核酸 - 構造と機能
DNA と RNA について知っておくべきこと
DNAは重要な核酸です。 KTSDESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY/ゲッティイメージズ
の 核酸 重要です 生体高分子 すべての生物に見られ、コード化、転送、および表現する機能を果たします 遺伝子 .これらの大きな 分子 は、体内で最初に同定されたため、核酸と呼ばれます。 細胞核 、しかし、それらはまた見られます ミトコンドリア と 葉緑体 細菌やウイルスだけでなく。 2 つの主要な核酸はデオキシリボ核酸 ( DNA ) とリボ核酸 ( RNA ）。
細胞内の DNA と RNA
DNA と RNA の比較。 クリップ
DNA は、生物の遺伝情報をエンコードする細胞の核に見られる染色体に組織化された二本鎖分子です。細胞が分裂すると、この遺伝暗号のコピーが新しい細胞に渡されます。遺伝暗号のコピーは呼ばれます レプリケーション .
RNA は、DNA を補完または「一致」させることができる一本鎖分子です。メッセンジャー RNA または mRNA と呼ばれる RNA の一種は、DNA を読み取り、そのコピーを作成します。 転写と呼ばれるプロセス . mRNA はこのコピーを核から細胞質内のリボソームに運びます。ここでトランスファー RNA または tRNA がアミノ酸をコードに一致させ、最終的にはタンパク質を形成します。 翻訳と呼ばれるプロセス .
核酸のヌクレオチド
DNA は、2 つの糖リン酸骨格とヌクレオチド塩基で構成されています。グアニン、シトシン、チミン、アデニンの 4 つの異なる塩基があります。 DNA には、体の遺伝情報をコードする遺伝子と呼ばれるセクションが含まれています。 アルフレッド・パシエカ/科学写真図書館/ゲッティイメージズ
DNA と RNA はどちらも、ヌクレオチドと呼ばれるモノマーで構成されるポリマーです。各ヌクレオチドは次の 3 つの部分で構成されます。
- 窒素ベース
- 五炭糖（ペントース糖）
- リン酸基 (PO43-)
DNA と RNA では塩基と糖が異なりますが、すべてのヌクレオチドは同じメカニズムを使用して結合します。糖の第一炭素または最初の炭素が塩基に結合します。糖の5番目の炭素はリン酸基に結合します。ヌクレオチドが互いに結合して DNA または RNA を形成するとき、一方のヌクレオチドのリン酸が他方のヌクレオチドの糖の 3 炭素に結合し、いわゆる核酸の糖-リン酸骨格を形成します。ヌクレオチド間の結合はホスホジエステル結合と呼ばれます。
DNA の構造
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DNA と RNA はどちらも、塩基、ペントース糖、およびリン酸基を使用して作られていますが、窒素含有塩基と糖は 2 つの高分子で同じではありません。
DNAはアデニン、チミン、グアニン、シトシンという塩基を使って作られます。塩基は非常に特殊な方法で互いに結合します。アデニンとチミンは結合し (A-T)、シトシンとグアニンは結合します (G-C)。ペントース糖は 2'-デオキシリボースです。
RNA は、塩基アデニン、ウラシル、グアニン、およびシトシンを使用して作られます。塩基対は、アデニンがウラシルに結合し (A-U)、グアニンがシトシンに結合する (G-C) ことを除いて、同じ方法で形成されます。砂糖はリボースです。どの塩基が互いに対になっているかを覚える簡単な方法の 1 つは、文字の形を見ることです。 CとGはどちらもアルファベットの曲がった文字です。 A と T は、どちらも直線が交差してできた文字です。アルファベットを暗唱するときに U が T の後に続くことを思い出せば、U が T に対応していることを思い出すことができます。
アデニン、グアニン、チミンはプリン塩基と呼ばれます。それらは二環式分子であり、2 つの環で構成されていることを意味します。シトシンとチミンはピリミジン塩基と呼ばれます。ピリミジン塩基は、単環または複素環式アミンで構成されています。
命名法と歴史
DNAは最大の天然分子かもしれません。 イアン・カミング/ゲッティイメージズ
19 世紀から 20 世紀にかけてのかなりの研究により、核酸の性質と組成が理解されるようになりました。
- 1869年、フリードリック・ミーシャーが発見した ヌクレイン 真核細胞で。ヌクレインは核内にある物質で、主に核酸、タンパク質、リン酸で構成されています。
- 1889 年、リチャード アルトマンはヌクレインの化学的性質を調査しました。彼はそれが酸のように振る舞うことを発見したので、材料の名前が変更されました 核酸 .核酸は、DNAとRNAの両方を指します。
- 1938 年、DNA の最初の X 線回折パターンがアストベリーとベルによって発表されました。
- 1953 年、ワトソンとクリックは DNA の構造を説明しました。
真核生物で発見されましたが、時間の経過とともに科学者は、細胞が核酸を保有するために核を持っている必要がないことに気付きました。すべての真の細胞 (植物、動物、菌類など) には、DNA と RNA の両方が含まれています。例外は、ヒト赤血球などの一部の成熟細胞です。ウイルスは DNA または RNA のいずれかを持っていますが、両方の分子を持っていることはめったにありません。ほとんどの DNA は二本鎖で、ほとんどの RNA は一本鎖ですが、例外もあります。ウイルスには一本鎖DNAと二本鎖RNAが存在します。 3本鎖や4本鎖の核酸も発見！