特定の個人・団体・企業を誹謗中傷するコメントを見つけた場合、即刻削除させていただきます。ご了承ください。

2014年01月24日

遺伝子






遺伝子

遺伝子(いでんし)は生物の遺伝情報を担う主要因子であると考えられている。全ての生物でDNAを媒体として、その塩基配列にコードされている。ただし、RNAウイルスではRNA配列にコードされている。

概念

もっとも狭義の遺伝子はタンパク質の情報に対応する転写産物 (mRNA) の情報が書き込まれている核酸分子上のある長さをもった特定の領域=構造遺伝子(シストロン)のことをさす。2013年現在での分子生物系分野において遺伝子といった場合は、構造遺伝子のみを指すことが多い。転移RNA (tRNA) やリボソームRNA (rRNA) などの転写産物そのものが機能を持つノンコーディングRNAの情報が書き込まれている部分や、それ自体は転写はされないが転写因子の認識部位となり、転写産物の転写時期と生産量を制御するプロモーターやエンハンサーなどの調節領域を含める場合もある(→オペロン)。ちなみに、語感が似る調節遺伝子とは上記の転写因子のタンパク質をコードしたれっきとした構造遺伝子である。 ある生物種・病原・細胞小器官などにおけるジャンクDNA等も含む広義の遺伝子の総和はゲノムと呼ばれる。ゲノム上の遺伝子の位置を示したものを遺伝子地図や染色体地図と呼ぶ。ただし、ゲノムは真核生物においては=一組の染色体の塩基配列の全てであり、通常、葉緑体やミトコンドリアなどの細胞小器官は別ゲノムとしてあつかう(例えば「ヒトのゲノム」といった場合は、「ヒトミトコンドリアのゲノム」は含まない)。

古典的には遺伝子は、ゲノムもしくは染色体の特定の位置に占める遺伝の単位(→遺伝子座)であり、その位置は変わらず、構造も変化しないと考えられていた。しかしトランスポゾン(可動性遺伝子)が発見され、抗体産生細胞で多種の抗体を作り出すために遺伝子を再編成していることが明らかにされている。他にも遺伝子増幅、染色体削減といったダイナミックな変化や、二つの遺伝子の転写産物がつなぎあわされるトランススプライシングのように遺伝子の概念を広げる現象もある。

集団遺伝学や進化ゲーム理論で用いられる遺伝子概念は自然選択あるいは遺伝的浮動の対象として集団中で頻度を変化させる理論的な存在である。表現型に算術平均的に影響を与えると仮定されている一種の情報であり、これは古典的な遺伝子の概念に近い。文化進化の文脈で用いられるミームは集団遺伝学における遺伝子のアナロジーである。

遺伝子という言葉は、「遺伝する因子」としての本来の意味を超えて遺伝子産物の機能までを含んで用いられる場合があり、混乱を誘発している。後者の典型例としては、遺伝しない遺伝子を使った遺伝子治療などがあげられる。さらに遺伝子やDNAという言葉は、科学的・神秘的といったイメージが先行し、一般社会において生物学的定義から離れた用いられ方がされていることが多い。それらの大半は通俗的な遺伝観を言い換えたものに過ぎない。一般雑誌などでは疑似科学的な用法もしばしば見受けられる。
タグ:遺伝子
posted by gensou-choumazin at 04:58| Comment(0) | 自然科学 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2014年01月23日

無機化学






無機化学

無機化学(むきかがく、英語:inorganic chemistry)とは、研究対象として元素、単体および無機化合物を研究する化学の一分野である。通常有機化学の対概念として無機化学が定義されている為、非有機化合物を研究対象とする化学と考えて差し支えない。

歴史

錬金術の成果が書物として中世ヨーロッパに伝えられ、その博物学的知識の集合が近代化学の礎となったがそのほとんどは無機化合物についての知見であったし、化学自身を研究対象により分類し区別することもなかったため、18世紀以前は化学と無機化学とは同義であった。

18世紀終わり頃から19世紀初頭にかけて、発見されるいわゆる有機化合物の種類が増加するにつれ、起源による物質の分類と研究対象による研究領域の区分が試みられるようになった。1806年頃、スウェーデンの イェンス・ベルセリウスは、有機体を意味する "organ" から有機化学 (organicchemistry) や有機化合物 (organic compound) という語を初めて使用した。それが学術語や学問領域として定着するにつれて、有機化学および有機化合物に相対する学問領域として無機化学と無機化合物という概念が生じた。

有機化学においては基により反応性あるいは特性が大きく異なることから、無機化学に比べて早い段階から、基の研究を通じて構造論と反応論が展開していった。一方、近代無機化学においては周期律をはじめとする組成論を中心とした研究が中心であった。無機化学における構造論の起源となるのは、1883年にドイツの アルフレッド・ウェルナーが提唱した配位子理論(配位説)である。その後は金属錯体を中心に無機化学は展開し、錯体化学において無機構造化学が確立された。20世紀後半に入ると電子顕微鏡やX線構造解析などサブミクロンサイズの物理計測が可能になることで構造論は飛躍的な発展を見せることになる。今日の無機化学においては高温超伝導物質のペロブスカイト相など構造論を中心とした研究が主流となっている。
タグ:無機化学
posted by gensou-choumazin at 16:57| Comment(0) | 自然科学 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2014年01月22日

原子






原子

原子(げんし)という言葉には以下の3つの異なった意味がある。

古代ギリシャのレウキッポス、デモクリトスたちが提唱した、分割不可能な存在。事物を構成する最小単位。哲学の概念であって、経験的検証によって実在が証明された対象を指すとは限らない。
19世紀前半に提唱され、20世紀前半に確立された、元素の最小単位。その実態は原子核と電子の電磁相互作用による束縛状態である。物質のひとつの中間単位であり、内部構造を持つため、上述の概念「究極の分割不可能な単位」に該当するものではない。
上述の原子の概念を拡張し、一般に複数の粒子の電磁相互作用による束縛状態を原子と定義した時、この意味における原子のうち、原子核と電子のみからなるもの以外をエキゾチック原子と言う。

原子という言葉は日常生活及び自然科学の文脈においてはほぼ2番目の意味で用いられるが、哲学の文脈と哲学的な話題では1番目の意味で用いられることもある。

概要

ドイツ語におけるAtomという言葉は、元はギリシャ語のἄτομοςであり、「分割できないもの」という意味である。物質に分割不可能な最小構成単位が存在するという考えは古代ギリシャの時代に遡り、そのような最小構成単位の存在に対する反論も歴史的になされてきた。

古代ギリシャのデモクリトスらは、原子論という仮説を唱えた。 17世紀フランスのデカルトは、『哲学の原理』において、物質の部分は、どれほど小さくても延長を持っている以上、思惟の上では、さらに分割できる。ゆえに原子(冒頭の1番目の意味の)は存在しないと主張した[1]。 18世紀ドイツのカントは、理性は原子に対して合理的な真理を確立しえないとした(第二アンチノミー)。

近代に入り、現代的な意味での元素(化学元素)の概念が確立されると、「原子」はその最小構成単位を意味するようになり、これが現代的な意味での原子となった。当初は仮想的な存在であった「原子」は、その後の研究でその存在が確実視されていくと共に、その「原子」が更に内部構造を持つことも明らかになっていった。現代的な意味での原子は、もはや究極の分割不可能な単位ではなく、あくまで元素(これももはや世界の究極の構成要素ではないが)が元素としての性質を保ちつづけることができる限りにおいての最小単位である。

「原子」という言葉が、その原義と矛盾する、物質の一つの構成単位に割り当てられたので、その後「(仮説的な)分割不可能な単位」という概念を指すために「素粒子」という言葉が新たに造語され用いられている。つまり、かつて「原子論」と呼ばれる分野で行われていた科学的な実験・推察・考察は、現在では「素粒子論」と呼ばれる分野において行われている。

冒頭定義文の2番目の意味での原子(=現代科学における、中間構成単位としての原子)は、先述のとおり化学元素の最小単位であり、下部構造として原子核と電子が存在する。このうち原子核は、更に陽子と中性子から構成され[2]、その組み合わせに応じて現在約3000から約6000種類の原子の存在が知られている。ここで原子の化学的性質は、原子核の電荷(=陽子の数=中性な場合の電子の数)によってほぼ規程されることが経験的・理論的に知られているため、陽子の数が等しいものは同じ元素を構成する原子として扱われており、2013年現在、114種類の元素(原子)の発見が国際的に認められている。

原子の半径は10-8cm程度であり、質量は10-24〜10-22g程度である。地球上では原子は通常、複数の原子が化学結合によって結びついた分子や結晶として存在しているが、希ガスのように1個の原子が単独で存在している場合(単原子分子)も存在し、宇宙空間では希ガス以外の原子も単独で存在している。

日常世界がほぼ古典論による世界であるのに対し、原子・分子レベルでは量子論が重要になる。すなわち、ミクロスケール・ナノスケールの世界においても原子・分子のスケールに至る手前までは我々の直感的な物質感が概ね通用するが、原子・分子レベルの世界では直感的な物質感はもはや通用しなくなる。また、原子より大きな世界(原子核と電子の相互作用を含む)が電磁相互作用と重力相互作用に支配されているのに対し、原子核内部などより小さな世界では強い相互作用や弱い相互作用が重要な役割を担っており、原子(原子核)のスケールを境として自然を支配する基本相互作用の様相が大きく異なっている。

近年[いつ?]では、走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡を用いて、原子の一粒一粒が識別可能な分解能の像を観測したり、原子を一粒単位で移動させたりすることも可能になっている。

現在[いつ?]我々にもっとも馴染みのある原子にかかわる事象のひとつである原子力は、原子核の分裂・融合によって得られるエネルギーであり、現在[いつ?]の科学における原子が分割できない不変の存在ではないことを端的に表している。
タグ:原子
posted by gensou-choumazin at 05:21| Comment(0) | 自然科学 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする