言われています。

[遺伝子マーカー]

マークはDNAの配列を変えるものではありませんが、細胞がDNAの指示を使用する方法を変えます。

マークはセルからセルに分割して渡すことができ、ある世代から次の世代に渡すことさえできます。

特殊化された細胞は体内の多くの機能を制御できます。例えば、赤血球の特殊細胞は、空気から酸素を運ぶタンパク質を体の残りの部分に作ります。エピゲノムはゲノム内のこれらの変化の多くを制御する。

DNAとヒストン上の化学タグは、特殊細胞として再構成され、エピゲノムは人生を通して変化する可能性があります。

喫煙、食生活および感染症などの生活習慣および環境要因は、エピゲノムの変化をもたらす可能性がある。彼らは、迅速な化学反応を示す圧力に人をさらすことができます。

これらの応答は、エピゲノムの直接的な変化をもたらし、これらの変化のいくつかは損傷を与える可能性がある。いくつかのヒトの疾患は、エピゲノムのマークを「読む」および「書き込む」タンパク質の機能不全に起因する。

これらの変化の一部は、疾患の発症に関連している。

癌は、ゲノム、エピゲノムまたはその両方の変化から生じ得る。エピゲノムの変化は、細胞増殖または免疫応答に関与する遺伝子のオンまたはオフを切り替えることができる。これらの変化は、制御されない成長、癌の特徴、または免疫系が腫瘍を破壊することを引き起こす可能性がある。

癌ゲノムアトラス(TCGA)ネットワークの研究者は、正常細胞のゲノムとエピゲノムを癌細胞のゲノムとエピゲノムと比較して、癌につながる可能性のあるエピジェネティックな変化の現在および完全なリストを作成したいと考えている。

エピゲノミクスの研究者は、ゲノムをマークするすべての化学タグの位置のチャート化と機能の理解に焦点を当てています。この情報は、人間の健康を改善する方法に関する人体および知識のより良い理解につながる可能性があります。

遺伝子治療

遺伝子治療では、疾患(通常は遺伝性疾患)を治療するために遺伝子を患者の細胞および組織に挿入する。遺伝子治療は、疾患の治療または予防のためにDNAのセクションを使用する。この科学はまだ初期段階ですが、成功しています。

例えば、2016年に科学者らは、遺伝子治療を用いることで、先天性盲人の成人患者3人の視力を改善することができたと報告した。

2017年、ニューヨークのNew Hope Fertility CentreのJohn Zhangとチームのチームは、革新的な方法でミトコンドリア補充療法と呼ばれる技術を使用しました。

彼らは致命的な遺伝的欠陥を持つ母親に子供を誕生させたと発表した。研究者らは、2人の女性のDNAと1人の男性のDNAを組み合わせて、この欠陥を回避しました。

その結果、3人の遺伝的親を持つ健康な赤ちゃんが生まれました。このタイプの研究はまだ初期段階であり、まだ多くは未知ですが、結果は有望です。

科学者は、遺伝子治療を用いて癌を治療する様々な方法を検討している。実験的遺伝子治療は、患者自身の血液細胞を用いて癌細胞を死滅させることができる。ある研究では、82%の患者が治療中のある時点で癌の縮小を少なくとも半分にしていた。

癌を予測する遺伝子検査

遺伝情報のもう一つの用途は、早期発症アルツハイマー病および乳癌のような、疾患を発症する可能性のある人を予測するのを助けることである。

BRCA1遺伝子を有する女性は、乳癌を発症する可能性が有意に高い。女性がその遺伝子を持っているかどうかを調べるための検査をすることができます。 BRCA1キャリアは、それぞれの子供に異常を渡す機会が50%あります。

パーソナライズされた療法のための遺伝学的検査

科学者たちは、ある日、患者の遺伝子構成に応じて、どの特定の医薬品が最適かを調べるために患者を検査することができると言います。いくつかの薬は一部の患者ではうまくいくが、他の患者ではうまくいかない。遺伝子治療はまだまだ科学的に成長していますが、時がたつにつれて生存可能な治療法になるかもしれません。

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