バイオテクノロジー

ゲノムとは?

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「ゲノム(genome)」とは"gene(遺伝子)"と集合をあらわす"-ome"を組み合わせた言葉で、生物のもつ遺伝子(遺伝情報)の全体を指す言葉です。その実体は生物の細胞内にあるDNA分子であり、遺伝子や遺伝子の発現を制御する情報などが含まれています。タンパク質は、遺伝子の情報をもとに転写・翻訳という過程を経て作られます。

DNA (デオキシリボ核酸)と遺伝子

DNAの構造

ゲノムを構成するDNA (Deoxyribonucleic acid) は、生物の遺伝情報を保持している鎖状の高分子です。DNA分子はその構成単位であるヌクレオチドが鎖状に長くつながり、2本の鎖が撚り合わさったらせん構造(これを2重らせんと呼びます:左図)をしており、2本一組で一個の分子になっています。遺伝子はこのDNA分子上のそれぞれの区画です。DNA分子にはたくさんの遺伝子があります。

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遺伝子とその発現

長大なDNA分子は多数の異なる情報を担う区画(すなわち遺伝子)に分かれています。遺伝子にはタンパク質を作るものと、リボソームRNA、転移RNA、その他として働くRNAを作るものがあります。(RNA: Ribonucleic acid)

遺伝子と発現

遺伝子からタンパク質やRNAが作られることを遺伝子が発現すると言いますが、DNA分子上には、特定の遺伝子をいつどれだけ発現させるかという情報をもった領域も存在します。遺伝子が発現することにより、情報伝達やエネルギー生成等の生命活動に必要となる様々な反応が行われる訳です。

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タンパク質ができる仕組み -転写と翻訳-

生物を構成する単位である細胞における様々な生命活動の主役は、酵素であるタンパク質が担っています。しかし、タンパク質はDNA分子から直接作られる訳ではありません。まず、DNA分子上のそれぞれの区画である遺伝子からメッセンジャーRNA(mRNA)が作られます。この過程を転写と呼びますが、転写では遺伝子を構成するDNA分子の片側の鎖に相補的なmRNAが作られます。

次に、転写されたmRNAの塩基のならびの3個が一組となってアミノ酸対応し、アミノ酸のならびが決められ、それによってアミノ酸が鎖状につながったタンパク質ができます。この過程を翻訳といいます。翻訳はリボソーム上で行われます。3個ずつの塩基の組はコドンと呼ばれます。コドンは、A、G、C、Uの4つの塩基が3つ組み合わさってできるので、全部で4×4×4=64通りあります。しかし、天然のタンパク質に含まれるアミノ酸は20種類ですから、多くの場合1つのアミノ酸に複数のコドンが対応しています。

タンパク質ができる仕組み

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