セントラルドグマ
遺伝情報の流れ
DNA→RNA→蛋白質→代謝などの生命活動
DNA→遺伝情報を記録した「設計図」
全部の「設計図」→ゲノム
複製されて子孫に伝えられる
RNA→「設計図」のコピー
蛋白質→生命活動を担う実体
「設計図」のコピーをもとに作られる
例外:逆転写酵素
レトロウイルスでは、RNAからDNAを合成
5版 p.513 4版 p.520
核酸の構造
リン酸
糖
糖
H3PO4
+
アミン塩基
アミン塩基
ヌクレオシド
糖の種類
5
O
HOH2C
OH
1
4
3
OH
2
OH
リボース
ribose
(RNA)
多くの
ヌクレオチド
糖
核酸
アミン塩基
ヌクレオチド
5
O
HOH2C
OH
1
4
3
OH
2
2-デオキシリボース
2-deoxyribose
5版 p.507
(DNA)
4版 p.513
核酸塩基
RNAの場合
ピリミジン塩基
NH2
DNAの場合
O
O
H3 C
N
N
NH
NH
N
ピリミジン
pyrimidine
N
H
O
N
H
シトシン
cytosine (C)
N
H
O
ウラシル
uracil (U)
O
チミン
thymine(T)
プリン塩基
NH2
N
N
H
N
N
プリン
purine
N
N
H
N
N
アデニン
adenine (A)
O
N
N
H
NH
N
グアニン
guanine (G)
NH2
5版 p.508
4版 p.514
核酸は美味しい
イノシン酸→昆布に多く含まれ、うまみ調味料の主成分の一つ
グアニル酸→しいたけのうまみ成分
プリン体→核酸の代謝産物
イノシン酸
尿酸として排出(鳥の糞)
溶解度低く,血中濃度が高くなると析出し,痛風を
引き起こす
プリン体低減ビール
味が淡白?
尿酸
ヌクレオシドとヌクレオチド
アミン塩基
アミン塩基
リン酸エステル
O
HOH2C
O
N
糖
1’
OH
-
5’
O P O H2C
O-
4’
3’
O
N
糖
1’
OH
Y
ヌクレオシド
Y
2’
ヌクレオチド
Y=OH:リボース
Y=H :2-デオキシリボース
リボヌクレオチド(RNAを構成)
NH2
N
-O
P
N
アデニン
O
N
N
N
O
O
O
N
O
-O
O-
P
O
NH2
グアニン
O
OH
OH
アデノシン5’-リン酸
OH
グアノシン5’-リン酸
NH2
N
N
O
P
N
OOH
-O
NH
O
O
NH
シトシン
O
-O
O
N
O
P
O
ウラシル
O
O
O-
OOH
OH
OH
OH
5版 p.509
シチジン5’-リン酸
ウリジン5’-リン酸
4版 p.515
http://www.shiseido.co.jp/adeno/product/index.htm
デオキシリボヌクレオチド(DNAを構成)
NH2
N
-O
P
N
N
N
O
O
N
-O
O
N
O
アデニン
O
O-
P
NH2
O
-
O
OH
2’-デオキシアデノシン5’-リン酸
2’-デオキシグアノシン5’-リン酸
O
NH2
H3C
N
N
O
P
N
グアニン
O
OH
-O
NH
シトシン
O
OOH
2’-デオキシシチジン5’-リン酸
N
O
O
-O
O
NH
P
O
チミン
O
O
OOH
5版 p.509
2’-デオキシチミジン5’-リン酸 4版 p.515
DNAとRNA
DNA (deoxyribonucleic acid)
主に核に存在
非常に長い
大腸菌のDNA: 4.7×106 bp (~1.6mm)
ヒトのDNA: 3.2×109 bp (~12cm/染色体→全部で46本)
RNA (ribonucleic acid)
主に核外に存在
比較的短い(数百~数千bp)
5版 p.508
4版 p.514
DNAの構造
↑
5’末端
リン酸
糖
5’位
-O
P
O
H2C
塩基
リン酸
O
P
リン酸ジエステル結合
O
塩基
リン酸
糖
O
O
3’位
糖
塩基
O
O-
H2C
塩基
3’末端
↓
塩基
O
O
5版 p.511
4版 p.516
塩基対
5版 p.510
AとT,GとCはDNA中に同量存在
4版 p.518
→A-T(U)、G-C が塩基対を形成する
→「相補的」 DNAが複製し、情報を伝達できるゆえん
H
O
N
N
H
N
H
N
N
糖
GC 塩基対のほうが
AT(AU)塩基対より安定
→ GC塩基対 の比率(GC含量)
が多いほど熱に対して安定
→融解温度が高くなる
N
N
N
水素結合3本
H
O
H
糖
C(シトシン)
(グアニン)G
RNAの場合
H
H
N
N
N
N
糖
N
N
CH3
O
H
N
H
N
水素結合2本
(アデニン)A
N
N
N
O
糖
T(チミン)
糖
O
H
H
N
N
水素結合2本
(アデニン)A
N
O
糖
U(ウラシル)
DNAの二重らせん http://www.nig.ac.jp/museum/genetic/genetic.html
↑
5’末端
↑
3’末端
リン酸
糖
T:::A
リン酸
糖
A:::T
リン酸
3’末端
↓
糖
Major groove
12Å
糖
リン酸
リン酸
糖
糖
リン酸
G:::C
20Å
糖
リン酸
G:::C
Minor groove
6Å
糖
リン酸
5’末端
↓
5版 p.512 4版 p.519
34Å
インターカレート
ダイオキシン
↓
発癌
エチジウムブロマイド
5版 p.511 4版 p.518
問題16・10
5’-G-G-C-T-A-A-T-C-C-G-T-3’
3’-C-C-G-A-T-T-A-G-G-C-A-5’
5版 p.513 4版 p.519(問題16・11)
DNAの半保存的複製
遺伝情報を正確に複製し、2本にふえる
5’-T-C-A-G-C-T-G-G-C-T-G-A-A-C-G-C-G-T-T-3’
:: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: ::
3’-A-G-T-C-G-A-C-C-G-A-C-T-T-G-C-G-C-A-A-5’
もとのDNA
5’-T-C-A-G-C-T-G-G-C-T-G-A-A-C-G-C-G-T-T-3’
: : : : : : : : : : : : : : : : : : :
3’-A-G-T-C-G-A-C-C-G-A-C-T-T-G-C-G-C-A-A-5’
新しく合成
新しく合成
もとのDNA
→A-T,G-C が塩基対を形成し「相補的」 であることが
DNAの複製を可能にしている
5版 p.513 4版 p.520
DNAの半保存的複製
古い鎖
古い鎖
古い鎖
新しい鎖
新しい鎖
古い鎖
5版 p.513 4版 p.520
DNAの複製
5’-T-C-A-G-C-T-G-G-C-T-G-A-A-C-G-C-G-T-T-3’
: : : : : : : : : : : : : : : : : : :
3’-A-G-T-C-G-A-C-C-G-A-C-T-T-G-C-G-C-A-A-5’
プライマー
-T-G-G-C-T-G-A-A-C-G-C-G-T-T-3’
5’-T-C-A-G-C-T-G-G-C-T-G-A-A-C-G-C-G-T-T-3’
5’-U-C-A-G-C
-3’
5’-T-C-A-G-C
: : : : : : : : : : : : : : : : : : :
3’-A-G-T-C-G-A-C-C-G-A-C-T-T-G-C-G-C-A-A-5’
一本鎖DNAのみでは複製できない
→短い相補的なRNA(プライマー)がまず合成され,
その3’末端から相補鎖を伸長させていく
プライマーからの合成は複数から起こる
→できたDNA断片 岡崎フラグメント
5版 p.514 4版 p.521
DNAの複製機構
5’ → 3’ の方向 鋳型一本鎖と部分的二本鎖が必要
DNAポリメラーゼによる重合反応
材料→dNTPs 高エネルギーリン酸結合をもつ
↑
↑
5’末端
dGTP 3’末端
-O
P
O
O
O
C
H2C
OH
O
-
O
O
O
-O
P
O P O P O-
H2C O P
G
O
-
O
-
O
O
O
O
C
H2C
HO
CH2
G
O
O
O
3’末端
O
O
O
O-
P
O
T
H2C
..
:OH
A
O
-O
O
3’末端
↓ 鋳型DNA鎖
O
O
P
H2C
O
O
H2C
P
O
-
O
T
O
A
P
O
H2C
O
-O P
O
O
5’末端
↓
O-
5版 p.514 4版 p.521
O
RNA
mRNA
DNA(設計図)のコピー
DNAの配列をそのままうつしとる
tRNA
リボソームにアミノ酸を運搬する
rRNA
リボソームの構成成分
5版 p.514 4版 p.522
転写
5’ → 3’ の方向
RNAポリメラーゼによる
材料→ NTPs 高エネルギーリン酸結合をもつ
5’-T-C-A-G-C-T-G-G-C-T-G-A-A-C-G-C-G-T-T-3’センス鎖
: : : : : : : : : : : : : : : : : : :
3’-A-G-T-C-G-A-C-C-G-A-C-T-T-G-C-G-C-A-A-5’アンチセンス鎖
5’-U-C-A-G-C-U-G-G-C-U-G-A-A-C-G-C-G-U-U-3’mRNA
: : : : : : : : : : : : : : : : : : :
3’-A-G-T-C-G-A-C-C-G-A-C-T-T-G-C-G-C-A-A-5’アンチセンス鎖
遺伝子を含む鎖→センス鎖
その相補鎖→アンチセンス鎖
アンチセンス鎖を鋳型としてmRNAが転写される
→DNAのセンス鎖と同じ配列
転写の開始:プロモーターを目印
転写の終結:ターミネーターを目印
5版 p.515 4版 p.522
問題16・12, 13
5’-G-A-T-T-A-C-C-G-T-A-3’
3’-C-U-A-A-U-G-G-C-A-U-5’
5’-U-U-C-G-C-A-G-A-G-U-3’
3’-A-A-G-C-G-T-C-T-C-A-5’
5版 p.516 4版 p.523(問題16・13.14)
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