問題一覧
1
モデル動物は、実験室内で容易な飼育・簡単な繁殖が可能であり、様々な解析ツールを使うことができ、近年ではモデル動物を試験管がわりにしてヒトの病気を調べるといったアプローチが可能になってきているため。
2
組織特異的な遺伝子発現には、組織特異的なエンハンサーに組織特異的な転写因子が結合する必要がある。
3
501番目のアミノ酸がN(アスパラギン)からY(チロシン)に置換された。したがって、突然変異は、一塩基置換a→u(aau→uatu)が起こったと考えられる。
4
Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction
5
complementary
6
アニーリング
7
in situ
8
ネットワーク
9
カエル（脊椎動物）ではBMPが腹側、Chordinが背側に発現する。一方、ハエ（昆虫）ではDPP (BMPの相同遺伝子）が背側、Sog (Chordinの相同遺伝子）が腹側に発現する。 つまり、背腹軸を決定する分子の遺伝子発現が逆転している。つまり、背腹軸決定するメカニズムは、BMP(Dpp)⇆ Chordin(Sog) の発生プログラムであることが分かる。
10
オーソログ
11
動物には、共通する基本の発生プログラムがあるといえる。背腹軸・左右軸・前後軸は、相同遺伝子（オーソログ）が発現する発生プログラムが進行することにより決定される。すなわち、背腹軸はBMP(Dpp)・Chordin(Sog)によるメカニズム、左右軸はNodal・Leftyによるメカニズム、前後軸はHox遺伝子群を中心としたメカニズムによって進化的に保存されたボディプランが完成するのである。
12
発生過程において背側化が誘導されるためには、腹側から分泌されたBMPの作用を背側から分泌されるChordinが阻害して腹側化を抑える必要がある。すなわち、誘導とは分泌因子により周囲の細胞運命を変える現象といえる。
13
ZPAを移植された前肢は、本来のZPAと移植されたZPAの二つのZPA活性を持つ。このため小指側と親指側のZPAから分泌されるモルフォゲンの濃度勾配が重複して形成された結果、前後に鏡像対称の重複指が形成される。
14
初期化
15
全か無かの法則とは、刺激の閾値によって活動電位が起こるかどうかが決まることを指す。 つまり、刺激が、閾値を超えた場合にのみ、活動電位が生じるが、閾値に到達しない場合は活動電位は生じない。ただし、この閾値は、各神経によってバラバラだが、興奮の大きさは一定となる。
16
弦楽奏者にとって左手の小指は、演奏によって著しく鍛えられる。つまり、小指に相当する脳地図は、継続した刺激を受けるために拡大する。一方の親指は弦を抑えない分、刺激が入らず、その結果としてあまり変化しないと考えられる。
17
遮蔽した眼からLGNへの入力がなくなるため、遮蔽していない眼からの情報入力に占有されてしまう。その結果として、遮蔽した眼に対応する脳の感覚地図領域が消失、つまり見えなくなる。
18
継続して勉強（刺激の入力）すれば、継続してシナプスが強化されるから記憶は長期化する。一夜漬けでは、短期の勉強（刺激の入力）のためシナプスは強化されない。 野球のバッティング、テニスのフォームをしっかり身につけるには、継続したトレーニング（刺激の入力）が必要なのと同じしくみといえる。
19
精巣から男性ステロイドホルモンが働かないと、ミュラー管が発達、ウオルフ管は退化することになる。
20
コレステロール
21
アロマターゼ
22
プロゲステロン
23
脳のオス化には、新生児期の脳内に局所的に発現するアロマターゼによって、男性ホルモンであるテストステロンが脳内で女性ホルモンであるエストロゲンに変換されて作用することが必要である。
24
脳の遺伝子発現も行動もオス化する(オスの様になる)。
25
スペクトラム
26
今回の講義を通じて、生物学的な雄雌差は見た目や性格の差ではなく、遺伝子やホルモン、脳が関わっていることを知り、驚きました。 今までは「男性＝男性ホルモン」というイメージを持っていて、生まれつき決まっていると思っていましたが、実際にはホルモンの作用や脳内での変化が性に大きく影響しているのだと分かり、性別についてより深く理解するきっかけになりました。
27
G0期とは、細胞が分化して細胞分裂しない状態に移行している期間。
28
ドライバー遺伝子のブレーキに相当するのは、増殖を抑制する遺伝子であり、ガン抑制遺伝子のこと。この機能を喪失するとガン化が促進される。 ドライバー遺伝子のアクセルに相当するのは、本来細胞増殖を促進する遺伝子であり、ガン遺伝子のこと。 遺伝子変異などで機能を獲得することにより、ガン化が促進される。
29
①ガン原遺伝子のコーディング配列に欠失や突然変異が起こり、その結果として異常活性化タンパク質が産生されるケース ②DNA複製のエラーで遺伝子のコピー数が増幅された結果、正常タンパク質が過剰に産生されるケース ③染色体の再編成によって機能を獲得するケース
30
リガンドがないと、細胞内のシグナル伝達機構はオフ。リガンドは、受容体と結合して受容体を活性化する。 次に、受容体は自身の近隣にある細胞膜上のタンパク質を活性化する。そして、細胞膜上のタンパク質が細胞質にあるタンパク質を活性化する。 さらに、細胞質タンパク質が最終的な標的タンパク質を活性化する。 その結果、遺伝子発現、細胞増殖などの増殖因子に対する応答がおこる。
31
異常活性化受容体タンパク質は、リガンドなしでも、細胞膜上のタンパク質を活性化する。つまり、この場合、細胞は恒常的に活性化されることになり、細胞はガン化が促進される。
32
水溶性ホルモンの受容体は、細胞膜にあるのに対し、脂溶性ホルモンの受容体は、細胞膜を素通りして細胞内に入り、核内受容体に結合する。
33
下垂体後葉は、視床下部の神経分泌細胞が直接、後葉にホルモン（バソプレシン、オキシトシン）を放出するため。
34
ストレスに襲われると、視床下部から副腎皮質ホルモン放出ホルモンが分泌、すると下垂体から副腎皮質刺激ホルモンが分泌、そして副腎皮質からコルチゾールが分泌される。その後、血中のコルチゾール濃度が上昇すると、下垂体と視床下部に負のフィードバックがかかり、その結果コルチゾール濃度は低下する。 この視床下部→下垂体→副腎皮質の経路をHPA軸という。
35
メラトニン
36
肺循環は、「右心室→肺動脈→肺→肺静脈→左心房」というルートで行われる循環。 一方、体循環は「左心室→大動脈→全身の器官・組織→上大静脈・下大静脈→右心房」というルートで全身を巡りる。
37
胎児は肺を使っていない。つまり、心臓はただのポンプ。卵円孔が空いて血液が混ざっても問題にならない。胎児期のガス交換は胎盤で行われる。 つまり、胎児では胎盤で酸素が供給されるため心臓⇆肺という肺循環は意味を持たない。生後、卵円孔は自然に閉じる。
38
胎児のヘモグロビンは、α鎖と（βではなく）γ鎖の４量体。成体のヘモグロビンよりも酸素親和性が高く酸素と結合しやすい特徴を持つ。酸素解離曲線は左側にシフトしている。この特徴のおかげで、母体から胎盤で酸素を簡単に受け取ることができる。
39
組織中では二酸化炭素濃度が高いため、CO2は拡散によって血漿や赤血球に入る。このうち10％未満は血漿中に溶けて、20％はヘモグロビンと結合して、残り70％は炭酸・炭酸水素イオンに変換されて肺に到達する。赤血球中にある脱水素酵素によって、CO2は炭酸水素イオンとなる。
40
尿素、オルニチン回路
41
抗生物質 ・ペニシリン、作用機序：細胞壁合成阻害 ・ストレプトマイシン、カナマイシン、テトラサイクリン、作用機序：タンパク質合成阻害 ・リファンピシン、作用機序：核酸合成阻害（RNA合成阻害）
42
ウイルスの大きさはナノメートル（nm）サイズであり、自分の力で増殖できないため他の細胞に寄生して増殖する。 一方、細菌の大きさは マイクロメートル（μｍ）サイズであり、自分の力で増殖することができる。
43
インフルエンザウイルスの表面には、コロナウイルス と同じくスパイクタンパクという感染のための糖タンパク質が突き出ている。ヘマグルチニン（ＨＡ）とノイラミニダーゼ（ＮＡ）の二種類のスパイクタンパクを使って私たちの細胞に出入りする。 Ａ型インフルエンザウイルスの場合、これまでにＨＡは16種類（H1～H16）、NAは9種類（N1～N9）あり、この組み合わせと合計144種類の“亜型”が存在する。これらが、さらに毎年、突然変異して少しずつ変化するため、なかなか捕まえることができない。
44
生息環境（背景が黒）の時に、遺伝形質として黒色と茶色のネズミがいるとする。茶色のネズミは目立つため、ワシに見つかり捕食されやすい結果、集団の中で茶マウスの比率が減少する。マウスが次世代をつくると、集団の中で黒マウスの比率が増える。 つまり、生息環境（黒）では、黒マウスの形質が有利に働き、その結果として、集団に黒マウスの比率が増えた。つまり、黒マウスの形質が生物集団に広がっていく。
45
遺伝子(の変異) ・アルコール代謝関連遺伝子 ・耳垢のタイプを決める遺伝子ABCC11 ・バジャウ族のPDE10A などで例があげてあれば良い。 アルコール代謝関連の場合 アルコールはADH1BとALDH2という酵素によって分解される。これらの遺伝子に変異があると、酵素の働きに差が生じ、アルコールに強いか弱いかの体質が決まる。ADH1BがGG型でALDH2がAA型だと、分解が遅くなり、アルコールに弱くなる。
46
エンハンサー(の変異) 髪の色を決める KITLG遺伝子の上流のエンハンサーにおけるSNPが黒かブロンドかを決定する。このエンハンサーにおけるLEF転写因子の結合配列「CACTAAG」が「CGCTAAAG」に変化する。すなわち、A → G の変異によって、LEF転写因子の結合が弱まった結果、 KITLG遺伝子の発現が低下し、黒→ブロンド になった。
47
ハーバート・スペンサー
48
このトピックを選んだ理由は、生存と繁殖に有利な遺伝子形質が次世代に受け継がれることで、今なお生き残っている種がいるという事実に深い感銘を受けたから。 ダーウィンの自然選択説は、生物が環境に適した形質を持つことで生存率が高まり、その形質が子孫に受け継がれることで進化が起こるとする理論である。 例えば、黒い背景の生息地では、黒色ネズミが捕食者に見つかりにくく、茶色ネズミより生き残りやすい。この結果、黒色ネズミの割合が増えていき、環境に適した個体が多い集団へと変化する。こうした選ばれ方が世代を超えて積み重なることで、進化が生じる。 ダーウィンは、この選択が自然の作用によって無目的に起こることを強調し、生物の変化が環境による選び取りの結果であるとした。
問題一覧
1
モデル動物は、実験室内で容易な飼育・簡単な繁殖が可能であり、様々な解析ツールを使うことができ、近年ではモデル動物を試験管がわりにしてヒトの病気を調べるといったアプローチが可能になってきているため。
2
組織特異的な遺伝子発現には、組織特異的なエンハンサーに組織特異的な転写因子が結合する必要がある。
3
501番目のアミノ酸がN(アスパラギン)からY(チロシン)に置換された。したがって、突然変異は、一塩基置換a→u(aau→uatu)が起こったと考えられる。
4
Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction
5
complementary
6
アニーリング
7
in situ
8
ネットワーク
9
カエル（脊椎動物）ではBMPが腹側、Chordinが背側に発現する。一方、ハエ（昆虫）ではDPP (BMPの相同遺伝子）が背側、Sog (Chordinの相同遺伝子）が腹側に発現する。 つまり、背腹軸を決定する分子の遺伝子発現が逆転している。つまり、背腹軸決定するメカニズムは、BMP(Dpp)⇆ Chordin(Sog) の発生プログラムであることが分かる。
10
オーソログ
11
動物には、共通する基本の発生プログラムがあるといえる。背腹軸・左右軸・前後軸は、相同遺伝子（オーソログ）が発現する発生プログラムが進行することにより決定される。すなわち、背腹軸はBMP(Dpp)・Chordin(Sog)によるメカニズム、左右軸はNodal・Leftyによるメカニズム、前後軸はHox遺伝子群を中心としたメカニズムによって進化的に保存されたボディプランが完成するのである。
12
発生過程において背側化が誘導されるためには、腹側から分泌されたBMPの作用を背側から分泌されるChordinが阻害して腹側化を抑える必要がある。すなわち、誘導とは分泌因子により周囲の細胞運命を変える現象といえる。
13
ZPAを移植された前肢は、本来のZPAと移植されたZPAの二つのZPA活性を持つ。このため小指側と親指側のZPAから分泌されるモルフォゲンの濃度勾配が重複して形成された結果、前後に鏡像対称の重複指が形成される。
14
初期化
15
全か無かの法則とは、刺激の閾値によって活動電位が起こるかどうかが決まることを指す。 つまり、刺激が、閾値を超えた場合にのみ、活動電位が生じるが、閾値に到達しない場合は活動電位は生じない。ただし、この閾値は、各神経によってバラバラだが、興奮の大きさは一定となる。
16
弦楽奏者にとって左手の小指は、演奏によって著しく鍛えられる。つまり、小指に相当する脳地図は、継続した刺激を受けるために拡大する。一方の親指は弦を抑えない分、刺激が入らず、その結果としてあまり変化しないと考えられる。
17
遮蔽した眼からLGNへの入力がなくなるため、遮蔽していない眼からの情報入力に占有されてしまう。その結果として、遮蔽した眼に対応する脳の感覚地図領域が消失、つまり見えなくなる。
18
継続して勉強（刺激の入力）すれば、継続してシナプスが強化されるから記憶は長期化する。一夜漬けでは、短期の勉強（刺激の入力）のためシナプスは強化されない。 野球のバッティング、テニスのフォームをしっかり身につけるには、継続したトレーニング（刺激の入力）が必要なのと同じしくみといえる。
19
精巣から男性ステロイドホルモンが働かないと、ミュラー管が発達、ウオルフ管は退化することになる。
20
コレステロール
21
アロマターゼ
22
プロゲステロン
23
脳のオス化には、新生児期の脳内に局所的に発現するアロマターゼによって、男性ホルモンであるテストステロンが脳内で女性ホルモンであるエストロゲンに変換されて作用することが必要である。
24
脳の遺伝子発現も行動もオス化する(オスの様になる)。
25
スペクトラム
26
今回の講義を通じて、生物学的な雄雌差は見た目や性格の差ではなく、遺伝子やホルモン、脳が関わっていることを知り、驚きました。 今までは「男性＝男性ホルモン」というイメージを持っていて、生まれつき決まっていると思っていましたが、実際にはホルモンの作用や脳内での変化が性に大きく影響しているのだと分かり、性別についてより深く理解するきっかけになりました。
27
G0期とは、細胞が分化して細胞分裂しない状態に移行している期間。
28
ドライバー遺伝子のブレーキに相当するのは、増殖を抑制する遺伝子であり、ガン抑制遺伝子のこと。この機能を喪失するとガン化が促進される。 ドライバー遺伝子のアクセルに相当するのは、本来細胞増殖を促進する遺伝子であり、ガン遺伝子のこと。 遺伝子変異などで機能を獲得することにより、ガン化が促進される。
29
①ガン原遺伝子のコーディング配列に欠失や突然変異が起こり、その結果として異常活性化タンパク質が産生されるケース ②DNA複製のエラーで遺伝子のコピー数が増幅された結果、正常タンパク質が過剰に産生されるケース ③染色体の再編成によって機能を獲得するケース
30
リガンドがないと、細胞内のシグナル伝達機構はオフ。リガンドは、受容体と結合して受容体を活性化する。 次に、受容体は自身の近隣にある細胞膜上のタンパク質を活性化する。そして、細胞膜上のタンパク質が細胞質にあるタンパク質を活性化する。 さらに、細胞質タンパク質が最終的な標的タンパク質を活性化する。 その結果、遺伝子発現、細胞増殖などの増殖因子に対する応答がおこる。
31
異常活性化受容体タンパク質は、リガンドなしでも、細胞膜上のタンパク質を活性化する。つまり、この場合、細胞は恒常的に活性化されることになり、細胞はガン化が促進される。
32
水溶性ホルモンの受容体は、細胞膜にあるのに対し、脂溶性ホルモンの受容体は、細胞膜を素通りして細胞内に入り、核内受容体に結合する。
33
下垂体後葉は、視床下部の神経分泌細胞が直接、後葉にホルモン（バソプレシン、オキシトシン）を放出するため。
34
ストレスに襲われると、視床下部から副腎皮質ホルモン放出ホルモンが分泌、すると下垂体から副腎皮質刺激ホルモンが分泌、そして副腎皮質からコルチゾールが分泌される。その後、血中のコルチゾール濃度が上昇すると、下垂体と視床下部に負のフィードバックがかかり、その結果コルチゾール濃度は低下する。 この視床下部→下垂体→副腎皮質の経路をHPA軸という。
35
メラトニン
36
肺循環は、「右心室→肺動脈→肺→肺静脈→左心房」というルートで行われる循環。 一方、体循環は「左心室→大動脈→全身の器官・組織→上大静脈・下大静脈→右心房」というルートで全身を巡りる。
37
胎児は肺を使っていない。つまり、心臓はただのポンプ。卵円孔が空いて血液が混ざっても問題にならない。胎児期のガス交換は胎盤で行われる。 つまり、胎児では胎盤で酸素が供給されるため心臓⇆肺という肺循環は意味を持たない。生後、卵円孔は自然に閉じる。
38
胎児のヘモグロビンは、α鎖と（βではなく）γ鎖の４量体。成体のヘモグロビンよりも酸素親和性が高く酸素と結合しやすい特徴を持つ。酸素解離曲線は左側にシフトしている。この特徴のおかげで、母体から胎盤で酸素を簡単に受け取ることができる。
39
組織中では二酸化炭素濃度が高いため、CO2は拡散によって血漿や赤血球に入る。このうち10％未満は血漿中に溶けて、20％はヘモグロビンと結合して、残り70％は炭酸・炭酸水素イオンに変換されて肺に到達する。赤血球中にある脱水素酵素によって、CO2は炭酸水素イオンとなる。
40
尿素、オルニチン回路
41
抗生物質 ・ペニシリン、作用機序：細胞壁合成阻害 ・ストレプトマイシン、カナマイシン、テトラサイクリン、作用機序：タンパク質合成阻害 ・リファンピシン、作用機序：核酸合成阻害（RNA合成阻害）
42
ウイルスの大きさはナノメートル（nm）サイズであり、自分の力で増殖できないため他の細胞に寄生して増殖する。 一方、細菌の大きさは マイクロメートル（μｍ）サイズであり、自分の力で増殖することができる。
43
インフルエンザウイルスの表面には、コロナウイルス と同じくスパイクタンパクという感染のための糖タンパク質が突き出ている。ヘマグルチニン（ＨＡ）とノイラミニダーゼ（ＮＡ）の二種類のスパイクタンパクを使って私たちの細胞に出入りする。 Ａ型インフルエンザウイルスの場合、これまでにＨＡは16種類（H1～H16）、NAは9種類（N1～N9）あり、この組み合わせと合計144種類の“亜型”が存在する。これらが、さらに毎年、突然変異して少しずつ変化するため、なかなか捕まえることができない。
44
生息環境（背景が黒）の時に、遺伝形質として黒色と茶色のネズミがいるとする。茶色のネズミは目立つため、ワシに見つかり捕食されやすい結果、集団の中で茶マウスの比率が減少する。マウスが次世代をつくると、集団の中で黒マウスの比率が増える。 つまり、生息環境（黒）では、黒マウスの形質が有利に働き、その結果として、集団に黒マウスの比率が増えた。つまり、黒マウスの形質が生物集団に広がっていく。
45
遺伝子(の変異) ・アルコール代謝関連遺伝子 ・耳垢のタイプを決める遺伝子ABCC11 ・バジャウ族のPDE10A などで例があげてあれば良い。 アルコール代謝関連の場合 アルコールはADH1BとALDH2という酵素によって分解される。これらの遺伝子に変異があると、酵素の働きに差が生じ、アルコールに強いか弱いかの体質が決まる。ADH1BがGG型でALDH2がAA型だと、分解が遅くなり、アルコールに弱くなる。
46
エンハンサー(の変異) 髪の色を決める KITLG遺伝子の上流のエンハンサーにおけるSNPが黒かブロンドかを決定する。このエンハンサーにおけるLEF転写因子の結合配列「CACTAAG」が「CGCTAAAG」に変化する。すなわち、A → G の変異によって、LEF転写因子の結合が弱まった結果、 KITLG遺伝子の発現が低下し、黒→ブロンド になった。
47
ハーバート・スペンサー
48
このトピックを選んだ理由は、生存と繁殖に有利な遺伝子形質が次世代に受け継がれることで、今なお生き残っている種がいるという事実に深い感銘を受けたから。 ダーウィンの自然選択説は、生物が環境に適した形質を持つことで生存率が高まり、その形質が子孫に受け継がれることで進化が起こるとする理論である。 例えば、黒い背景の生息地では、黒色ネズミが捕食者に見つかりにくく、茶色ネズミより生き残りやすい。この結果、黒色ネズミの割合が増えていき、環境に適した個体が多い集団へと変化する。こうした選ばれ方が世代を超えて積み重なることで、進化が生じる。 ダーウィンは、この選択が自然の作用によって無目的に起こることを強調し、生物の変化が環境による選び取りの結果であるとした。