Chromosomes, Chromatids, Chromatin, etc.

The vocabulary of DNA: chromosomes, chromatids, chromatin, transcription, translation, and replication

細胞分裂のしくみを、話していく前に

数多くあるDNA関連の用語について、

少し話しておくと、役立つと思う。

たくさんの用語があって、けっこう似てるものもあるので

相当ややこしいかもしれない。

なので、まず最初に少し

DNAがどうやってDNAを作るか、
つまり複製するかってことや

どうやってタンパク質を生みだすかについて、
話しておきたい。

これはDNAの動画で、やったことだけどね。

そしたら、ここにDNAの一部を

描いてみよう。

A、G、T、Tは２つと、

Cが２つ。

ほんの一部だね。

これがずっと続いていく。

そしてもちろん、これは二重らせんになっている。

対応する塩基配列があるわけだ。

この色で、描こうか。

なので、AはTに対応し、GはCに、水素結合していて

TはAに、CはGに対応している。

そしてもちろん、これも

ずっと続いていくんだ。

そして、この２組の異なるDNAが

行う活動がある。

ひとつは、体の細胞に関連したもので

肌の細胞をより多く作らなければならないような場合、

DNAが自分のコピーをつくる必要がある。これは、

「複製」と呼ばれる。

DNAを、複製するんだ。

この複製から、説明しよう。

一体どうやって、DNAは自らのコピーをつくるのか？

そして、これはDNAの構造の最も美しい

部分の１つでもある。

「複製」

そして、ここではかなり単純にして話をするけど

基本的には、この２つは別々だけれど、
切っても切れない関係にある。

基本的には、この２つは別々だけれど、
切っても切れない関係にある。

その反応がタンパク質や酵素で促進される。

これについて詳しくは、微生物学の動画で

また話すとしよう。

まぁこいつらは、分かれていくわけだ。

こっちの上にもってこよう。

分かれていきますよと。

こいつも。

大きすぎたな。

こいつは、こうして…

こうやって分かれていくわけだけど、

それが終わると、何が起こるだろう？

ここのいらないやつは、消しておこう。

消しておきます。

ここでは、二重らせんになっている。

これらの塩基対は

くっついていたけれど、

それが、今離れていった。

それじゃあ離れてしまうと、何をするんだろう？

実は、お互いの「型」になっていくんだ。

実は、お互いの「型」になっていくんだ。

こいつが一人でいると、突然

チミンがやってきて、ここに加わる。ここで

新しくヌクレオチドが、並んでいく。

なので順番に、チミン、シトシン、アデニン

アデニン、グアニン、グアニン、こうして続いていく。

そしてこっち側でも、この緑の配列の方

これは元々、青で書いた配列にくっついてたんだけど

同じことが起こっていく。

アデニン、グアニン、チミン、チミン、

シトシン、シトシン。

それじゃあ、何が起こったか？

こいつらが別れて、それを補うように配列がつくられてことで

この分子が、複製されたよね？

これは微生物学の動画でやっていくけど、

基本的な考えは、こんな感じ。

これが、DNAが自らのコピーを作り出す方法なんだ。

そして、有糸分裂と減数分裂のときに

これはまた後から話していくけど、

この複製が起こる。

そしてもう１つが、これからたくさん聞くだろうし、

すでにDNAの動画でも話したけど、「転写」だ。

DNAの動画では、DNAの複製については

詳しくやらなかったけど、この二重らせん構造の

最も美しいところが、複製が簡単に

できるとこなんだ。

ただ２つのらせんが分かれるだけで、

それがもう一方の「型」になり、

そして、そこから複製ができる。

今から「転写」について話すけど、このDNAは

最終的にタンパク質になる必要があって、転写は

その途中の段階にあたる。

DNAから、mRNAへと変わる段階なんだ。

そしてmRNAは、細胞の核を出て

リボソームへと向かう。これはまた、後で話すとしよう。

実は、転写でも同じことが起こる。

つまり、転写の間、こいつがもう一度

分かれて離れていくんだ。

そして片方はこっちに、もう一方は

こっち。

こっち。

たぶんこっちだけでやった方が、分かりやすいな。

こっちは消します。

こっちは消します。

それじゃあ、この緑の方を

複写していくとしよう。

これは消してしまって…あ、間違えた。

消します。

そして何が起こるかって言うと、このDNAと

デオキシリボ核酸、ヌクレオチドがペアになる代わりに

リボ核酸、つまりRNAがペアを作っていく。

赤紫色で書いてくよ。

RNAが、ペアを作っていく。

なので、DNA側のチミンと、アデニンがペアになる。

グアニンは、mRNAでは、チミンの代わりに

ウラシルがきて、ウラシル、シトシン、シトシンと

続いていく。

これが、mRNAだ。

mRNA

そして、これが別れていく。

mRNAは分かれて、核を離れていく。

核を離れて、「翻訳」されるんだ。

「翻訳」

これはmRNAから、DNAの動画で話したの覚えてるかな

小さなtRNAへと変わる。

この転移（トランスファー）RNAは、
アミノ酸をmRNAへ運ぶ

トラックみたいなもので、これは全て

リボソームという、細胞の一部で起こる。

でも翻訳は、本質的には

mRNAからタンパク質への変化で、
その仕組みは、すでに見てきたね。

こいつが、これをコピーして…

全体をコピーしよう。

こいつが別れて、核を離れ

そこに、tRNAのトラックがやってくる。

少し書いておこう。

ええと、アデニン、アデニン、グアニン、またグアニン。

これが、tRNA。

遺伝暗号だ。

遺伝暗号は、３つで１組になっていて

そこにアミノ酸がくっついている。

そして他の部分でも、tRNAがあって

ウラシル、シトシン、アデニン

それがまた別のアミノ酸にくっつく。

別のアミノ酸ね。

そして、アミノ酸がお互いにくっつくことで

つまり、長いアミノ酸の鎖がつくられて、
タンパク質になる。

なのでタンパク質は、ちょっと変わった
複雑な形をしてるんだ。

それじゃあ、理解を深めるために整理しよう。

DNAから始まって、まずはそのコピーがつくられた。

これは、複製。

DNAの複製だ。

そして、DNAからはmRNAもつくられる。

DNAの「型」からね。これが転写。

転写

一方の情報を、もう片方に写すこと

これが、転写だ。

そして、mRNAは細胞の核を離れたら

これは話したけど、ポイントをおさえるために

細胞を描いておこう。これが１つの細胞だとしよう。

これが１つの細胞だとすると、核がその中心にある。

これが１つの細胞だとすると、核がその中心にある。

この核が、DNAがある場所で

ここで全ての複製と転写が行われる。

けどmRNAが細胞を離れると、リボソームの内側では

これもまた別の動画で説明するけど

翻訳が行われて、タンパク質が形成される。

mRNAからタンパク質への翻訳だ。

遺伝子コードから、いわばタンパク質コードへの

翻訳がされるわけ。

なので、これは翻訳と呼ばれる。

翻訳

この言葉も、こうした一連の活動について考える時に

正しい言葉をつかえるよう

知っておかないとね。

そして、別のDNA関連の言葉として、

実は僕も最初に勉強した時、
ほんと混乱しちゃったんだけど

染色体って言葉がある。

こっちに書くとしよう。

見たらややこしいのがすぐに分かるよ。
染色体（chromosome）、

染色質（chromatin）、

染色分体（chromatid）

「染色体」については、すでに話したね。

DNAがあって、

DNAの束があって

二重らせん構造になっている。

この束を拡大すると、２つのらせんになっているわけだけど

それぞれが、もちろん

塩基対とセットになっている。

こんなふうに、塩基対が続いている。

ちょっと確認しておきたいのは、この今緑で書いた細い線は

実際には、二重らせんになってるってこと。

この二重らせんが、タンパク質に巻き付いていて

ヒストンと呼ばれている。

ヒストンと呼ばれている。

なので、こんなふうに巻き付いてたり

こっちではこうなってたり、くねくねしてるんだけど

ここには、ヒストンと呼ばれるものがある。

これが、タンパク質なわけ。

これが、タンパク質なわけ。

そして、この構造は、DNAとそれを形作っている

タンパク質と組み合わさって、

それが何重にも、つむがれていく。

そして、その形状は細胞の年齢によって

変わってくるんだ。

でも核酸、つまりタンパク質と結合したDNAについて

いうときは、「染色質」という

言葉を使う。

「染色質」

これは、DNA＋みたいなもので、DNAをまとめる

構造的なタンパク質だと思えばいい。

構造タンパク質だ。

この染色質は元々、

昔の人が細胞を見た時、

かなり

描いてきた。

そうだな、これを細胞の核としよう。

こんなふうに、かなりはっきりと輪郭をとってきた。

ここに１つ、そしてこっちのもう1個

ちょっと短くしようか。そして、それぞれの相同染色体。

これは、「染色体」だね。

そして前の動画でやった、この１つ１つの染色体だけど

これはそもそもDNAのつながった構造で、DNAの鎖が

お互いにギュッとつながったものだった。

なので拡大してみると、こんな感じ。

１つの束は、こんなふうに

巻き巻きになってる。

そして、これは変異についての動画で話したけど

相同染色体は、そもそも

同じ遺伝子だけど、別の情報を

持つやつだったんだ。

この青がパパからもらったやつだとすると、
赤はママからもらってる。

それは基本的に、同じ遺伝子に対する情報だ。

なので、この１つの鎖について考えれば

このパパからもらったものだけを指して、

「染色体」という。

「染色体」

それじゃあ、もう少し一般的に、ここで整理しておこう。

DNAは、その周期のある段階でしか、この形にはならない。

それはつまり、自分のコピーを作るときなんだけど、

「複製」ではないよ。

細胞が分裂する前に、DNAはこのはっきりとした

形をつくる。

ほとんどの細胞の周期において、DNAは様々なことを

しているんだけど、実際にはタンパク質を作ったり、

つまり、タンパク質がDNAから転写されたり

翻訳されたりしてるんだけど、
こんなふうにいつも束になってるわけじゃない。

もしこんなに束になったら、複製や転写でDNAを

いじくって、タンパク質をつくるときとかに

大変だからね。

普通DNAは…ちょっとこれも同じ核を描いておこう。

普通は、普通の光学顕微鏡では見ることさえ

できない状態だ。

とても薄くて、DNAの束は細胞全体に

散らばっている状態。

青いやつがこんな感じなら、もう片方は

こんな感じだよね。

そして、短めのやつもこんな感じ。

でもほんとは、見ることもできない。

こんなふうに、はっきりした形じゃないんだ。

これが普通の状態。

もう１つ短いのも、こんな感じだな。

こんなふうに散らばった

DNAとタンパク質の状態、

これが、「染色質」なんだ。

染色質

なので、言葉はものすごくあいまいで、ややこしいんだけど

一般的な使い方として、

DNAが鎖状でしっかりとした形をとっているとき

これを、「染色体」という。

染色質は、染色体の構造を言ったり

構造を生み出すDNAとタンパク質の組み合わせを指す。

もしくは、この染色体が散らばって

複合染色体のDNAと、すべてのタンパク質が

ごちゃまぜになった状態を

「染色質」という。

ちょっとはっきりさせたかったんだ。

それじゃあ、次の言葉

「染色分体」って、何だろう？

「染色分体」とは、何か？

実は、さっき言ったかもしれないけど、

これの名前を書いておこう。

この染色質を形成するタンパク質、つまり

染色体を形成している部分を、

「ヒストン」という。

ヒストンには様々な段階で、構造に影響する

いろんなタイプがあるんだけど、
それは、また後で詳しくやろう。

それじゃあ、染色分体とは何か？

DNAが複製されるとき、それじゃあ

この前のDNAを使って話そうか。

これは、普通の状態。一つは

お父さんからので、もう１つはお母さんから来た。

それじゃあ、こいつを複製しよう。

まず、お父さんからもらったのは、
最初はこんな感じなんだ。

大きなDNAの束だ。

そして、きちんと機能していれば、
これと全く同じものを、

もう１つ作りだす。なので、新しく作られたのは

こんな感じになる。

そして、こいつらは元々

お互いにくっついていたんだ。

「動原体」と呼ばれるところで、元々お互いに

くっついていた。

動原体

ここに今２つの束を描いたけど、

これは今はくっついている状態。

ここに今２つの束を描いたけど

これは…そうだな、

ちょっと描き方を変えよう。

並列したような形で、描いてみよう。

これが１つ目の束で、

こっちがもう１つの方。

これで、２つのコピーができた。

こいつらは、完全に同じ遺伝情報を持っている。

そう、全く同じ。

でも、このときはまだ「染色体」と呼ばれる。

染色体

この全体は、まだ染色体と呼ばれているけど、

１つ１つのコピーは、「染色分体」と呼ばれる。

なので、これも「染色分体」だし、こっちも「染色分体」。

これをまとめて、「姉妹染色分体」とか、

「双子染色分体」と呼んだりする。

全く同じ遺伝情報を持っているからね。

なので、この染色体は、
２つの染色分体を持っているわけだ。

そして、DNAの複製が起こる前、つまりDNA量が

２倍になる前に、ここにある染色体は

お父さんからもらった染色体は、１つの染色分体を持つ。

普通はそうは言わないけど、これを染色分体と

呼ぶこともできるわけだ。

普通は、染色体に２つある状態のときに

それぞれを染色分体と考える。

そして、有糸分裂と減数分裂のとこで勉強したけど、

この２つの染色分体は分かれて、元々「染色分体」と

呼ばれていたDNAの束は、

それぞれ、「染色体」と呼ばれるようになる。

これがそのうちの１つで、もう１つは

こっちの方向に分かれていく。

これは緑で囲んでおこう。

なので、こっちのが左に

そして、オレンジの方が、右に動いていく。

元々２つの染色分体が中心体でつながり、

１つの「染色体」と呼ばれていたものは、

この段階になると

２つの染色体として、扱われる。

別の言い方をすると、１つの染色分体でできた

２つの染色体が離れた染色体がある、といえる。

これで、DNA関連の用語が、少しでも

分かってもらえると嬉しい。

僕もいつも混乱していたからね。

でもこれで、有糸分裂や減数分裂で

「染色体が染色分体になる」とか言った意味が

分かりやすくなると思う。

たぶん「どうやって１つの染色体が
２つになるんだ？」って

思うだろうからね。

他にも、「染色分体が
どうやって染色体になるんだ？」とか。

これで、そこら辺の言葉の意味は分かってもらえるはずだ。

この１つの染色体と、離れたあとの染色体で

違う言葉を使ってたかもしれないけど、

今説明したようにして、

呼び方が決まってたんだ。

ところで、「染色（chromo）」って言葉

どこから来たか、気にならない？

昔のコダックのフィルムには、「染（chromo）」って

色があったんだ。

そして「染（chromo）」は、
色の基本的な部分に関係している。

たぶん、色を表すギリシャ語からきてると思うんだけど。

昔細胞の核が、初めて観察されたとき

そこには、染料が使われていた。

そしてその染料で染まっていた部分が、
まさに今の「染色体」にあたる部分だった。

なので、光学顕微鏡ではっきり見ることができたわけ。

そしてその中には、「体」に由来するものがあったので

「染められた体」ってことで、

「染色体」と呼ばれるようになったんだ。

そして「染色質」は…と言いたいとこだけど、

ここで詳しく話すのはやめよう。

まぁでもこれで、染色分体、染色体、そして染色質の

違いが分かってもらえると嬉しい。

そして、それができれば、有糸分裂と減数分裂の

話に入っていけると思う。