DNAの二重らせん構造を理解する
DNA 二重らせん。
アンドレイ・プロホロフ/ゲッティイメージズ
生物学では、「二重らせん」は、の構造を説明するために使用される用語です。 DNA . DNA 二重らせんは、デオキシリボ核酸の 2 つの螺旋鎖で構成されています。形は螺旋階段に似ています。 DNAは 核酸 窒素塩基 (アデニン、シトシン、グアニン、およびチミン)、5 炭素糖 (デオキシリボース)、およびリン酸分子で構成されています。 DNA のヌクレオチド塩基は階段の階段を表し、デオキシリボースとリン酸分子は階段の側面を形成します。
重要ポイント
- 二重らせんは、DNA の全体的な構造を表す生物学用語です。その二重らせんは、2 本のらせん状の DNA 鎖で構成されています。この二重らせん形状は、らせん階段として視覚化されることがよくあります。
- DNA のねじれは、細胞内の DNA と水を構成する分子間の親水性と疎水性の相互作用の結果です。
- 私たちの細胞における DNA の複製とタンパク質の合成はどちらも、DNA の二重らせん形状に依存しています。
- James Watson 博士、Francis Crick 博士、Rosalind Franklin 博士、Maurice Wilkins 博士は、DNA の構造を解明する上で重要な役割を果たしました。
DNAがねじれているのはなぜですか？
DNAがコイル状になっている 染色体 そしてぎゅっと詰め込まれた 核 私たちの 細胞 . DNA のねじれの側面は、DNA を構成する分子と水との間の相互作用の結果です。ねじれた階段のステップを構成する窒素ベースは、水素結合によって一緒に保持されます。アデニンはチミン (A-T) と結合し、グアニンはシトシン (G-C) と対になります。これらの窒素含有塩基は疎水性であり、水に対する親和性がないことを意味します。セル以来 細胞質 サイトゾルには水ベースの液体が含まれており、窒素ベースは細胞液との接触を避けたいと考えています。分子の糖リン酸骨格を形成する糖分子とリン酸分子は親水性です。つまり、水を好み、水に親和性があります。
DNA は、リン酸塩と糖骨格が外側にあり、液体と接触するように配置されていますが、窒素塩基は分子の内部にあります。窒素塩基が接触するのをさらに防ぐために 細胞 液体では、分子がねじれて、窒素塩基とリン酸鎖および糖鎖の間のスペースが減少します。二重らせんを形成する 2 本の DNA 鎖が逆平行であるという事実は、分子をねじるのにも役立ちます。逆平行とは、DNA 鎖が反対方向に走っていることを意味し、鎖がしっかりと結合することを保証します。これにより、液体がベース間に浸透する可能性が減少します。
DNA複製とタンパク質合成
DNA は転写および翻訳されてタンパク質を生成します。 ttsz / iStock /ゲッティイメージズプラス
二重らせん形状により、 DNA複製 と タンパク質合成 発生することが。これらのプロセスでは、ねじれた DNA がほどけて開いて、DNA のコピーを作成できるようになります。 DNA複製では、二重らせんがほどけ、分離された各鎖が新しい鎖の合成に使用されます。新しい鎖が形成されると、1 つの二重らせん DNA 分子から 2 つの二重らせん DNA 分子が形成されるまで、塩基が対になります。のプロセスには DNA 複製が必要です。 有糸分裂 と 減数分裂 発生することが。
タンパク質合成では、DNA分子は 転写された を生産する RNA メッセンジャー RNA (mRNA) として知られる DNA コードのバージョン。メッセンジャーRNA分子は、 翻訳済み 生産する タンパク質 . DNA 転写が行われるためには、DNA 二重らせんがほどけて、RNA ポリメラーゼと呼ばれる酵素が DNA を転写できるようにする必要があります。 RNAも核酸ですが、チミンの代わりに塩基ウラシルが含まれています。転写では、グアニンはシトシンとペアになり、アデニンはウラシルとペアになって RNA 転写物を形成します。転写後、DNA は閉じてねじれ、元の状態に戻ります。
DNA構造の発見
分子生物学シンポジウムでのフランシス・クリック博士とジェームズ・ワトソン博士。 テッド・シュピーゲル/寄稿者/ゲッティイメージズ
DNA の二重らせん構造の発見の功績は、James Watson に与えられました。 フランシス・クリック 、彼らの仕事に対してノーベル賞を受賞しました。 DNA の構造の決定は、他の多くの科学者の研究に部分的に基づいていました。 ロザリンド・フランクリン . Franklin と Maurice Wilkins は、X 線回折を使用して、DNA の構造に関する手がかりを確認しました。フランクリンが撮影した「写真 51」と名付けられた DNA の X 線回折写真は、DNA 結晶が X 線フィルム上で X 形状を形成することを示しました。らせん形状の分子は、このタイプの X 形状パターンを持ちます。フランクリンの X 線回折研究からの証拠を使用して、ワトソンとクリックは以前に提案された三重らせん DNA モデルを DNA の二重らせんモデルに修正しました。
生化学者アーウィン・チャーゴフによって発見された証拠は、ワトソンとクリックが DNA の塩基対を発見するのに役立ちました。 Chargoff は、DNA 中のアデニンの濃度がチミンの濃度に等しく、シトシンの濃度がグアニンに等しいことを証明しました。この情報により、ワトソンとクリックは、アデニンからチミンへの結合 (A-T) およびシトシンからグアニンへの結合 (C-G) が DNA のねじれた階段形状のステップを形成していることを突き止めることができました。糖リン酸骨格は、階段の側面を形成します。
ソース
- DNA の分子構造の発見—二重らせん。 ノーベル賞.org 、www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html。