• 生物学の知識0の人にもDNA・RNA・タンパク質の関係を5分で分るように説明してみる

    現在も進行形で進んでいる原発からの放射性物質汚染の問題やTPP関連で取りざたされているGMO(遺伝子組み換え生物)を始め、健康に関する社会問題の意味を正確に理解するためにも基本的な生物学の知識は欠かせません。しかし、本当に基礎の基礎のエッセンスを分かりやすく教えているサイトが簡単には見つからなかったので自分でまとめてみました。生物学の事を少し知りたいけど今さら人に聞けない方や、友達・知り合いに生物学の基本をサクッと説明したい
    方などのお役に立てれば幸いです。

    注意:分りやすさを優先するために細部は幾分はしょっていますが本質的な間違いは無いと思います。短縮リンク繋がっていませんが、全部Wikipedia日本語版を指してますのでGoogleで検索すればすぐに見つかります。分かりにくい部分がありましたらコメントやTwitterで質問していただければ、時間があれば補足いたしますのでよろしくお願いいたします。
    by rio_air27
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  • rio_air27
    そろそろ高校で基本的な分子生物学は必習にすべきだと思う・・・。DNA>RNA>たんぱく質(酵素)が何なのか分かっていない人が多すぎる。放射線に限らず有害物質が体にどう悪影響を与えるのかを説明する時にここを知っておいてもらわないと説明が非常に難しい。
  • rio_air27
    なにか分子生物学の基礎を学ぶのに良いサイトが無いか見てみたけど本質的でコンパクトで分かりやすいのが見当たらない。書籍であればお勧めは利根川進の「精神と物質」http://t.co/J8XDFaC0 や高校の生物の教科書。(特に前者は研究者志望の中高大生は必読。)
  • rio_air27
    (続き)前に挙げた二つは、私が分子生物学どころか生物学の予備知識はDNA=遺伝子?くらいのところから読んでも理解できたので初心者でも分かりやすいと思う。どちらから先に読んだかは覚えていないが高いものでもないので両方買って読んでみてください。
  • rio_air27
    とりあえず他にいいサイトが無いので簡単に分子生物学の基礎を説明してみたいと思う。なぜDNAが私たちの生命活動を司る情報を持てるのか。その疑問の答えが明らかになるだけで生物学は何倍にも面白くなるから。
  • rio_air27
    まず、大きな枠はDNAからRNAが作られ、RNAから蛋白質が作られ、その様々な種類の蛋白質が生体内の様々な機能を司っているという事。(このDNA>RNA>たん白質の流れの事をセントラル・ドグマとも言います。http://t.co/3jrZcRASセントラルドグマ )
  • rio_air27
    ではどういう情報がDNAに込められているのか?DNAは4種類の核酸が繋がった鎖のようなもので、頭文字でA・T・G・Cとそれぞれ呼ばれています。ここで大切なのはDNAの片方の鎖の繋がり方はほぼ自由ですが、その対になる鎖は必ずA/TとG/Cのペアを作る必要があることです。
  • rio_air27
    DNAの持つこのATCGから成る情報をタンパク質を作っているリボソーム(ribosome)の所まで伝えるために、一度その情報をRNAに渡して伝える必要があります。そのためこのRNAの事をメッセンジャーRNA (mRNA)と呼びます。
  • rio_air27
    このRNAも核酸からできているのですが、DNAで使われていたTの代わりに同等のUが使われ、AUGCの4種類の連鎖になっています。DNAからmRNAを作るときは、先程のA/T(U)・G/Cペアの原理を使って、DNAと対になる鎖としてmRNAを作っていきます。
  • rio_air27
    そしてmRNAがリボソームの所に行きタンパク質の生成が始まります。タンパク質とは20種類のアミノ酸 http://t.co/3jrZcRASアミノ酸 が鎖のように(数十から数百個)繋って構成された超巨大分子です。適当な順番で繋がっているかのように思われますが順番は決まっています。
  • rio_air27
    ではこのmRNAに詰まっている情報をいかにしてタンパク質のアミノ酸の順番として伝えるのか?mRNAの情報は3つの塩基を一塊にしたコドン http://t.co/3jrZcRASコドン と呼ばれる単位で伝えられています。この3文字(4^3=64通り)次に繋げるアミノ酸を指定します。
  • rio_air27
    どのような原理でこのコドンとアミノ酸の種類が対応できるのかというと、原材料のアミノ酸には転移RNA (transfer RNA = tRNA) http://t.co/3jrZcRAS転移RNA と呼ばれる短いRNAが付いているのでこれとmRNAのコドンをマッチングさせるのです。
  • rio_air27
    こうしてリボソームでmRNAの指定する順番でアミノ酸を繋げていき、特定の蛋白質を作り上げます。この蛋白質のすごい所はアミノ酸の繋がる順番が決まると、その立体構造までキッチリと一意に決まる所です。そして、この立体構造の違いによってその蛋白質の機能も一意に決められていきます
  • rio_air27
    蛋白質の機能は色々ありますが、生体内の化学反応を起こしやすくする触媒の役割を果す蛋白質の事を特に「酵素」と呼んでいます。他にも分子膜上のチャネル・分子モーター・抗体等の各種の機能 http://t.co/3jrZcRASタンパク質 を割り当てられています。
  • rio_air27
    以上のような原理で、DNAにATGCで詰められた情報が、mRNAを伝わって、蛋白質のアミノ酸の順番・立体構造・機能を決定していく訳です。とりあえずこれだけ理解していただくと、ちゃんと生物学を学ぶ時やweb上の遺伝子関連の情報の真偽を判断するのに役立つと思いますのでご活用下さい。
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コメント

  • sennkyoushi
    タンパク質の機能についてははしょらずにもう少し詳しく説明したほうがセントラルドグマの重要性が分かりやすいと思う。あと、分子生物学の基本としてDNA複製には触れておいた方がいいような
  • rio_air27
    既にTwitterで直接お返事いたしましたがここでもさせてもらいます。 = 蛋白質の機能の具体例についてはもう少し足すべきかもしれませんね。「タンパク質」ってなんぞやというのが分からないと興味も湧きませんし。DNAの複製についてはイメージ出来てる人が多いと思い省きましたが相補性の所で少し触れてみます。 = 修正はフィードバックをある程度いただいてから、また時期を見計らってブログ記事にでもしてやろうと思います。
  • rio_air27
    補足資料としていくつか追加。 ”From DNA to Protein” http://www.youtube.com/watch?v=D3fOXt4MrOM 英語の動画ですか、上の説明を読んだ後ならなんとなく分かると思います。アニメーションがリアルですごい。 ”DNA to RNA to Protein - Understanding the Central Dogma of Biology" http://www.sysbio.org/resources/tutorials/2003series
  • rio_air27
    (続)これも英語ですが上の説明部分のイラスト・図を補足してくれてるのでお勧めです。 日本語ではhttp://weblearningplaza.jst.go.jp/ の「ライフサイエンス」>「遺伝子の基礎知識コース」がかなり分かりやすいと思います。
  • rio_air27
    はてブコメントでDNA塩基の順番は"ACGT"の方が感覚的にしっくりくるとあったので、そういう順番で身につけることもあるんだと少し調べてみました。どうやらバイオインフォマティクス系の記述ではACGTが多い模様。アルファベット順だから?物理・化学的にはATGCじゃないとしっくりこないので、これはこのままにさせて下さい。
  • pikapuka
    このセントラルドグマを駆動させるには転写調節因子という物質が必要なのだけど、これもタンパク質で出来ているので、タンパク質→DNAとなりループする。このループによってセントラルドグマは絶えず回り、様々な機能のタンパクがDNAの遺伝子情報に基づいて作りつづけられることで生命活動は維持されている。
  • kartis56
    tRNAのアンチコドンとアミノ酸がほぼ一対一の関係になる仕組みがわかりません。デコードする必要性から一対一になる必然は分かるんですが、つないでやる小器官があるんでしょうか?自然につながるとすると、コードとアミノ酸は必ずしも一対一にならないような。
  • rio_air27
    いい質問ですねぇ。tRNAとアミノ酸はアミノアシルtRNAシンテターゼ(Aminoacyl tRNA synthetase)という酵素によって結合されます。この酵素はアミノ酸一つにつき一種類ずつあり、アミノ酸とtRNAのアンチコドンの部分を認識・区別できるようになっています(各々のアミノ酸に対応する複数のアンチコドンの「ゆらぎ」は許容します)ので、これによってアンチコドンとアミノ酸の対応が保障されています。(「アミノアシルtRNAシンテターゼ」で検索するとさらに興味深い情報が見つかります。)
  • rio_air27
    このアミノアシルtRNAシンテターゼに限らず、特定の分子の形を認識する機能は、酵素(純粋なものも他の機能を併せもつものも)となっている蛋白質の結合部分の(構造・電位・疎水性などによる)選別性によって成立しています。この選別性は蛋白質の3次(または4次)構造に由来する訳ですから、元を辿っていくとそれはDNAの中に情報として詰まっている訳です。
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