DNAヌクレオチド：それらが何であるか、特徴と機能

1990 年に 30 億ドルの予算で開始されたヒトゲノムプロジェクトは、世界的な目標を設定しました。 DNA を生成する化学塩基をマッピングし、種のゲノムに存在するすべての遺伝子を特定する人間。配列決定は、13 年後の 2003 年に完了しました。

この巨大な分子および遺伝学的研究のおかげで、現在、ヒトゲノムには約 30 億の塩基対と 20,000 ～ 25,000 の遺伝子が含まれていることがわかっています。それでも、私たちの細胞のそれぞれにコード化されている遺伝情報の各セクションの機能は知られていないため、まだ説明されていないことがたくさんあります.

科学者が調査するにつれて、一般の人々は遺伝学とは何か、遺伝と私たちのそれぞれの機能を組織化してコード化する分子のアルファベットを研究する科学重要。肉眼では見えませんが、すべての生命体は遺伝子のおかげです。一から学ばないと知識は身につかないので、今回ご紹介するのは 私たちの存在をコードする基本構造: DNA ヌクレオチド.

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ヌクレオチドとは何？

ヌクレオチドは次のように定義されます。 ヌクレオシド (ペントース + 窒素含有塩基) とリン酸基の共有結合によって形成される有機分子.

ヌクレオチドの配列は、それ自体が遺伝語です。その順序は、細胞機構によるタンパク質の合成、したがって生物の代謝をコード化するからです。しかし、先を行くのはやめましょう。まず、このユニークな分子を生み出す各部分に焦点を当てます.

1. ペントース

ペントースは単糖類であり、5 つの炭素原子の鎖によって形成される単純な炭水化物 (糖) です。 明確な構造的機能を果たします。ペントースは、RNA の基本構造であるリボヌクレオシドを生成するリボースである可能性があります。一方、リボースが酸素原子を失うと、DNA の主要構造であるデオキシリボヌクレオシドの一部であるペントースであるデオキシリボースが生じます。

2. 窒素塩基

前に述べたように、ペントースと窒素含有塩基はリボヌクレオシドまたはデオキシリボヌクレオシドを生成しますが、塩基とは何ですか? 窒素塩基は、2 つ以上の窒素原子を含む環状有機化合物です。それらの中で それらがその一部であるヌクレオチドのそれぞれに特定の名前を与えるので、遺伝暗号への鍵が見つかります. これらの複素環式化合物には 3 種類あります。

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プリン窒素塩基: アデニン (A) およびグアニン (G)。どちらも DNA と RNA の両方の一部です。ピリミジン窒素塩基: シトシン (C)、チミン (T) およびウラシル (U)。チミンは DNA に固有のものであり、ウラシルは RNA に固有のものです。

イソアロキサシン窒素塩基：フラビン（F）。それは DNA や RNA の一部ではありませんが、他のプロセスを実行します。

したがって、ヌクレオチドにチミン塩基が含まれている場合、それは直接 (T) と呼ばれます。窒素塩基は、人生のある時点で黒板や有益な科学資料で見たことのある配列に名前を付けるものです. 例えば、 GATTACA は 7 ヌクレオチドの DNA シーケンスの例で、それぞれに名前の由来となっている塩基があります。.

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3. リン酸基

グリコシド結合によって塩基A、G、C、およびTの1つに結合しているペントースについて説明したので、すでに完全なヌクレオシドがあります. これで、ヌクレオチド全体を持つために必要な化合物は 1 つだけになりました: リン酸基です。

リン酸基は 四面体配置で4つの同一の酸素原子に囲まれた中央のリン(P)原子で構成される多原子イオン. この原子の組み合わせは、DNA や RNA のヌクレオチドの一部であるだけでなく、化学エネルギー (ATP) を輸送するヌクレオチドの一部でもあるため、生命にとって不可欠です。

ヌクレオチド：ヌクレオシド（塩基＋ペントース）＋リン酸基

DNAヌクレオチドによる生命の解読

これらの化学情報はすべて素晴らしいものですが、どのように実践に移すのでしょうか? まず第一に、それを考慮に入れる必要があります 3つのコーディングヌクレオチドごとに異なるフレーズが形成され、タンパク質を生成するアセンブリのそれぞれに関する情報が提供されます. 例を見てみましょう：

ATT：アデニン、チミン、チミン
ACT：アデニン、シトシン、チミン
ATA：アデニン、チミン、アデニン

細胞の DNA 核にコードされているこれらの 3 つのヌクレオチド配列には、タンパク質合成に使用される20個のアミノ酸の1つであるアミノ酸イソロイシンを組み立てる機能的。イソロイシンを組み立てるのに 3 つの配列が必要であるということではなく、3 つの配列はすべてこのアミノ酸をコードしているため (冗長性)、交換可能であることを明確にします。

ここではあまり関係のないプロセスを経て、 細胞機構は転写と呼ばれるプロセスを実行し、それによってこれらの DNA ヌクレオチドトリプレットが RNA に翻訳されます。. 窒素ベースのチミンは RNA の一部ではないため、各 (T) は (U) に置き換える必要があります。したがって、これらのヌクレオチドトリプレットは次のようになります。

細胞がイソロイシンを必要とする場合、これら 3 つのトリプレット (現在はコドンと呼ばれる) のいずれかで転写された RNA が細胞核からそのサイトゾルのリボソームで、その時点で構築されているタンパク質にアミノ酸イソロイシンを統合する命令が与えられます.

窒素塩基に基づくこのヌクレオチド言語を通じて、合計 64 のコドンを生成できます。、生物のタンパク質を構築するために必要な20個のアミノ酸をコードしています. まれな場合を除いて、各アミノ酸は 2、3、4、または 6 つの異なるコドンによってコードされている可能性があることに注意してください。たとえば、前に見たイソロイシンの場合、3 つの可能なヌクレオチドの組み合わせが有効です。

タンパク質は通常、100 ～ 300 個のアミノ酸で構成されています。. したがって、それらの 100 で構成されるタンパク質は、計算を行うと、300 個のコドン (塩基の各トリプレット) によってコード化されます。アミノ酸に反応することを思い出してください)。これは、ゲノムに存在する 300 の DNA ヌクレオチドの翻訳の産物になります。細胞。

簡単な説明

この突然の説明に少し目まいがすることは承知していますが、以下に提示する類推により、DNA ヌクレオチドの機能は、水。

細胞の核の中の DNA は、本でいっぱいの巨大な図書館として見なければなりません。. それぞれの本は遺伝子であり、特定の目的のために配列されたヌクレオチドである約 150 文字 (人間の場合) を含んでいます。したがって、これらのヌクレオチド文字の 3 つごとに短いフレーズが形成されます。

この場合、たゆまぬ司書 細胞の RNA ポリメラーゼ酵素は、本の 1 つの言葉を有形の素材に変換しようとしています。. さて、これは特定の本、特定のフレーズを探すことを担当し、単語を開始できないためページの (DNA をコアから移動することはできません)、関連する情報を独自の形式にコピーします。ノート。

「コピーされたフレーズ」は、DNA ヌクレオチドが RNA ヌクレオチドに変換されたもの、つまりコドンにすぎません。この情報が転写されると (転写)、機械は各単語に含まれる情報を適切に組み立てる準備が整います。これらはリボソームであり、特定の順序でアミノ酸配列からタンパク質が合成される場所です。その方が簡単ですよね？

概要

お気づきかもしれませんが、DNA によってコード化された複雑なプロセスを説明することは、それらを理解することと同じくらい複雑です。それでも、このすべての用語の集合体の具体的なアイデアを保持してもらいたい場合、これは次のとおりです。 生物のDNAに存在するヌクレオチドの順序は、タンパク質の正しい合成をコードしています、これはさまざまな代謝プロセスに変換され、私たちを定義する体の各部分に変換されます。これは、ほとんどすべての組織の乾燥重量の 50% を占めるためです。

このように、細胞メカニズムを介した DNA (遺伝子型) の発現が、私たちの形質を生み出します。外部（表現型）、私たちを個人的に、そして私たち自身にする特徴種族。巨大な現象の説明は、はるかに小さなものの理解にある場合があります。

参考文献:

核酸、バレンシア大学。
遺伝子コード、国立ヒトゲノム研究所 (NIH)。
フォックス・ケラー、E. v。と。 L. Y. N. (2005). 塩基配列からシステム生物学まで。科学、（077）。
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