生命せいめい の 連続れんぞく性せい — 細胞さいぼう分裂ぶんれつ・生殖せいしょく・遺伝いでん

この 章しょうで 学まなぶこと

生物せいぶつ は どうして 親おや と 似にた 子こ を 残のこせる の でしょうか。 そして、 1 個こ の 受精卵じゅせいらん から どのように 体からだ が つくられて いく の でしょうか。 この 章しょう では、 生命せいめい が 世代せだい を こえて 受うけ継つがれる しくみ を 学まなびます。

• 細胞分裂さいぼうぶんれつ (体たい細胞さいぼう分裂ぶんれつ・減数分裂げんすうぶんれつ) の しくみ と ちがい
• 無性生殖むせいせいしょく と 有性生殖ゆうせいせいしょく の 特徴とくちょう
• メンデル が 発見はっけん した 遺伝いでん の 法則ほうそく (顕あらわ性せい・潜せん性せい・分離ぶんり の 法則ほうそく)
• 遺伝子いでんし と DNA の 関係かんけい、 現代げんだい の 遺伝子いでんし研究けんきゅう

キーワード: 細胞さいぼう分裂ぶんれつ・染色せんしょく体たい・受精じゅせい・減数げんすう分裂ぶんれつ・遺伝子いでんし・DNA・メンデル・顕あらわ性せい形質けいしつ・潜せん性せい形質けいしつ

1. 細胞さいぼう分裂ぶんれつ — 体からだ が 大おおきく なる しくみ

体からだ細胞さいぼう分裂ぶんれつ とは

私わたしたち の 体からだ は、 もと は 1 個こ の 受精卵じゅせいらん でした。 そこから 細胞分裂さいぼうぶんれつ を くり返かえして 数すう十じゅう兆ちょう個こ の 細胞さいぼう に なります。 この、 体からだ を つくる 細胞さいぼう が 2 つ に 分わかれる ことを 体細胞分裂たいさいぼうぶんれつ と いいます。

体からだ細胞さいぼう分裂ぶんれつ が 行おこなわれる 場所ばしょ は、 たとえば 次つぎ の ような 場所ばしょ です。

生物せいぶつ	分裂ぶんれつ が さかん な 部分ぶぶん
植物しょくぶつ	根ね の 先せん端たん (根ね冠かんむり の すぐ 内側うちがわ)、 茎くき の 先せん端たん
動物どうぶつ	全身ぜんしん (とくに 皮膚ひふ・骨髄ずい・小腸しょうちょう の 内側うちがわ)

染色せんしょく体たい と は

細胞さいぼう の 核かく の 中なか に は、 ふだん は ぼんやり 見みえる だけ の 染色体せんしょくたい が あります。 細胞さいぼう分裂ぶんれつ の 時とき に は ひも 状じょう に 太ふとく なり、 染色せんしょく (赤あか紫むらさき の 色素しきそ) で よく 染そまる ので この 名前なまえ が つきました。

染色せんしょく体たい の 中なか に は、 親おや から 子こ に 伝つたわる 形質けいしつ を 決きめる 遺伝子いでんし が ならんで います。

用語ようご	意味いみ
染色せんしょく体たい	細胞さいぼう の 核かく の 中なか に ある ひも 状じょう の もの
遺伝子いでんし	染色せんしょく体たい の 中なか に ある、 形質けいしつ を 決きめる 情報じょうほう
DNA	遺伝子いでんし の 本体ほんたい と なる 物質ぶっしつ (デオキシリボ核酸かくさん)

染色せんしょく体たい の 数かず は 生物せいぶつ の 種類しゅるい ごと に 決きまって います。

生物せいぶつ	染色せんしょく体たい の 数かず
ヒト	46 本ほん
イヌ	78 本ほん
ネコ	38 本ほん
エンドウ	14 本ほん
ショウジョウバエ	8 本ほん
タマネギ	16 本ほん

体からだ細胞さいぼう分裂ぶんれつ の 順序じゅんじょ

体からだ細胞さいぼう分裂ぶんれつ は、 次つぎ の ような 順序じゅんじょ で 進すすみます。 顕けん微び鏡かがみ で タマネギ の 根ね を 観察かんさつ すると、 さまざま な 段階だんかい の 細胞さいぼう が 同時どうじ に 見みえ ます。

段階だんかい	名前なまえ	起おこる こと
①	間ま期き	染色せんしょく体たい が 複製ふくせい される (核かく は 丸まるく 見みえる だけ)
②	前期ぜんき	染色せんしょく体たい が ひも 状じょう に 見みえ 始はじめる
③	中期ちゅうき	染色せんしょく体たい が 中央ちゅうおう に 並ならぶ
④	後期こうき	染色せんしょく体たい が 両端りょうたん に 引ひっ張ぱられる
⑤	終期しゅうき	細胞さいぼう質しつ が くびれ、 2 つ の 核かく が できる
⑥	完了かんりょう	2 個こ の 新あたらしい 細胞さいぼう に なる

大事だいじ: 分裂ぶんれつ の 前まえ (間かん期き) に 染色せんしょく体たい が 複製ふくせい されて 2 倍ばい に なる ので、 分裂ぶんれつ後ご の 細胞さいぼう も もと と 同おなじ 数かず の 染色せんしょく体たい を もちます。 ヒト の 場合ばあい、 46 本ほん → 92 本ほん に 複製ふくせい → 46 本ほん ずつ に 分わかれる、 という 流ながれ です。

観察かんさつ の ポイント

タマネギ の 根ね の 先さき を 使つかった 観察かんさつ では、 次つぎ の 操作そうさ を します。

手順てじゅん	目的もくてき
① 60 ℃ の うすい 塩酸えんさん に 数すう分ふん つける	細胞さいぼう ど う し を バラバラ に する (解離かいり)
② 水みず で よく 洗あらう	塩酸えんさん を 取とり除のぞく
③ [[酢酸オルセイン	さくさんオルセイン]] (赤あか紫むらさき) で 染そめる
④ カバーガラス で 押おしつぶす (押おしつぶし法ほう)	細胞さいぼう を 1 層そう に する

ポイント: 酢酸オルセインさくさんオルセイン や 酢酸さくさんカーミン は 染色せんしょく体たい だけ を 赤あか紫むらさき に 染そめる 性質せいしつ が あります。 だから 分裂ぶんれつ中ちゅう の 染色せんしょく体たい が はっきり 見みえる の です。

2. 生殖せいしょく — 子こ を つくる しくみ

無性むせい生殖せいしょく と 有性ゆうせい生殖せいしょく

生物せいぶつ が 子こ を 残のこす こと を 生殖せいしょく と いいます。 生殖せいしょく に は 大おおきく 2 種類しゅるい が あります。

種類しゅるい	特とく徴ちょう	例れい
**[[無性生殖	むせいせいしょく]]**	親おや が 1 体からだ だけ で 子こ を つくる。 子こ は 親おや と 同おなじ 遺伝子いでんし を もつ (クローン)
**[[有性生殖	ゆうせいせいしょく]]**	雄ゆう (おす) と 雌めす (めす) の **[[生殖細胞

無性むせい生殖せいしょく の 種類しゅるい

方法ほうほう	例れい
分裂ぶんれつ	アメーバ・ゾウリムシ・ミカヅキモ
出芽しゅつが (からだ の 一部いちぶ が ふくらんで 切きり離はなれる)	ヒドラ・酵母こうぼ
栄養えいよう生殖せいしょく (体たい の 一部いちぶ から 新あたらしい 個体こたい)	ジャガイモ の いも、 サツマイモ、 オランダイチゴ の ほふく茎くき
胞子ほうし	コケ・シダ・キノコ

有性ゆうせい生殖せいしょく の しくみ (動物どうぶつ の 場合ばあい)

動物どうぶつ の 有性ゆうせい生殖せいしょく は、 次つぎ の 流ながれ で 進すすみます。

段階だんかい	起おこる こと
①	雄ゆう の 精巣せいそう で **[[精子
②	精子せいし と 卵たまご が 出会であって 合あわさる ([[受精
③	できた **[[受精卵
④	やがて 親おや と 同おなじ 形かたち の 子こ に なる

有性ゆうせい生殖せいしょく の しくみ (植物しょくぶつ の 場合ばあい)

被子植物ひししょくぶつ の 場合ばあい は、 次つぎ の 流ながれ です。

段階だんかい	起おこる こと
①	おしべ の やく で **[[花粉
②	花粉かふん が めしべ の 柱頭ちゅうとう に つく ([[受粉
③	花粉かふん から **[[花粉管
④	花粉かふん管かん の 中なか を 通かよって **[[精細胞
⑤	受精卵じゅせいらん が 細胞さいぼう分裂ぶんれつ を くり返かえして 胚はい に なり、 種子しゅし が できる

大事だいじ: 動物どうぶつ の 「精子せいし・卵たまご」 と 植物しょくぶつ の 「精せい細胞さいぼう・卵たまご細胞さいぼう」 は 名前なまえ が ちがう だけ で、 役やくわり は 同おなじ です。 どちら も 生殖細胞せいしょくさいぼう と 呼よばれます。

3. 減数げんすう分裂ぶんれつ — 染色せんしょく体たい の 数かず を 半分はんぶん に する しくみ

なぜ 半分はんぶん に する 必要ひつよう が ある の か

ヒト の 染色せんしょく体たい は 46 本ほん です。 もし、 精子せいし と 卵たまご が それぞれ 46 本ほん を もって いたら、 受精卵じゅせいらん は 92 本ほん に なって しまい ます。 さらに、 次つぎ の 世代せだい で は 184 本ほん… と どんどん 倍ばい に なります。

これ を 防ふせぐ ため、 生殖せいしょく細胞さいぼう が つくられる と き は 染色せんしょく体たい の 数かず を 半分はんぶん に する 特別とくべつ な 分裂ぶんれつ が 起おこり ます。 これ を 減数分裂げんすうぶんれつ と いいます。

染色せんしょく体たい の 数かず	ヒト の 場合ばあい
ふつう の 体からだ細胞さいぼう	46 本ほん
精子せいし	23 本ほん
卵たまご	23 本ほん
受精卵じゅせいらん (23+23)	46 本ほん

体からだ細胞さいぼう分裂ぶんれつ と 減数げんすう分裂ぶんれつ の ちがい

項目こうもく	体からだ細胞さいぼう分裂ぶんれつ	減数げんすう分裂ぶんれつ
起おこる 場所ばしょ	体からだ の あらゆる 部分ぶぶん	生殖せいしょく細胞さいぼう が つくられる と き だけ
分裂ぶんれつ の 回数かいすう	1 回かい	2 回かい連続れんぞく
でき る 細胞さいぼう の 数かず	2 個こ	4 個こ
染色せんしょく体たい の 数かず	もと と 同おなじ (46 → 46)	半分はんぶん (46 → 23)
細胞さいぼう の 性質せいしつ	もと と 同おなじ	親おや と 異ことなる 組くみ合あわせ

ポイント: 減数分裂げんすうぶんれつ で 染色せんしょく体たい の 数かず が 半分はんぶん に なる から、 受精じゅせい で 元もと に もどる の です。 この 「半分はんぶん → 合あわせて 元もと へ」 が 有性ゆうせい生殖せいしょく の カギ です。

4. 遺伝いでん — メンデル が 見みつけた 法則ほうそく

メンデル の エンドウ の 実験じっけん

19 世紀せいき に メンデル (オーストリア の 修しゅう道どう士し) は、 エンドウ を 使つかって 遺伝いでん を 系けい統とう的てき に 研究けんきゅう しました。 メンデル が 注目ちゅうもく した の は、 「親おや の 形質けいしつ が 子こ に どう 伝つたわる か」 でした。

メンデル が 観察かんさつ した エンドウ の 形質けいしつ (例れい):

形質けいしつ	対立たいりつ する 形かたち
種子しゅし の 形かたち	丸まる / しわ
種子しゅし の 色いろ	黄き / 緑みどり
花はな の 色いろ	紫むらさき / 白しろ
さや の 形かたち	ふくらむ / くびれる
草丈くさたけ	高たかい / 低ひくい

純系じゅんけい と 交配こうはい

メンデル は まず、 「自家じか受粉じゅふん を 何なに世代せだい も くり返かえして も 同おなじ 形質けいしつ しか 出でない」 系統けいとう (=純系じゅんけい) を 用意ようい しました。 そして、 たとえば 「丸まる の 純系じゅんけい」 と 「しわ の 純系じゅんけい」 を かけ合あわせ ます。

結果けっか (子こ の 代だい = F1)

親おや (親おや世代せだい)	子こ (F1)
丸まる (純系じゅんけい) × しわ (純系じゅんけい)	すべて 丸まる

しわ は 消きえて しまった ように 見みえます。 この、 子こ に 現あらわれた 形質けいしつ を 顕性形質あらわせいけいしつ (旧きゅう: 優性ゆうせい形質けいしつ)、 隠かくれた 形質けいしつ を 潜性形質せんせいけいしつ (旧きゅう: 劣性れっせい形質けいしつ) と いいます。

結果けっか (孫まご の 代だい = F2)

F1 ど う し を 自家じか受粉じゅふん させる と、 次つぎ の 世代せだい (F2) で は しわ が 復活ふっかつ し ます。

F1 同士どうし を かけ合あわせ	F2
丸まる (F1) × 丸まる (F1)	丸まる : しわ ≒ 3 : 1

分離ぶんり の 法則ほうそく

なぜ 3 : 1 に なる の か。 メンデル は こう 説明せつめい しました。

「形質けいしつ を 決きめる 要素ようそ (= 遺伝子いでんし) は 対たい (ペア) で 存在そんざい し、 生殖せいしょく細胞さいぼう が できる と き に 1 つ ずつ に 分わかれて 入はいる」

これ を 分離 の 法則ぶんり の ほうそく と いいます。 図ず で 整理せいり しましょう。

遺伝子いでんし を A (丸まる)、 a (しわ) と 表あらわす

親おや	遺伝子いでんし型がた	生殖せいしょく細胞さいぼう
丸まる (純系じゅんけい)	AA	A だけ
しわ (純系じゅんけい)	aa	a だけ

F1	遺伝子いでんし型がた	表現ひょうげん型がた
受精卵じゅせいらん	Aa	丸まる (A が 顕あらわ性せい)

F1 同士どうし の 子こ (F2) の 組くみ合あわせ

F1 (Aa) の つくる 生殖せいしょく細胞さいぼう は A : a = 1 : 1。 これ を 表ひょう で かけ合あわせ ます。

	A (1/2)	a (1/2)
A (1/2)	AA	Aa
a (1/2)	Aa	aa

遺伝子いでんし型がた	数かず の 比ひ	表現ひょうげん型がた
AA	1	丸まる
Aa	2	丸まる
aa	1	しわ

→ 丸まる : しわ = (1+2) : 1 = 3 : 1

大事だいじ: 分離 の 法則ぶんり の ほうそく が あって こそ、 「親おや と は ちがう 形質けいしつ を もつ 孫まご が 生うまれる」 と いう 現象げんしょう が 説明せつめい できます。 これ が メンデル の 大発見だいはっけん でした。

顕あらわ性せい と 潜せん性せい の 整理せいり

用語ようご (現在げんざい)	旧称きゅうしょう	意味いみ
**[[顕性形質	あらわせいけいしつ]]**	優性ゆうせい形質けいしつ
**[[潜性形質	せんせいけいしつ]]**	劣性れっせい形質けいしつ

ポイント: 「優性ゆうせい・劣性れっせい」 は 「優すぐれて いる・劣おとって いる」 と 誤解ごかい され やすい ので、 2017 年ねん以降いこう の 教科書きょうかしょ は 「顕あらわ性せい・潜せん性せい」 と 表記ひょうき します。 形質けいしつ の 良よし悪わるし で は なく、 「現あらわれ やすい か・隠かくれ やすい か」 だけ の ちがい です。

5. 遺伝子いでんし と DNA

DNA と は

遺伝子いでんし の 本体ほんたい は、 DNA (デオキシリボ核酸かくさん) と いう 物質ぶっしつ です。 1953 年ねん に ワトソン と クリック が、 DNA は 2 本ほん の 鎖くさり が らせん 状じょう に 巻まき付ついた 二重らせん構造にじゅうらせんこうぞう を して いる こと を 発見はっけん しました。

DNA に は 4 種類しゅるい の 「文字もじ」 (塩基えんき) が ならんで おり、 その 並ならび方かた が 遺伝いでん情報じょうほう を 表あらわします。

塩基えんき	記号きごう	対たい と なる 塩基えんき
アデニン	A	T (チミン)
チミン	T	A
グアニン	G	C (シトシン)
シトニン	C	G

A は 必かならず T と、 G は 必かならず C と ペア に なります。 この 規則きそく が ある から、 DNA は 正確せいかく に 複製ふくせい できる の です。

染色せんしょく体たい・遺伝子いでんし・DNA の 関係かんけい

大おおきさ の 順じゅん	説明せつめい
1. 染色せんしょく体たい	細胞さいぼう の 核かく の 中なか に ある ひも 状じょう の もの
2. DNA	染色せんしょく体たい を つくって いる 長ながい 鎖くさり状じょう の 物質ぶっしつ
3. 遺伝子いでんし	DNA 上うえ の、 ある 形質けいしつ を 決きめる 部分ぶぶん

大事だいじ: 「染色せんしょく体たい ⊃ DNA ⊃ 遺伝子いでんし」 と いう 包含ほうがん関係かんけい を 押おさえ ましょう。 DNA は 物質ぶっしつ の 名前なまえ、 遺伝子いでんし は その 中なか の 「意味いみ を もつ 部分ぶぶん」 です。

現代げんだい の 遺伝子いでんし技術ぎじゅつ

DNA の 解析かいせき が 進すすみ、 私わたしたち の 生活せいかつ に も 関かかわる 技術ぎじゅつ が 生うまれて います。

技術ぎじゅつ	内容ないよう
[[ヒトゲノム計画	ヒトゲノムけいかく]]
遺伝子いでんし診断しんだん	DNA を 調しらべて 病気びょうき の リスク を 知しる
遺伝子いでんし組くみ換かえ	別べつ の 生物せいぶつ の 遺伝子いでんし を 入いれて 新あたらしい 性質せいしつ を もたせる
ゲノム編集へんしゅう	特定とくてい の 遺伝子いでんし を ねらって 書かきかえる
iPS 細胞さいぼう	体からだ細胞さいぼう を 初期しょき化か して、 さまざまな 細胞さいぼう に 分化ぶんか させる

考かんがえて みよう: 遺伝子いでんし を 書かきかえる 技術ぎじゅつ は 「病気びょうき を 治なおす」 一方いっぽう で、 「親おや が 子こ の 性質せいしつ を 選えらぶ」 方向ほうこう に も 使つかえて しまい ます。 どこ まで が 許ゆるされる か、 みんな で 考かんがえる 時代じだい が 来きて います。

6. 安全あんぜん に 学まなぶ ため に

細胞さいぼう観察かんさつ の マナー

場面ばめん	注意ちゅうい
塩酸えんさん を 使つかう 解離かいり	必かならず うすい 塩酸えんさん、 保護ほご めがね、 換気かんき、 先生せんせい と 一緒いっしょ に
染色せんしょく液えき (酢酸さくさんオルセイン)	服ふく に つける と 落おちない、 手て に つけない
顕微鏡けんびきょう の 操作そうさ	直射ちょくしゃ日光にっこう を 反射はんしゃ させない (目め を 痛いためる)
プレパラート	使つかい終おわったら 流ながし で 洗あらう、 ガラス で けが を しない

遺伝子いでんし の 倫理りんり

遺伝子いでんし の 知識ちしき は、 病気びょうき を 治なおす 力ちから に なる 一方いっぽう で、 人ひと を 区別くべつ したり 差別さべつ したり する 道具どうぐ に も なって しまう 危き険けん が あります。 学まなぶ と き に は 次つぎ の こと を 大切たいせつ に しましょう。

• 「遺伝子いでんし が ちがう = 人ひと と して の 価値かち が ちがう」 で は ない
• 親戚しんせき の 病気びょうき や 体質たいしつ の 話はなし は、 個人こじん情報じょうほう と して 大切たいせつ に 扱あつかう
• 検査けんさ の 結果けっか を 友ともだち や 家族かぞく に 勝手かって に 話はなさない

大事だいじ: 科学かがく技術ぎじゅつ は 「使つかう 人ひと が どう 使つかう か」 で 良よく も 悪わるく も なります。 高校こうこう でも、 大人おとな に なって も、 「自分じぶん ご と」 と して 考かんがえる 力ちから を もちましょう。

7. ふりかえり

• [ ]体たい細胞さいぼう分裂ぶんれつ の 順序じゅんじょ (間かん期き → 前期ぜんき → 中期ちゅうき → 後期こうき → 終期しゅうき) を 言いえる
• [ ]染色せんしょく体たい・遺伝子いでんし・DNA の 関係かんけい を 説明せつめい できる
• [ ]無性むせい生殖せいしょく と 有性ゆうせい生殖せいしょく の ちがい を 言いえる
• [ ]減数げんすう分裂ぶんれつ で 染色せんしょく体たい が 半分はんぶん に なる 理由りゆう を 説明せつめい できる
• メンデル の 分離ぶんり の 法則ほうそく を、 AA・Aa・aa を 使つかって 説明せつめい できる
• [ ]顕あらわ性せい形質けいしつ・潜せん性せい形質けいしつ の 意味いみ が 言いえる
• DNA の 二に重じゅうらせん構造こうぞう を 知しって いる
• [ ]遺伝子いでんし技術ぎじゅつ の 例れい を 2 つ 以上いじょう あげられる

次じ の 章しょう へ: ここ まで は 地球ちきゅう上じょう の 生命せいめい の 連続れんぞく性せい を 学まなびました。 次つぎ は 視点してん を 大おおきく 広ひろげて、 地球ちきゅう を 取とり巻まく 宇宙うちゅう の しくみ を 学まなびます。