サスペンスドラマ

「生物学(第2回)」レポで学ぶ、セントラルドグマの仕組み

超シンプルなレポート課題

今回は生物学のレポートを使って、人間の遺伝情報の仕組みを説明していきます。

 

レポート課題を見てみましょう。※著作権の関係上、課題の文章は変えてあります。

 

.細胞小器官の名称を入れて動物細胞の模試図を書いてください。また、遺伝情報の流れはどのようなものかを説明してください。

 

 

このレポートのテーマは、遺伝情報の流れについてですね。

 

ちなみにすべての生物の遺伝の流れは共通しています。
生物を形成するものはタンパク質なので、すべての生物はタンパク質の塊と言えます。
つまり遺伝の仕組みを考えるときに、どうやってタンパク質を作るかという問いを立ちます。

 

タンパク質を作る流れを説明することになりそうですが、実はこれ、とてもシンプルです。
セントラルドグマという概念の説明をすれば終わるからです。

セントラルドグマ

模式図の書き方はあまり気にしなくてかまいません。小さすぎると見づらいと思ったので、レポート用紙の半分弱を使って書きました。

 

 

さて、それでは今回のレポートのテーマであるセントラルドグマについて、どのように述べたか見ていきましょう。

 

 

核内での遺伝子の発現の実体は、DNAの塩基配列(遺伝情報)をmRNA(メッセンジャーアールエヌエー)に写す、「転写」である。DNAから転写された塩基配列のうち、タンパク質の構成成分であるアミノ酸への翻訳がなされない部分のイントロンと、なされる部分のエクソンがある。

 

これらは一度すべてmRNAに転写された後、イントロンが切り離されて、エクソンだけが結びつく。この過程を「スプライシング」と呼び、mRNAが完成する。mRNAは核膜孔を経て、細胞質へ移動し、リボソームと結合することでタンパク質の合成を行う。

 

合成には、mRNAとアミノ酸の間にある相補的なコドン(遺伝暗号)が深く関与している。コドンとは、A・G・C・Uの4つの塩基を3つの配列(トリプレット)にした暗号である。よって4×4×4=64種類のコドンが存在し、20種類あるアミノ酸に対応するコドンが現在ではすべて明らかになっている。

 

例えば、アミノ酸配列の読み始めのコドン(開始コドン)はAUGであり、メチオニンが対応している。なおアミノ酸分子そのものはmRNAのコドンを解読できるわけでなく、tRNA(トランスファーアールエヌエー)に結合して、mRNA上の相補的なコドンの位置まで運ばれていく。こうして開始コドンにメチオニンtRNAが結合することでアミノ酸の翻訳が開始され、終止コドンであるUGA、UAA、UAGに達すると、タンパク質の合成が終了するという仕組みである。

レポートの解説

DNAに書かれた遺伝情報をRNAに写し、それに基づいてタンパク質を作る」という流れをセントラルドグマと呼びます。ちなみに、DNA→RNAを転写、RNA→タンパク質を翻訳といいます。

 

遺伝子=DNA

DNAは細胞の核の中に存在するひも状の物質であり、遺伝子そのものです。
アデニン(A)・グアニン(G)・シトシン(C)・チミン(T)が結びつき、二重らせん構造をしています。これらの結びつきは人によって異なり、私たちの姿、形、性格を形成します。
つまり私たちがどういう人間になるかは生まれる前にDNAによって決められているわけです。恐るべしDNA・・・。
あ、ちなみにこのことは「遺伝がすべてだからいくら努力しても無駄」とか言うわけではありませんよ。DNAの配列=遺伝子そのものは決して変わりませんが、環境によって遺伝子の発現が変わります。
その結果違うパーソナリティが形成されることは、双子を使った実験で明らかになっています。

 

RNAへの転写

RNAにはいろいろな種類がありますが、ここではmRNA(メッセンジャーアールエヌエー)をご紹介します。
先ほど遺伝子の発現という言葉を使いましたが、これは遺伝情報にしたがってタンパク質を作るということです。
いま必要なタンパク質をつくるためにDNAは必要な分だけ、遺伝情報はmRNAにコピーします。これを生物学では転写と呼びます。

 

タンパク質の翻訳

DNAから転写されたmRNAは当然A・G・C・Tの結びつきを持っています。この結びつきが必要なタンパク質を作る暗号(コドン)になります。タンパク質の材料であるアミノ酸が、mRNA上の対応する場所に運ばれるわけです。ちなみにアミノ酸は自分自身では動けないので、tRNA(トランスファーアールエヌエー)という乗り物に乗って運ばれるという仕組みまで知っておけば十分でしょう。

 

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