DNAの構造は遺伝のメカニズムを提供します

遺伝子は、細胞が分裂して二つの娘細胞を形成するたびに、次の世代に伝達するために正確にコピーされなければならない生物学的情報を運ぶ。 生物を特定するための情報をどのように化学的な形で運ぶことができ、それがどのように正確にコピーされるのかという2つの中心的な生物学的 DNA二重らせんの構造の発見は、両方の質問に対する答えをすぐに示唆し、それによって遺伝の問題を分子レベルで解決したため、20世紀の生物学のランドマークであった。 このセクションでは、これらの質問に対する答えを簡単に説明し、後続の章でそれらをより詳細に検討します。

DNAは、各鎖に沿ったヌクレオチドの順序または配列を介して情報をコードします。

DNAは、各鎖に沿ったヌクレオチドの順序または配列を 各塩基-A、C、T、またはG—は、DNAの化学構造における生物学的メッセージを綴る四文字のアルファベットの文字とみなすことができます。 第1章で見たように、生物はそれぞれのDNA分子が異なるヌクレオチド配列を持ち、その結果、異なる生物学的メッセージを運ぶため、互いに異なる。 しかし、ヌクレオチドアルファベットはどのようにメッセージを作るために使用され、彼らは何を綴るのですか？上記のように、DNAの構造が決定される前に、遺伝子にタンパク質を産生するための指示が含まれていることはよく知られていました。

したがって、DNAメッセージは何らかの形でタンパク質をコードする必要があります（図4-6）。 この関係は、タンパク質の化学的性質のために、すぐに問題を理解しやすくします。 第3章で議論されているように、その生物学的機能を担うタンパク質の特性は、その三次元構造によって決定され、その構造は、それが構成されているアミノ酸の直鎖配列によって順番に決定される。 従って遺伝子のヌクレオチドの線形順序は蛋白質のアミノ酸の線形順序からどうにかして綴らなければならない。 DNAの4文字のヌクレオチドのアルファベットとタンパク質の20文字のアミノ酸のアルファベット（遺伝コード）の間の正確な対応は、DNA構造から明らかではなく、二重らせんが発見されてからそれが解決されるまでに10年以上かかりました。 第6章では、細胞が遺伝子のヌクレオチド配列をタンパク質のアミノ酸配列に変換する遺伝子発現として知られるプロセスを精緻化する過程で、このコードを詳細に説明します。

図4-6

DNAに含まれる遺伝情報とタンパク質との関係。 生物のDNAの情報の完全なセットは、そのゲノムと呼ばれ、生物がこれまでに合成するすべてのタンパク質の情報を運びます。

生物のdnaの情報の完全なセットは、そのゲノムと呼ばれ、それは生物がこれまでに合成するすべてのタンパク質の情報を運びます。 （ゲノムという用語は、この情報を運ぶDNAを記述するためにも使用されます。）ゲノムに含まれる情報の量は驚異的です：例えば、典型的なヒト細胞は、DNAの2メートルが含まれています。 4文字のヌクレオチドアルファベットで書かれた、非常に小さなヒト遺伝子の塩基配列は、テキストのページの四分の一を占めている（図4-7）が、ヒトゲノムヌクレオチドの完全な配列は、この1つのサイズを千以上の本を埋めるであろう。 他の重大な情報に加えて、それは約30,000の明瞭な蛋白質のための指示を運ぶ。

図4-7

ヒトβ-グロビン遺伝子の塩基配列。 この遺伝子は、血液中の酸素を運ぶヘモグロビン分子の二つのタイプのサブユニットのいずれかのアミノ酸配列の情報を運ぶ。 別の遺伝子、α-グロビン（より。..各細胞分裂で、細胞は両方の娘細胞にそれを渡すためにそのゲノムをコピーしなければならない。 DNAの構造の発見はまた、このコピーを可能にする原理を明らかにした: DNAの各鎖は、そのパートナー鎖の塩基配列に正確に相補的であるヌクレオチドの配列を含むので、各鎖は、新しい相補鎖の合成のためのテンプレート、または 言い換えると、2本のDNA鎖をSとS’と指定すると、鎖Sは新しい鎖S’を作るための鋳型として機能し、鎖S’は新しい鎖Sを作るための鋳型として機能します(図4-8)。 したがって、DNAの遺伝情報は、鎖Sから鎖S’を分離する美しく単純なプロセスによって正確にコピーすることができ、分離された各鎖は、元のパートナーと同一

図4-8

それ自身の複製のためのテンプレートとしてのDNA。 ヌクレオチドAはTとのみ、GとCとのペアリングに成功するため、DNAの各鎖はその相補鎖中のヌクレオチドの配列を特定することができる。 このようにして、二重らせんDNAを正確にコピーすることができる。 （より多くの。..dna分子の各鎖が相補鎖を産生するための鋳型として作用する能力は、細胞がその遺伝子をその子孫に渡す前にコピーまたは複製することを可能にす 次の章では、この巨大なタスクを実行するためにセルが使用するエレガントな機械について説明します。