遺伝子(DNA)生命の設計図

遺伝子

1:DNAと遺伝子

・DNAとは、ヌクレオチドが多数結合したもの。

・ヌクレオチドとは、糖の一種とリン酸と塩基が結合したもの。

・塩基とは、アデニン(A)、グアニン(G)、チミン(T)、シトシン(C)

の4種類があり、塩基が3つでひとつのアミノ酸を指定する暗号となります。

一つのタンパク質を合成するのに必要な塩基の並びが一つが遺伝子となります。

染色体は設計図の入れ物、DNAが設計図となります。

DNAはヌクレオチドという物質がたくさん結合した物質ですが、そのヌクレオチドは糖の一種とリン酸と塩基という三種の物質からなります。

このうち塩基にはアデニン(以下Aと略します。)とグアニン(以下Gと略します。)

チミン(以下Tと略します。)、シトシン(以下Cと略します。)という4種類がありこの塩基が3つ並び文字のような働きをします。

具体的には、塩基が3つで1つのアミノ酸を指定します。

アミノ酸とはタンパク質を構成する最小単位でアミノ酸がどのように並ぶかでタンパク質の種類や働きが決まります。

例えば、塩基がACGと並ぶとすると、システインというアミノ酸を指定する合図で塩基がACCと並ぶとトリプトファンという別のアミノ酸を指定する合図となります。

このようにたったひとつの塩基が違うだけでもアミノ酸の種類が異なり生じるタンパク質の種類が変わってきます。

遺伝子とは

遺伝子の本体はDNAで、DNAはヌクレオチドが結合したものです。

ヌクレオチドに含まれた塩基の配列が設計図となります。

塩基と遺伝子の関係は、塩基が3つでひとつのアミノ酸を指定して、そのアミノ酸がいくつか結合してひとつの遺伝子と考えられています。

このようにして生じたタンパク質が働き、遺伝による特徴を生じさせるのです。

DNAが設計図で、そこに書かれた3つの塩基の組み合わせで一つのアミノ酸になりその集合体が遺伝子となるわけです。

2:ゲノム

・相同染色体のそれぞれ1本づつを集めた1組をゲノムと言います。

・ヒトのゲノムには約30億個の塩基があるが、その全塩基配列が解明されようとしています。

・ヒトゲノムには、3万数千程度の遺伝子しか存在しません。

・ヒトとチンパンジーの塩基配列の違いは1.23%といわれています。

ゲノムとは、生命を維持するのに必要な最小限の染色体の1組

又はそこに含まれる全塩基という定義があります。

人間の細胞には、父からもらった染色体と母からもらった染色体が含まれているので同じ種類の染色体が2本ずつ入っています。

同じ種類の染色体には同じ形質に関する遺伝子が含まれています。

一方に目の遺伝子があれば、もう一方に目の遺伝子が含まれるといった具合です。

実際にはどちらかの遺伝子の働きによって目が作られるので最低限どちらか一方の染色体があれば目は出来るのです。

この相同染色体について、1本ずつ集めた1組の染色体をゲノムと言います。

遺伝子の構造

1:DNAの構造

DNAはヌクレオチドが多数結合した鎖が二本並び、らせん状をしてますがこれを二重らせん構造と呼びます。

そして、ヌクレオチドに含まれていた塩基同士が結合して二本の鎖を互いにつなぎ合わせています。

この時の塩基の結合には規則性があり、アデニン(A)の向かいにはチミン(T)、グアニン(G)の向かいにはシトシン(C)が結合しています。

このような構造は、1953年にワトソンとクリックらによって解明されました。

このDNAの構造解明があったからこそ、生物学の発展がありました。

2:DNAとRNAの違い

DNA:デオキシリボース:AGCT

RNA:リボース    :AGCU

DNAは核の中にありますが、タンパク質を合成するのは細胞質中のリボソームです。

つまり、核からタンパク質を合成するリボソームへ作ろうとしているタンパク質の情報を伝える必要があります。

この情報を運ぶ媒体がRNAという物質です。

RNAも糖とリン酸と塩基から成るヌクレオチドが結合したものですが糖の種類がDNAの場合とは少し違います。

DNAは、デオキシリボースという糖をもつ核酸なので正式にはデオキシリボ核酸と言います。

また、DNAに含まれる塩基は、アデニンA、グアニンG、シトシンC、チミンTの

4種類でしたが、RNAには、チミンTがなく、その代わりにウラシルUという別の塩基が含まれています。

3:タンパク質合成の過程

・第一段階 転写

DNAの塩基配列を写しとって伝令RNAを作る。

この過程を転写といいます。

・第二段階 翻訳

伝令RNAの塩基配列をもとに、運搬RNAがアミノ酸を運搬しアミノ酸同士が結合する。

4:コドン

伝令RNAの3つの塩基から成る暗号(コドン)には

翻訳を開始させる(開始コドン)や翻訳を終了させる(停止コドン)がある。

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