核酸：構造、機能、種類および例

核酸 の4つの主要なカテゴリの1つを表します 生体分子、細胞を構成する物質です。 その他は、タンパク質、炭水化物、脂質（または脂肪）です。

を含む核酸 DNA（デオキシリボ核酸） そして RNA（リボ核酸）、他の3つの生体分子とは異なり、親生物にエネルギーを供給するために代謝することはできません。

（そのため、栄養情報ラベルに「核酸」が表示されていません。）

DNAとRNAの機能は遺伝情報を保存することです。 あなた自身のDNAの完全なコピーはあなたの体のほとんどすべての細胞の核にあり、このDNAの集合体を作ります–と呼ばれます 染色体 この文脈では–むしろラップトップコンピュータのハードドライブのように。

このスキームでは、 メッセンジャーRNA 1つのタンパク質製品のみのコード化された命令が含まれている（つまり、単一の遺伝子が含まれている）ため、単一の重要なファイルを含む「サムドライブ」のようなものです。

DNAとRNAは非常に密接に関連しています。 DNAの水素原子（–H）を、に結合しているヒドロキシル基（–OH）に1回置換します。 RNAの対応する炭素原子は、2つの間の全体的な化学的および構造的な違いを説明します 核酸。

ご覧のとおり、化学でよくあることですが、原子レベルでの小さな違いのように見えることは、明白で深刻な実際的な結果をもたらします。

核酸はヌクレオチドで構成されています。ヌクレオチドは、それ自体が3つの異なる化学グループで構成される物質です。 ペントースシュガー、1〜3 リン酸基 と 核酸塩基.

RNAのペントース糖はリボースですが、DNAのペントース糖はデオキシリボースです。 また、核酸では、ヌクレオチドは1つのリン酸基しか持っていません。 複数のリン酸基を誇るよく知られたヌクレオチドの一例は次のとおりです。 ATP、またはアデノシン三リン酸. ADP （アデノシン二リン酸）は、ATPが行うのと同じプロセスの多くに参加します。

DNAの単一分子は 非常に長い 染色体全体の長さまで伸びることができます。 RNA分子はDNA分子よりもサイズがはるかに制限されていますが、それでも高分子としての資格があります。

リボース （RNAの糖）には、糖に含まれる5つの炭素のうち4つを含む5つの原子の環があります。 他の3つはヒドロキシル（-OH）基で占められ、1つは水素原子で、もう1つはヒドロキシメチル（-CH2OH）基で占められています。

の唯一の違い デオキシリボース （DNAの糖）は、3つのヒドロキシル基の1つ（2炭素位置にあるもの）がなくなり、水素原子に置き換わったことです。

また、DNAとRNAの両方に、4つの可能な窒素塩基の1つが含まれるヌクレオチドがありますが、これらは2つの核酸間でわずかに異なります。 DNAは、アデニン（A）、シトシン（C）、グアニン（G）、およびチミンを特徴としています。 一方、RNAにはA、C、Gがありますが ウラシル（U） チミンの代わりに。

DNAとRNAの機能の違いのほとんどは、細胞内でのそれらの著しく異なる役割に関連しています。 DNAは、生殖だけでなく日常生活の活動など、生きるための遺伝暗号が保存されている場所です。

RNA、または少なくともmRNAは、同じ情報を収集し、それをリボソームに運ぶ役割を果たします 前述の代謝の実行を可能にするタンパク質が構築されている核の外側 活動。

核酸の塩基配列は、その特定のメッセージが運ばれる場所であり、窒素 したがって、基地は同じ種の動物の違いに最終的に責任があると言うことができます–それは は、 同じ特性の異なる症状 （例：目の色、体毛のパターン）。

核酸の2つの塩基（AとG）はプリンであり、2つ（DNAのCとT）です。 RNA中のCとU）はピリミジンです。 プリン分子には2つの融合環が含まれていますが、ピリミジンには1つしかなく、一般に小さくなっています。 すぐにわかるように、DNA分子は 二本鎖 間の結合のため ヌクレオチド 隣接するストランドで。

2つのプリンはスペースを取りすぎるため、プリン塩基はピリミジン塩基とのみ結合できます。 鎖と2つのピリミジンの間が少なすぎて、プリンとピリミジンの組み合わせがちょうどいい サイズ。

しかし、実際にはこれよりも厳密に制御されています。核酸では、 Aにのみ結合T (またはU RNA）、一方 CはGにのみ結合します.

DNA分子の完全な説明 二本鎖らせん 1953年にジェームズワトソンとフランシスクリックによって最終的にデュオにノーベル賞を受賞しましたが、 この成果に至るまでの数年間のロザリンド・フランクリンは、ペアの成功に貢献し、しばしば控えめに述べられています。 歴史書。

本来は、 DNAはらせんとして存在します これは、含まれている特定の分子のセットにとって最もエネルギー的に有利な形式であるためです。

DNA分子の側鎖、塩基、およびその他の部分は、電気化学的アトラクションと電気化学的アトラクションの適切なブレンドを経験します 分子が2つのスパイラルの形で最も「快適」になるように反発し、織り交ぜられたスパイラルスタイルのように互いにわずかにオフセットします。 階段。

DNA鎖は、リン酸基と糖残基が交互になっており、糖部分の異なる部分に核酸塩基が結合しています。 DNAまたはRNA鎖は、あるヌクレオチドのリン酸基と次のヌクレオチドの糖残基の間に形成された水素結合のおかげで伸長します。

具体的には、入ってくるヌクレオチドの5番目の炭素（しばしば5 'と書かれている）のリン酸が結合している 成長するポリヌクレオチド（小さな核酸）の3番目の炭素（または3 '）のヒドロキシル基の代わりに 酸）。 これはとして知られています ホスホジエステル結合.

一方、A塩基を持つヌクレオチドはすべて、DNAにT塩基を持つヌクレオチド、RNAにU塩基を持つヌクレオチドと並んでいます。 Cは両方でGと一意にペアになります。

DNA分子の2本の鎖は 補完的 お互いに、 なぜなら、一方の塩基配列は、核酸分子が観察する単純な塩基対形成スキームのおかげで、もう一方の塩基配列を使用して決定できるからです。

前述のように、RNAは化学レベルでDNAと非常によく似ており、4つのうち1つの窒素塩基だけが異なり、RNAの糖には1つの「余分な」酸素原子があります。 明らかに、これらの一見些細な違いは、生体分子間で実質的に異なる挙動を保証するのに十分です。

特に、RNAは 一本鎖. つまり、この核酸の文脈で使用される「相補鎖」という用語は表示されません。 ただし、同じRNA鎖の異なる部分は互いに相互作用する可能性があります。つまり、RNAの形状は実際にはDNAの形状（常に二重らせん）よりも大きく異なります。 したがって、RNAにはさまざまな種類があります。

• mRNA、またはメッセンジャーRNAは、相補的な塩基対を使用して、リボソームへの転写中にDNAが与えるメッセージを伝達し、そこでそのメッセージがタンパク質合成に翻訳されます。 転写については、以下で詳しく説明します。
• rRNA、またはリボソームRNAは、タンパク質合成に関与する細胞内の構造であるリボソームの塊のかなりの部分を構成します。 リボソームの残りの部分はタンパク質で構成されています。
• tRNA、または転移RNAは、成長するポリペプチド鎖に向かうアミノ酸をタンパク質が組み立てられる場所にシャトルすることにより、翻訳において重要な役割を果たします。 自然界には20のアミノ酸があり、それぞれに独自のtRNAがあります。
  

塩基配列AAATCGGCATTAを持つ核酸の鎖が提示されていると想像してみてください。 この情報だけに基づいて、2つのことをすばやく結論付けることができるはずです。

1つは、チミン（T）の存在から明らかなように、これはRNAではなくDNAであるということです。 あなたが言うことができる2番目のことは、このDNA分子の相補鎖が塩基配列TTTAGCCGTAATを持っているということです。

また、RNA転写を受けるDNAのこの鎖から生じるmRNA鎖を確信することができます。 それは同じだろう 塩基の配列 として 相補的DNA鎖、チミン（T）のインスタンスがウラシル（U）に置き換えられています。

これは、テンプレート鎖から作られた鎖が そのストランドの複製ではなく、 しかし、その補体またはRNAの同等物。

DNA分子がそれ自体のコピーを作成するためには、二重らせんの2本の鎖がコピーの近くで分離する必要があります。 これは、各鎖が別々にコピー（複製）され、酵素やその他の分子が関与するためです。 DNA複製 二重らせんでは提供されない、相互作用する余地が必要です。 したがって、2本の鎖は物理的に分離され、DNAは 変性.

分離されたDNAの各鎖は、それ自体に相補的な新しい鎖を作り、それに結合したままになります。 したがって、ある意味で、新しい二本鎖分子はそれぞれその親と何ら変わりはありません。 化学的に、彼らは持っています 同じ分子組成. しかし、各二重らせんのストランドの1つは真新しいものであり、もう1つは複製自体から残っています。

DNA複製が分離された相補鎖に沿って同時に起こる場合、新しい鎖の合成は実際には反対方向に起こります。 一方では、新しい鎖は、変性するにつれてDNAが「解凍」される方向に成長するだけです。

しかし一方で、新しいDNAの小さな断片が合成されます 離れて ストランド分離の方向から。 これらは岡崎フラグメントと呼ばれ、一定の長さに達した後、酵素によって結合されます。 これらの2つの新しいDNA鎖は 逆平行 お互いに。

RNA転写 DNA複製を開始するには、DNA鎖のペアリングを解除する必要があるという点で、DNA複製に似ています。 mRNAは、酵素RNAポリメラーゼによるRNAヌクレオチドの連続的な付加によってDNAテンプレートに沿って作成されます。

DNAから作成されたRNAのこの最初の転写物は、私たちが呼ぶものを作成します プレmRNA. このプレmRNA鎖には両方が含まれています イントロンとエクソン. イントロンとエクソンは、遺伝子産物の一部をコードする、またはコードしないDNA / RNA内のセクションです。

イントロン 非コーディングセクションです（「interferingセクション "）while エクソン コーディングセクションです（「ex押されたセクション」）。

このmRNAの鎖が核を離れてタンパク質に翻訳される前に、核内の酵素が切り出され、イントロンはその特定の遺伝子の何もコードしていないためです。 次に、酵素が残りのイントロン配列を接続して、最終的なmRNA鎖を生成します。

1つのmRNA鎖には通常、下流の1つの固有のタンパク質を組み立てるために必要な塩基配列が正確に含まれています。 翻訳 プロセス、つまり、1つのmRNA分子が通常1つの情報を運ぶことを意味します 遺伝子. 遺伝子は、特定のタンパク質産物をコードするDNA配列です。

転写が完了すると、mRNA鎖は核膜の細孔を通って核から排出されます。 （RNA分子は大きすぎて、水や他の小分子と同様に、核膜を介して単純に拡散することはできません）。 次に、 リボソーム 細胞質内または特定の細胞小器官内、および タンパク質合成 開始されます。

核酸は燃料として代謝することはできませんが、非常に小さな分子から作成することも、完全な形から非常に小さな部分に分解することもできます。 ヌクレオチドは、ヌクレオチドからリン酸基を差し引いたものであるヌクレオシドから、多くの場合同化反応によって合成されます（つまり、ヌクレオシドはリボース糖と核酸塩基です）。

DNAとRNAも分解される可能性があります：ヌクレオチドからヌクレオシド、次に窒素塩基、そして最終的には尿酸へ。

核酸の分解は 健康全般. たとえば、プリンを分解できないことは痛風に関連しています。痛風は、これらの場所に尿酸結晶が沈着するため、関節の一部に影響を与える痛みを伴う病気です。