減数分裂と染色体・遺伝子
有性生殖では、特別な細胞分裂「減数分裂」によって生殖細胞が作られます。染色体の数が半分になるしくみが、子の多様性のカギです。
基本知識
減数分裂: 生殖細胞を作るときに起こる特別な細胞分裂。染色体の数が半分(1/2)になる。
ヒトの体細胞: 46本(23対) → 生殖細胞(精子・卵): 23本。
受精で卵23本 + 精子23本 = 46本に戻り、もとの染色体数を維持できる。
これにより、子は両親から半分ずつの遺伝情報を受け継ぎます。
染色体には遺伝子が並んでおり、遺伝子の本体がDNA(デオキシリボ核酸)です。
用語の関係: 細胞 ⊃ 核 ⊃ 染色体 ⊃ 遺伝子 = DNA (DNAの中の意味のある部分が遺伝子)。
体細胞では染色体が対(つい)で存在し(相同染色体)、対のうち1本ずつが父・母から来ています。減数分裂ではこの対が分かれて生殖細胞に入ります。
減数分裂（生殖細胞を作る分裂。染色体数が半分になる）
相同染色体（同じ形・大きさの染色体の対。父由来1本・母由来1本）
遺伝（親から子へ形や性質が伝わること）
遺伝子（遺伝情報の単位。DNA上の意味のある領域）
DNA（デオキシリボ核酸。遺伝子の本体。二重らせん構造）
形質（遺伝によって現れる体の特徴。花の色・血液型など）
深掘り (背景・意義)
減数分裂が生む多様性:
① 相同染色体のランダムな組み合わせ: ヒトには23対の相同染色体があり、それぞれ父由来と母由来のどちらが生殖細胞に入るかは独立にランダムに決まります。組み合わせは 2²³ ≒ 約800万通り。
② 受精時の組み合わせ: 父の精子(800万通り) × 母の卵(800万通り) = 約70兆通り。これに減数分裂中の乗換え(発展)も加わり、兄弟姉妹でも遺伝的にまったく違う個体が生まれます(一卵性双生児を除く)。
これが、有性生殖が「変化する環境への適応力を生む」根本理由です。
DNAは1953年にワトソンとクリックによって二重らせん構造が解明されました。A・T・G・Cの4種類の塩基の並びが遺伝情報を表します。21世紀にはヒトゲノム計画が完了し、ヒトのDNA配列がすべて解読されました。
- 減数分裂=生殖細胞を作る、染色体数が半分
- ヒト: 体細胞46本→生殖細胞23本→受精で46本
- 関係: 細胞⊃核⊃染色体⊃遺伝子=DNA
- 相同染色体=父1本・母1本で対をなす
- 受精で父母から半分ずつ遺伝情報を受け継ぐ
- 兄弟姉妹は遺伝的に異なる(多様性)
- DNAの二重らせん=ワトソン・クリック(1953)
注意点 (混同しやすい)
① 体細胞分裂(染色体数変わらず)と減数分裂(染色体数半分)を区別。② 遺伝子とDNAはほぼ同義だが、厳密にはDNAの中の意味のある部分が遺伝子。③ ヒトの染色体は46本だが、23対。本数と対の数を混同しない。④ 受精で新しい遺伝情報ができるのではなく、両親の組み合わせが起こる。
練習
- 減数分裂で染色体数はどう変化するか。
- ヒトの体細胞の染色体数と生殖細胞の染色体数をそれぞれ答えなさい。
- 細胞・核・染色体・遺伝子・DNAの包含関係を矢印で示しなさい。