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核酸

生命活動を司る2種類の核酸・DNAとRNA

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2種類の核酸が生命活動を司る

 

 赤ちゃんを育むために作られた偉大なる知恵の宝庫・母乳。この最高傑作は、もとを正せばお母さんの遺伝子(DNA)、すなわち核酸に描かれた設計図に基づいて作られています。

 

 地球上に暮らすすべての生物にとって、生まれてから死ぬまでのあらゆる生命活動は遺伝子に書き込まれた情報によって決められています。その遺伝情報を支配し、生体を維持している物質が核酸なのです。

 

 では、その核酸とは一体どんな特徴を持つ物質なのでしょうか。ちょっと難しい話になりますが、まずは核酸を正確に理解するところから。

 

 私たちの人間の体は、約60兆個の細胞から成り立っています。生命の最小単位である一つ一つの細胞は、組織や臓器の働きを維持するために休むことなく活動し続け、平均200日のサイクルで新しいものに生まれ変わっています。細胞が生まれ変わるとき、一つの細胞が細胞分裂によって二つに分かれます。

 

 この細胞分裂が新陳代謝の基本となるわけですが、その際、中心となる細胞核の中のDNAはコピーされて二つになります。核酸には、デオキシリボ核酸(DNA)とリボ核酸(RNA)という2種類が存在します。核の内外に存在する酸性物質として発見されたことから「核酸」と名付けられました。

 

 では、それぞれの役割について見ていきましょう。

 

 人体の大部分は、タンパク質でできています。タンパク質とは何種類ものアミノ酸がいくつ結合してできた物質のことで、あらゆる組織や臓器を形作る部品として、さらに体内のさまざまな化学反応を司る酵素として利用されています。人間の場合、生体を構成するタンパク質は20種類のアミノ酸から成り立っており、その数や種類、つながる順番によってタンパク質の種類が決まります。

 

 実はこうしたタンパク質を作るための複雑な情報は、DNAの中に記されているのです。そして、1本のDNAには複数の遺伝子が乗っていて、その一つ一つには個体差を決めるあらゆる遺伝情報が格納されています。

 

 つまり、「DNA=全遺伝情報が記された生物の設計図」「遺伝子=DNAの一部分で、ある特定のタンパク質を作るための設計図」といえるでしょう。

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 DNAは塩基・糖(デオキシリボース)・リン酸という化合物が1つずつ結合したものが基本構成単位(この最小単位をヌクレオチドと呼ぶ)となっています。このうち塩基はアデニン(A)・チミン(T)・グアニン(G)・シトシン(C)の4種類に分かれており、これらが遺伝情報のすべてを記録する部品です。

 

 DNAは、ヌクレオチドが次々と鎖のようにつながることで形作られた大きな分子(鎖状高分子と呼ばれる)で、はしごを螺旋状にねじったような、二重螺旋構造になっています。そして、糖とリン酸はこの螺旋状の外側に、塩基は内側にあり、2本の鎖は塩基の結合によって結ばれています。

 

 この結合には独特の規則があって、アデニンはチミンとのみ、グアニンはシトシンとのみ結合します。つまり、決まった相手と必ずペアとなって存在しているわけです。これを「塩基対」といい、アメーバなどの単細胞生物から人類に至るまで、すべての生物に共通しています。

 

 このように、すべての遺伝情報はA・T・G・Cといった4種類の塩基によって作られているわけですが、A・T・G・Cはデタラメに並んでいるわけではありません。生物の種類により、また同じ種類でも個体によって並び方は異なります。人間でいえば、この並び方の違いが顔立ちや身体の特徴、体質、正確など、個性を決定づけています。

 

 ちなみに、人間のDNAは約30億のヌクレオチド(A・T・G・C)で構成され、約3億の情報を担っています。一人一人の遺伝子の違い(ヌクレオチドの配列の違い)は約1000個に1個、0.1%です。そして人間とチンパンジーの違いは1.23%です。

 

 一方、もう一つの核酸・RNAにはどのような機能が備わっているのでしょうか。

 

 DNAには、タンパク質の設計図である遺伝子でが格納されていますが、この設計図は直接にタンパク質の合成に使われているわけではありません。

 

 遺伝子の情報は一旦RNAにコピーされ、その情報に基づいてタンパク質の合成が行われます。つまりRNAは、DNAの鎖に並んでいる塩基から必要な部分だけを読み取り、タンパク質の材料となるアミノ酸を集めてきてつなぎ合わせるという実際の作業を行っているのです。まさにこの2つは、設計図と大工さんの関係に例えられます。

 

 そしてRNAは、①アミノ酸を集める、②アミノ酸をつなぎ、タンパク質を合成する、③その合成の工場として機能する、という3つの役割を担っています。

 

 ちなみにDNAとRNAの構造上の違いは、糖の種類(リボース)、塩基の種類(チミンの代わりにウラシルをもつ)、鎖状(1本)が異なります。

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