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遺伝子ってなに?iPS細胞ってなに?

iPS細胞について 生命の基本単位である遺伝子と容器としての細胞

細胞の仕組み〜エネルギー生産、タンパク質製造〜

投稿日:07/14/2015 更新日:


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■エネルギー生産

 エネルギー生産における代謝には、生きるために必要なエネルギーを環境から取り入れることと、細胞を構築することの2つの目的があります。生物が環境から取り入れるエネルギーは光エネルギーと化学エネルギーだけですが、体内ではATPを用いて力学的エネルギー、電気エネルギー、光エネルギー、熱エネルギーをつくりだすことができます。

 

 生物が行う代謝には、発酵、呼吸、光合成、化学合成があります。発酵は、グルコースからビルビン酸に至る10段階の反応で、エムデン−マイエルホーフ経路と呼ばれています。呼吸は、エムデン−マイエルホーフ経路、クエン酸回路、呼吸鎖の3つの代謝からなり、エネルギー源であるATPが大量に生産されます。光合成は、二酸化炭素を取り込み、光エネルギーを化学エネルギーに変換します。化学合成は、硝化細菌や水素細菌などの特殊な菌がエネルギー獲得のために行っています。

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■タンパク製造

 遺伝情報をもとにして、①DNAを転写、②RNAへ翻訳を経てタンパク質が製造されると考えられています。以前は、この工程はセントラルドグマと呼ばれ、比較的シンプルな工程と考えられていましたが、現在では逆転写酵素の発見やRNA干渉という現象、RNAへ翻訳の前にスプライミングという過程が入ることなどが知られています。ただ、基本原理は現在でもセントラルドグマのままで大きな間違いはありません。  

 

 製造の流れですが、まず遺伝情報のうち必要なタンパク質をつくるための領域であるDNA塩基配列がRNAに伝えられます。この過程を転写①といい、このときのRNAはメッセンジャーRNA(mRNAと呼ばれています)で、細胞核から細胞質にでてタンパク質合成装置であるリボソームと一緒になります。そこにアミノ酸を運んでいるトランスファーRNA、tRNAがmRNAの3文字の対応する塩基配列で結合します。

 次にその隣の3文字に対応する塩基配列に、先程と同様にアミノ酸を運んでいるtRNAが結合します。この過程を翻訳②といいます。そして、隣り合うtRNAの運んでいるアミノ酸をつなげていきます。これを繰り返すことによって、遺伝情報に沿ったタンパク質が製造されます。

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