書籍カテゴリー:生化学|教養課程の医学教科書

わかる!身につく!生物・生化学・分子生物学
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わかる!身につく!
生物・生化学・分子生物学

1版

  • 千葉大学大学院理学研究科教授 田村隆明 著

定価:3,024円(本体2,800円+税8%)

  • B5判 308頁
  • 2011年8月 発行
  • ISBN978-4-525-13141-8

概要

好評の「わかる!身につく!」シリーズ第2弾.高校未履修・復習のための生物編,化学未履修者にも基礎からよくわかる生化学編,バイオテクノロジーや医療の応用まで身につく分子生物学編の3部構成.わかりやすい解説と疾患ノートやこぼれ話など読んでためになる読み物コラムや楽しいイラストを多数掲載.

序文

 生物学,生化学,そして分子生物学を対象にする教科書「わかる! 身につく!生物・生化学・分子生物学」を刊行することになった.生物学の教科書が数多あるなか,新たなものを手がけることにためらいがなかったわけではないが,「生物学・生化学・分子生物学が盛り込まれたわかりやすいテキストを」と提案されたとき,“生化学と分子生物学という2本の柱を,がっしりとした生物学の土台の上に立てる”という新しい構想がひらめいた.これまでも生化学+分子生物学という成書はいくつかあったが,生物学的内容はどれも導入的に触れているにすぎなかった.これまでにない良いものができるかもしれないと思い,引き受けることにした.
 本書は,多様な読者を対象にした生物学・生化学・分子生物学の入門書であり,また高校生物の復習の書でもある.なかには医療や健康に関する話題が多数盛り込まれているため,看護・衛生・保健・薬学といった領域の学生などの読者にとってはとりわけ有用にちがいない.さらに,一般生物学の内容も多いため,理学・工学などの学生にとっても格好の1冊になるはずである.本書は,「幅広い内容をシンプルに記述することにより,内容が自然に身につく」という方針で企画編集されたが,図表も豊富に配置され,まさにタイトル通りに仕上がったのではなかろうか.章ごとに学ぶべき内容を「Point」で記し,本文のなかに「疾患ノート」「健康ノート」「コラム」「余談・こぼれ話」を多数組み込んで,楽しみながら学べるといった工夫がなされている.章末には練習問題を載せてあるので,それぞれの章の内容をどこまで身につけたか習熟度を自ら確認することができ,目指した「豊富な内容が親切丁寧に解説されたテキスト」が出来上がったのではないかと自負している.
 本書が多くの読者にとっての必携の一冊になれば,著者としてこれに勝る喜びはない.最後になりましたが,本書をまとめるにあたり,さまざまな形で助けていただいた南山堂編集部スタッフにこの場を借りてお礼申し上げます.

2011年5月
震災復興の願いを新緑の風に乗せて
田村隆明

目次

第Ⅰ部・生 物 編

1章 生物の種類
A 生物の特徴
a.生物は自己増殖する
b.生物は細胞からなる
解 説 リケッチアやクラミジアは生物
B 真核生物と原核生物
POINT 古細菌
column 細胞内共生説
C 生物を5つに分類する
a.一般的な生物の分類法:五界説
b.動物の分類
こぼれ話 ヒトの腸管形成では口が最後にできる
D 動物の中のヒト
a.生物分類上のヒト
余 談 種の定義
b.ヒトの特徴
column 人類の系譜
こぼれ話 ミトコンドリア・イブ
発展学習 ウイルス:細胞内で増える病原性粒子
1.ウイルスとは
2.ウイルスの増殖
余 談 ウイルスの意味は病毒
3.ヒトに感染するウイルス

2章 細胞:構造,複製,機能
Ⅰ 細胞の構造
A 細胞は生物の最小単位
a.細胞の大きさ
b.細胞の形
B 真核細胞の構造
1.細胞の構成要素
2.細胞膜
3.植物細胞
解 説 細菌の細胞
C 細胞小器官
a.核
b.小胞体
c.ゴルジ体
解 説 中心体
d.ミトコンドリア
e.その他の細胞小器官

Ⅱ 細胞の複製
D 細胞周期とその制御
1.細胞増殖の周期性
2.細胞周期推進の仕組み
疾患ノート がんと細胞周期とRb
3.細胞周期の異常をチェックする
E 細胞分裂
POINT 有糸分裂過程

Ⅲ 細胞機能
F シグナルの受容と伝達
1.細胞外のシグナルを受け取る場所:受容体
2.受容体で受けたシグナルを細胞内に伝える:細胞内シグナル伝達
POINT 細胞内シグナル伝達に使われる因子
POINT セカンドメッセンジャー
G 物質の取り込みと排出
1.細胞膜に埋め込まれている輸送装置
POINT 輸送装置
こぼれ話 胃はなぜ酸性?
2.膜の流動性で起こる物質移動
H 細胞運動
1.細胞骨格タンパク質
POINT 細胞骨格タンパク質
2.モータータンパク質と細胞運動
解 説 筋収縮

3章 生殖,受精,胚発生
A 生殖
POINT 生殖方式
1.無性生殖
column 体細胞クローン
解 説 核相
2.有性生殖
POINT 世代交代
解 説 単為生殖
こぼれ話 なぜ有性生殖があるのか?
B 配偶子の形成
1.減数分裂
POINT  減数第一分裂前期の過程
2.精子形成と卵形成
C 受精から胚発生へ
1.脊椎動物の受精
2.胚の成長
POINT  幹細胞
D ヒトの発生
1.性周期
2.排卵から出産まで
疾患ノート ニンシン(妊娠)とニンジン?


4章 いろいろな組織と器官
A 組織
a.上皮組織
POINT  上皮組織の種類
b.結合組織
c.神経組織
d.筋肉組織
B 血液
1.血液とは
2.血液の働き:ガス交換と免疫について
3.血液凝固
解 説  HLA
column  血液型
C 器官と器官系

5章 遺伝現象
A 生物には遺伝という現象が見られる
POINT  遺伝に関する用語
B メンデル遺伝学
1.メンデルの法則1:優性の法則
解 説  雑種
2.メンデルの法則2:分離の法則
余 談  劣性の遺伝子がつくる産物は?
3.メンデルの法則3:独立の法則
C さまざまな遺伝の様式
1.1遺伝子が示す現象
疾患ノート 鎌状赤血球貧血遺伝子がなくならない理由
2.2遺伝子の相互作用で現れる現象
解 説 細胞質遺伝
D 変異
1.環境変異と突然変異
解 説 相変異
POINT 純系とクローン
2.突然変異はDNAの塩基配列の変化
解 説 体細胞変異

第Ⅱ部・生 化 学 編

6章 分子と生体成分
A 元素と原子
1.人体に含まれる元素
2.原子の構造
医療ノート 使える放射性同位元素
3.電子とイオン
B 分子
1.分子は原子が共有結合で結合したもの
POINT  モル
POINT  ダルトン
これはぜひ覚えよう  分子構造式
解 説  共有結合以外の結合
2.分子は大きさや組成の違いで分類できる
解 説  基とは?
余 談  有機物は生命力によってのみつくられる?
3.ヒトに含まれるおもな分子
POINT 混合物
C 水と溶液
1.水:最も大事な分子
2.溶けるということ
解 説  界面活性と乳化
POINT  ゲルとゾル
便利ノート  量の大小を表す
POINT  濃度表現
3.水溶液の性質
疾患ノート  浸透圧とむくみ
余 談  海の魚は塩辛くない
解 説  生物と電気

7章 生化学反応と代謝
A 化学反応の概要
1.化学反応と化学反応式
2.化学反応の特徴と法則
解 説 活性化エネルギー
解 説 律速反応
B 化学反応でのエネルギー
POINT  エネルギー量と熱量
column  エントロピー増大の法則
C 生体内化学反応 代謝
1.代謝:異化と同化
2.エネルギー代謝と反応の共役
解 説  脱共役
医療ノート  薬物代謝
POINT  代謝式
3.代謝経路

8章 酵素:反応速度を高め,代謝を調節するタンパク質
A 酵素の性質
1.酵素は生体触媒
2.酵素反応の至適条件と特異性
B 酵素反応の理論
1.酵素反応の速度
POINT  初速度
2.酵素反応の阻害
解 説  活性中心
解 説  酵素活性測定法
C 酵素の種類と作用
a.酸化還元酵素
b.転移酵素
c.加水分解酵素
d.脱離酵素
e.異性化酵素
f.合成酵素
POINT シンターゼ
解 説 酵素命名法
POINT アイソザイム
D 補酵素
E 酵素活性の調節
1.緩やかな結合による活性調節
2.共有結合の変化がかかわる酵素の修飾
解 説  反応のカスケード
F 医療と酵素
1.医薬と酵素
2.酵素検査


9章 糖質とその代謝
Ⅰ 糖質の種類
A 糖質の構造的特徴
1.糖質とは
余 談  糖質か炭水化物か
2.糖は水中で環状構造をとる
3.糖の異性体について
解 説 光学異性体と不斉炭素
余 談 糖の表記法は簡略される
B 単糖
1.基本となる糖
2.単糖の誘導体
健康ノート 糖アルコールはダイエット向き
3.アルコールも糖に分類される
POINT  フェノール類
C オリゴ糖
こぼれ話 甘みを人為的に高めた転化糖
D 多糖
1.ホモ多糖
解 説 ヨウ素デンプン反応
column  セルロースを食べる動物
2.ヘテロ多糖
E 複合糖質
1.プロテオグリカン
2.糖タンパク質と糖脂質

Ⅱ 糖質の代謝
F 解糖系
1.解糖系での反応
2.解糖系の意義とエネルギー産生
3.発酵
POINT  バイオエタノール
健康ノート 飲酒で見られる代謝
G グリコーゲン代謝
1.グリコーゲン合成と分解
健康ノート エネルギー貯蔵と肥満
2.グリコーゲン代謝の調節
H クエン酸回路
1.クエン酸回路はミトコンドリアにある
解 説 クエン酸回路の調節
2.クエン酸回路までのATP収支
column  呼吸と燃焼
I 糖新生:グルコースを再生する
1.糖新生経路
2.糖新生の生理的意義
解 説 乳酸を介する個体内のグルコース再利用:コリ回路
J ペントースリン酸回路
a.循環経路
b.意義
K グルクロン酸経路
健康ノート ビタミンCの摂取
解 説  グルコース以外の単糖の利用
解 説  複合糖質の合成
解 説  ABO式血液型物質は糖鎖
L 糖代謝にかかわる疾患

10章 生体エネルギーとATP合成
A 生体内酸化還元
1.細胞内呼吸の概要
2.酸化と還元
3.電位差はエネルギーを生む
4.補酵素を介する電子の移動
解 説 水素の多い有機物はエネルギー含有量も多い
B 高エネルギー物質:ATP
a.エネルギーの取り出し
b.エネルギー利用
解 説 ATP合成の3つの様式
C 電子伝達系とATP合成
1.電子伝達系
2.ミトコンドリアにおけるATP合成
余 談  プロトン移動による酵素活性化と胃酸との関係
column 脳や筋肉ではATP合成量が2 mol少ない?!
解 説 生命維持に酸素が必要な理由
こぼれ話 青酸カリの毒性の正体

11章 脂質とその代謝
Ⅰ 脂質の種類
A 脂肪酸と中性脂肪
1.脂肪酸の種類
健康ノート 中鎖脂肪酸とダイエット
余 談 油と脂
解 説 脂肪酸の水溶性
column トランス脂肪は健康をむしばむ?!
2.エイコサノイド
3.中性脂肪
余 談 ロウ
B 複合脂質
1.リン脂質
2.糖脂質
C ステロイドとテルペノイド
1.ステロイド
2.テルペノイド
D タンパク質結合脂質とリポタンパク質

Ⅱ 脂質の代謝
E 脂肪酸の分解
1.トリグリセリドの分解
2.β酸化
解 説  ペルオキシソームでのβ酸化は熱発生にかかわる
3.ケトン体の生成
疾患ノート ケトーシスとアシドーシス
F 脂肪酸の合成
1.アセチルCoAの準備
2.脂肪酸合成反応
健康ノート パントテン酸と脂肪酸合成
G ホスファチジン酸を経由するトリグリセリドとリン脂質の合成
a.トリグリセリド合成
b.グリセロリン脂質合成
医療ノート アラキドン酸カスケードと抗炎症薬
H ステロイドの合成
1.コレステロールの合成
医療ノート  抗コレステロール薬
2.ステロイドホルモンの合成
I 生体における脂質の貯蔵と輸送
1.食事で摂ったトリグリセリドの運搬,利用,貯蔵
2.血中リポタンパク質と脂質の動態
健康ノート LDLは悪玉コレステロール?!
J 脂質異常症
1.脂質異常症
2.スフィンゴ脂質代謝異常

12章 アミノ酸とタンパク質
A アミノ酸
こぼれ話 プロテイン(protein)?蛋白(eiweiss)?
1.アミノ酸の構造
2.アミノ酸の物理化学的性質
解 説  アミノ酸の役割
POINT  紫外線によるタンパク質測定
B ペプチド
a.結合様式
b.種類
余 談 アスパルテーム
C タンパク質
1.タンパク質の高次構造
こぼれ話  パーマ液はなぜ臭い?
2.タンパク質の変性
3.タンパク質の分類
column  タンパク質の構造解析


13章  窒素化合物の代謝
Ⅰ アミノ酸代謝
A タンパク質・アミノ酸代謝の意義

B アミノ酸の分解
1.アミノ酸からの窒素の除去
医療ノート  AST/GOTとALT/GPT
2.除去したアンモニアの無毒化:尿素回路
余 談  動物における窒素の排出
疾患ノート  高アンモニア血症
3.アミノ基が外れた炭素骨格の代謝:糖・脂質代謝経路への基質供給
C アミノ酸の合成
1.アンモニア窒素の同化
余 談  植物や細菌の窒素代謝
2.あるアミノ酸からのほかのアミノ酸の合成
D アミノ酸からつくられる含窒素化合物
a.アルギニン,グリシンからのクレアチンリン酸合成
疾患ノート クレアチンリン酸代謝がかかわる疾患
b.チロシンを前駆体とする物質
c.メチオニンを前駆体とする物質
d.アミノ酸からのモノアミン生成
e.その他の経路
E アミノ酸代謝異常症
a.フェニルアラニンとチロシン
b.その他のアミノ酸

Ⅱ ヌクレオチド代謝
F ヌクレオチドの新生合成
a.プリンヌクレオチド
b.ピリミジンヌクレオチド
c.デオキシリボヌクレオチドの合成
余 談 呈味性ヌクレオチド
医療ノート ヌクレオチド合成阻害と抗がん剤
G ヌクレオチドの分解と再利用
1.ヌクレオチド分解代謝
2.ヌクレオチド再合成経路
H ヌクレオチド代謝にかかわる疾患
a.痛風
b.HGPRTやADAの欠落

Ⅲ ポルフィリン代謝
解 説 ヘムタンパク質
I ヘムの合成
POINT ヘモグロビン
J ヘムの分解とビリルビンの代謝
解 説 鉄の貯蔵と代謝
疾患ノート ビリルビンと黄疸

Ⅳ 代謝系のまとめ
K 代謝の相互作用と全体像


14章 ホルモンと生体調節
A ホルモンとは
a.内分泌物質
b.作用機構
B それぞれの器官から分泌されるホルモン
1.視床下部のホルモン
column  睡眠を誘導するホルモン:メラトニン
2.下垂体のホルモン
3.甲状腺ホルモン
4.副甲状腺ホルモン
5.膵臓のホルモン
6.副腎のホルモン
医療ノート 合成ステロイド
疾患ノート クッシング症候群
7.性腺ホルモン
8.消化管ホルモン
9.その他の器官や組織から分泌されるホルモン
C ホルモンおよびその関連物質による生体制御
1.ホルモン分泌の階層性と相互作用,および神経支配
2.血糖量の調節
3.ホルモン様生理活性物質:オータコイド
4.水分と塩分の調節
5.血圧の調節
解 説 レニン-アンジオテンシン系
疾患ノート ホルモン関連疾患
解 説 サイトカイン
健康ノート ビタミン
6.脂肪細胞が分泌する生理活性物質


15章 栄養素の消化・吸収
A 栄養の摂取と生命維持
1.消化
2.ヒトの栄養摂取
こぼれ話 体重あたりの必要熱量
健康ノート 栄養指数
B 消化系(消化器官)の構造と機能
1.概要
2.口
疾患ノート シェーグレン症候群
疾患ノート おたふく風邪
3.胃
column  胃や腸の疾患とピロリ菌
4.膵臓
5.肝臓
こぼれ話 キモシン
6.小腸
こぼれ話 高分子の栄養はそのまま身につくことはない
7.大腸
C 栄養素の消化と吸収
1.糖質の消化
2.脂質の消化・吸収
3.タンパク質の消化・吸収
4.その他の物質
発展学習 生態系における食物の獲得
1.生物群集と食物連鎖
2.植物による光合成


第Ⅲ部・分 子 生 物 学 編
16章 遺伝子=DNA

Ⅰ 遺伝子の探究
A 遺伝子の特徴
1.遺伝子が備えるべき条件
2.遺伝子の働き:遺伝子はタンパク質をつくる
3.突然変異
column  タンパク質をつくらない遺伝子もある
健康ノート X線の浴びすぎに注意
B 遺伝子と染色体
1.遺伝子は染色体にある
2.連鎖と染色体地図
POINT  センチモルガン
こぼれ話  メンデルの策略
C 遺伝子がDNAであることを示した実験
1.肺炎球菌を使った感染実験
POINT  形質転換
2.ファージを使ったブレンダー実験
3.鎌状赤血球貧血の解析からわかったこと
Ⅱ DNAの構造と性質
D DNAの構造
1. DNAの化学組成
2. DNAの化学構造
POINT  プリン塩基とピリミジン塩基
解 説  ヌクレオチドとヌクレオシドの呼び名
POINT  環状DNA
3.DNAの立体構造:二重らせん構造の発見
E DNAの性質
1.一本鎖になり,また二本鎖に戻る
解 説  細胞からのDNA抽出法
2.紫外線を吸収する
3.場合により切断される
解 説  核酸分解酵素
column  DNA超らせん

17章 ゲノム,染色体とDNA複製
A ゲノムと染色体
1.ゲノム
こぼれ話 散在性反復配列は増えて移る!
2.染色体
解 説  染色体の3つの要素
3.染色体異常と疾患
余 談 一風変わった染色体をもつ生物
B DNA複製の概要
1.半保存的複製
2.複製は複製起点から両方向に進む
C 複製酵素:DNAポリメラーゼ
1. DNA合成の特徴
2.複製における合成の誤りを直す
3.逆転写酵素:RNAを鋳型にDNAをつくる
解 説  DNAポリメラーゼⅠ
D 連続複製と不連続複製
1.複製のフォーク
2.ラギング鎖合成
column  細胞寿命と染色体複製の密接な関連
発展学習 プラスミドと薬剤耐性
1.プラスミドとは
2.大腸菌のプラスミド
3.耐性プラスミドと耐性菌
医療ノート  抗生物質
4.耐性菌の出現と医療上の問題
5.もっと深刻な問題:多剤耐性菌と院内感染
6.抗生物質の適正使用の重要性

18章 RNAからDNAをつくる:転写
A RNA(リボ核酸)
1. RNAの構造
POINT  RNAの構造(DNAとの違い)
2.RNAの種類と働き
column  かつて生命はRNAで支配されていた:RNAワールド
B 転写反応
1.RNAポリメラーゼと転写機構
POINT  RNAポリメラーゼの種類と性質
解 説  センス鎖,プラス鎖
2.ゲノムの転写
解 説  細菌の転写
C 転写調節
1.遺伝子発現の特異性
2.エンハンサー(転写調節配列)
POINT  遺伝子が機能するための2つのDNA要素
3.転写調節にかかわる因子
column  ゲノム刷り込み
4.クロマチンを介する転写調節
解 説  後成的遺伝
D 細菌に見られる転写調節
E RNAの成熟
1.新生RNAの加工
2.スプライシング
F 転写調節と疾患
column  RNAi:RNAを使って遺伝子の働きを抑える
こぼれ話 性ホルモンと環境ホルモン

19章 タンパク質合成:翻訳
A 翻訳の概要
B 遺伝暗号
1.コドン
解 説  コドン解読法
2.mRNAにある読み枠
C 翻訳機構
1.リボソームとtRNA
2.翻訳の開始と伸長
3.アミノ酸連結反応:ペプチドの生成
D タンパク質の加工,輸送,分解
1.タンパク質の成熟
2.タンパク質の移動
POINT  タンパク質折りたたみ
3.不要タンパク質の分解
column  プリオンと脳細胞の死


20章 DNAのダイナミックな側面?組換え,損傷と修復,突然変異―
A DNAの組換え
1.相同組換え
疾患ノート  遺伝病と多因子疾患
Topics  組換えを利用して細胞から遺伝子を消し去る
2.非相同組換え
B DNAの損傷とその修復
1.DNA損傷の原因と種類
2.損傷を受けたDNAは修復される
疾患ノート 修復機能の欠損が原因の病気
こぼれ話 早期老化症の原因
C 突然変異
a.変異の種類と規模
b.変異原
解 説  DNA傷害剤,変異原と抗がん剤
column  子孫に遺伝しない突然変異:体細胞突然変異
解 説  突然変異と生物多様性,進化


21章 細胞のがん化
A がんについて
1.がんは最も重要な疾患
2.がんとは
疾患ノート イボ(疣)やコブ(瘤)はいずれ必ずがんになる?
B がん細胞の特徴
1.高い増殖能
2.変化した細胞特性
C がん化の原因
1.遺伝子の突然変異
2.発がん物質,発がん要因
疾患ノート ピロリ菌
D ウイルス発がん
1.がんウイルス
2. DNAがんウイルス
3. RNAがんウイルス
column  レトロウイルスの生活環
疾患ノート エイズとエイズウイルス  275
E がんにかかわる遺伝子
1.がん遺伝子
2.がん抑制のプロセスとがん抑制遺伝子
POINT  ヘテロ接合性消失
解 説  DNAがんウイルスはがん抑制遺伝子を抑える
F がん進展のプロセス
1.がんの悪性度と突然変異の積み重ね
こぼれ話 がんの芽は早くからできている?
2.組織でのがん組織進展


22章 分子生物学の応用
A DNA組換え技術
1.制限酵素とDNAリガーゼで組換えDNAをつくる
2.組換えDNAを細胞の中で増やす:クローニング
3.mRNAからつくったDNAを元にインスリンをつくる
POINT  遺伝子工学とタンパク質工学
解 説  細胞や個体にDNAを入れる
column  遺伝子導入動物
余 談  遺伝子組換え作物
B PCRと遺伝子診断
1.PCRの原理
解 説  電気泳動
2.PCRを応用した診断と検査
こぼれ話 ツタンカーメンの死因
column  DNA鑑定
C 再生医療
1.再生医療とは
2.万能細胞:ES細胞
3.遺伝子を使った人工的万能細胞:iPS細胞
こぼれ話 ヒト型ブタ?
D 遺伝子治療
1.遺伝子治療の目的
2.治療の実際と問題点
医療ノート RNA抗体とDNAワクチン

章末問題:学習内容の 再Check! の解答
和文索引
欧文索引