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DNAの二重らせん(3Dモデル)

細胞の核の中には染色体があり、その中にDNAがふくまれています。DNAは2本の鎖がねじれ合った二重らせん構造をしています。

平面の図では分かりにくい立体を、実際に回して確かめましょう。モデルは実際のDNA(B型)の比率で作ってあります。

このラボでできること

  1. 3Dモデル — ドラッグで回転、ホイールやピンチで拡大縮小して観察する
  2. 塩基の対 — A–TとG–Cの相補性、水素結合の本数を確かめる
  3. 配列をつくる — A・T・G・Cを入力すると、らせんと相補鎖がその場で変わる
  4. 細胞から遺伝子まで — 細胞・核・染色体・DNA・遺伝子の大小関係を整理する
  5. 確認クイズ — 6問で要点を確かめる

① 二重らせんの形

DNAは、糖とリン酸が交互につながった骨組みが外側、塩基が内側という形をしています。2本の鎖は逆向きに並び、右巻きにねじれています。

項目 値
1回転あたりの塩基対 約10対
1回転の長さ 約 \(3.4\ \mathrm{nm}\)
塩基対の間隔 約 \(0.34\ \mathrm{nm}\)
らせんの直径 約 \(2\ \mathrm{nm}\)
ねじれの向き 右巻き

\(1\ \mathrm{nm}\)(ナノメートル)は \(100\) 万分の \(1\ \mathrm{mm}\) です。とても小さいので、光学顕微鏡では見えません。

② 塩基は相手が決まっている

DNAの塩基は4種類あります。

記号 名前 対になる相手 水素結合
A アデニン T 2本
T チミン A 2本
G グアニン C 3本
C シトシン G 3本

A と T、G と C が必ず対になります。これを塩基の相補性といいます。

なぜ相手が決まっているのか

大きい塩基(A・G)と小さい塩基(T・C)が組み合わさることで、らせんの太さがどこでも同じ \(2\ \mathrm{nm}\) に保たれます。形と結合の手の数がぴったり合う組み合わせが、A–TとG–Cだけなのです。

相補性があるため、片方の鎖の並びが決まれば、もう片方は自動的に決まります。

\[\texttt{ATGC} \quad \longleftrightarrow \quad \texttt{TACG}\]

二本鎖全体では、必ず Aの数 = Tの数、Gの数 = Cの数 になります(シャルガフの法則)。

③ 遺伝子とDNAはちがう

用語の大小関係を整理しておきましょう。

\[\text{細胞} \supset \text{核} \supset \text{染色体} \supset \text{DNA} \supset \text{遺伝子}\]
  • 染色体:DNAがタンパク質に巻きついてまとまったもの。ヒトの体細胞には46本
  • DNA:デオキシリボ核酸。二重らせん構造をもつ、遺伝子の本体
  • 遺伝子:DNAの中で、形質を決める情報をもつ部分

よくある勘違い

遺伝子 = DNA ではありません。 DNAという長い物質の中で、形質を決める情報をもつ「部分」が遺伝子です。DNAには遺伝子ではない部分もたくさんふくまれています。

ヒトの1つの細胞に入っているDNAをすべてつなぐと約 \(2\ \mathrm{m}\) になります。それが直径わずか数 \(\mathrm{\mu m}\) の核におさまっています。

次に進む前のチェック

一方の鎖が AATGCC のとき、もう一方の鎖を書けますか。答えは TTACGG です。A→T、T→A、G→C、C→G と1文字ずつ置きかえます。

出典・参考