核酸

一般性

核酸は、生体細胞内での存在と適切な機能が後者の生存にとって重要な生物学的分子であるDNAとRNAです。

一般的な核酸は、直鎖状の多数のヌクレオチドの結合に由来する。

図：DNA分子

ヌクレオチドは3つの要素が関与している小分子です：リン酸基、窒素塩基と5つの炭素原子を持つ砂糖。

核酸は、細胞メカニズムを正しく実現するために不可欠な分子であるタンパク質の合成に協力するため、生物の生存に不可欠です。

DNAとRNAはいくつかの点で異なります。

例えば、ＤＮＡは、２本の逆平行ヌクレオチド鎖を有し、そして５個の炭素原子を有する糖のように、デオキシリボースを有する。一方、RNAは通常、一本鎖のヌクレオチドを提示し、5つの炭素原子を持つ糖のようにリボースを持っています。

核酸とは

核酸は生物学的高分子ＤＮＡおよびＲＮＡであり、それらの存在は生物の細胞内での生存および後者の正しい発生のための基本である。

別の定義によれば、核酸は、長い直鎖状の、多数のヌクレオチドの結合から生じるバイオポリマーである。

バイオポリマー、または天然ポリマーは、 モノマーと呼ばれる同一の分子単位で構成されている大きな生物学的化合物です。

核酸：誰が担当していますか？

核酸は、 真核生物および原核 生物の細胞内だけでなく、 ウイルスなどの無細胞生物体、ならびにミトコンドリアおよび葉緑体などの細胞小器官にも存在する。

一般的な構造

上記の定義に基づいて、ヌクレオチドは核酸ＤＮＡおよびＲＮＡを構成する分子単位である。

したがって、それらは核酸の構造に特化した、この章の主なトピックを表します。

一般的なヌクレオチドの構造

一般的なヌクレオチドは有機的性質の化合物で、3つの要素が結合した結果です。

リン酸基 、これはリン酸の誘導体である。
ペントース 、それは5個の炭素原子を 持つ砂糖です。
芳香族複素環式分子である窒素含有塩基 。

ペントースは、リン酸基および窒素含有塩基がそれに結合するので、ヌクレオチドの中心的要素である。

図：核酸の一般的なヌクレオチドを構成する要素。分かるように、リン酸基および窒素塩基は糖に結合している。

ペントースとリン酸基を一緒に保持する化学結合はホスホジエステル結合であり 、一方、ペントースと窒素塩基を結合する化学結合はN-グリコシド結合である 。

ペントソは他の要素とどのようにしてさまざまな結合を結び付けるのですか？

前提：化学者たちは、有機分子を構成する石炭の番号付けを、研究と説明を単純化するような方法で考えています。ここで、ペントースの5つの炭は、炭素1、炭素2、炭素3、炭素4、炭素5になります。

番号を割り当てる基準は非常に複雑であるため、説明を省略することが適切であると考えます。

ヌクレオチドのペントースを形成する５つの石炭のうち、窒素含有塩基およびリン酸基との結合に関与するものは、それぞれ炭素１および炭素５である 。

ペントース炭素1→N-グリコシド結合→窒素塩基
ペントースカーボン5→ホスホジエステル結合→リン酸基

化学結合している核酸の種類は？

図：ペントースの構造、その構成炭素の番号付け、および窒素含有塩基およびリン酸基との結合。

核酸を構成する際に、ヌクレオチドは、 フィラメントとしてよりよく知られている長い線状鎖にそれら自身を組織化する。

これらの長い鎖を形成する各ヌクレオチドは、そのペントースの炭素３とその直後のヌクレオチドのリン酸基との間のホスホジエステル結合によって次のヌクレオチドに結合する。

終わり

核酸を構成するヌクレオチドフィラメント（またはポリヌクレオチドフィラメント ）は、５ '末端 （「先端５番」と読む）および末端３' （「先端３番」と読む）として知られる２つの末端を有する。慣例により、生物学者および遺伝学者は、 5 ' 末端が核酸を形成するフィラメントの頭部を表し、 3'末端がその尾部を表すことを確立した。

化学的観点から、核酸の5 '末端は鎖の最初のヌクレオチドのリン酸基と一致し、核酸の3'末端は最後のヌクレオチドの炭素3に配置されたヒドロキシル基（OH）と一致する。。

遺伝学および分子生物学の本において、核酸のヌクレオチド鎖が以下のように記載されているのはこの構成に基づいている：Ｐ − ５ '→３'− ＯＨ。

＊ＮＢ：Ｐはリン酸基のリン原子を表す。

５ '末端および３'末端の概念を単一のヌクレオチドに適用することにより、後者の５ '末端は炭素５に結合したリン酸基であり、一方その３'末端は炭素３と結合したヒドロキシル基である。

どちらの場合も、読者は数字の繰り返しに注意を払うように勧められます。炭素5上の5 '末端 - リン酸基および炭素3上の3'末端 - ヒドロキシル基。

一般機能

核酸はタンパク質中の遺伝情報を含み、輸送し、解読しそして表現する。

アミノ酸で構成されたタンパク質は、生体高分子であり、生体の細胞メカニズムを調節するうえで基本的な役割を果たしています。

遺伝情報は核酸の鎖を構成するヌクレオチドの配列に依存します。

歴史のヒント

1869年に発生した核酸の発見のメリットは、スイスの医師兼生物学者のフリードリヒ・ミーシャーにあります。

Miescherは、白血球の細胞核を研究している間に、内部組成をよりよく理解することを目的として、彼の発見をしました。

Miescherの実験は、分子生物学と遺伝学の分野でターニングポイントを示しました。それらは、DNA構造の同定（1953年にはWatson and Crick）とRNAの知識に至る一連の研究を開始したからです。遺伝的遺伝のメカニズムとタンパク質合成の正確な過程の同定。

名前の由来

Miescherは白血球の核内でそれらを同定し（nucleus-nucle）、それらがリン酸の誘導体であるリン酸基（リン酸の誘導体）を含むことを発見したので、核酸はこの名前を持っています。

DNA

既知の核酸の中でも、DNAは最も有名です。なぜなら、それは生きている生物の細胞の発達と成長を指示するのに役立つ遺伝情報 （または遺伝子 ）の貯蔵庫を表すからです。

略語ＤＮＡは、 デオキシリボ核酸またはデオキシリボ核酸を意味する。

ダブルプロペラ

1953年に、核酸DNAの構造を説明するために、生物学者のJames WatsonとFrancis Crickは、いわゆる「 二重らせん 」のモデルを提案しました。

「二重らせん」モデルに基づくと、ＤＮＡは大きな分子であり、逆平行ヌクレオチドの２本の長い鎖の結合から生じ、そして互いにコイル状になっている。

「逆平行」という用語は、２つのフィラメントが反対の配向を有すること、すなわち、フィラメントの頭部および尾部がそれぞれ他方のフィラメントの尾部および末端と相互作用することを意味する。

「二重らせん」モデルの別の重要な点によれば、核酸ＤＮＡのヌクレオチドは、窒素含有塩基が各らせんの中心軸に向かって配向し、一方ペントースおよびリン酸基が足場を形成するような配置を有する。後者の外部。

DNAペントーソとは何ですか？

ＤＮＡ核酸のヌクレオチドを構成するペントースはデオキシリボースである 。

5個の炭素原子を持つこの糖は、その名前が炭素2に酸素原子がないことに由来します。さらに、デオキシリボースは「無酸素」を意味する。

図：デオキシリボース。

デオキシリボースの存在により、ＤＮＡ核酸のヌクレオチドはデオキシリボヌクレオチドと呼ばれる。

核種と窒素ベースの種類

核酸ＤＮＡは４つの異なる種類のデオキシリボヌクレオチドを有する 。

４つの異なる種類のデオキシリボヌクレオチドを区別することは、ペントース - ホスフェート基形成（これは窒素含有塩基とは異なることは決してない）に結び付いている窒素含有塩基のみである。

したがって、明らかな理由から、DNAには4つの窒素塩基、具体的にはアデニン （A）、 グアニン （G）、 シトシン （C）、およびチミン （T）があります。

アデニンおよびグアニンはプリン類 、二環式芳香族複素環式化合物のクラスに属する。

一方、シトシンおよびチミンは、 ピリミジン 、単環芳香族複素環式化合物のカテゴリーに分類される。

"二重らせん"モデルで、ワトソンとクリックはまたDNA内の窒素含有塩基の構成を説明しました：

フィラメントの各窒素含有塩基は、水素結合によって、逆平行フィラメント上に存在する窒素含有塩基と結合し、効果的に一対の塩基対を形成する。
２本鎖の窒素含有塩基間の対合は非常に特異的である。実際、アデニンはチミンのみと結合し、シトシンはグアニンとのみ結合します。
この重要な発見により、分子生物学者および遺伝学者らは、「 窒素塩基間の相補性 」および「 窒素塩基間の相補的対合 」という用語を組み合わせ 、アデニンとチミンおよびシトシンとグアニンの一義的結合を示した。。

生きている細胞の中にはどこに住むのですか？

真核生物（動物、植物、真菌および原生生物）において、核酸DNAはこの細胞構造を有するすべての細胞の核内に存在する。

原核生物（細菌および古細菌）では、代わりに、原核細胞は核を欠いているので、核酸ＤＮＡは細胞質に存在する。

RNA

２つの天然に存在する核酸のうち、ＲＮＡは、ＤＮＡヌクレオチドをタンパク質を構成するアミノ酸に翻訳する生物学的高分子を表す（ タンパク質合成プロセス）。

実際、RNA核酸は、核酸DNAについて報告されている遺伝情報 辞書に匹敵します。

頭字語ＲＮＡはリボ核酸を意味する。

DNAと区別するための違い

RNA核酸はDNAと比較していくつかの違いがあります。

ＲＮＡは、 ＤＮＡよりも小さい生体分子であり 、通常、 一本鎖のヌクレオチドから形成されている。
リボ核酸のヌクレオチドを構成するペントースはリボースです。デオキシリボースとは異なり、リボースは炭素2上に酸素原子を有する。
生物学者や化学者がRNAにリボ核酸という名前を付けたのは、リボース糖の存在によるものです。
核酸ＲＮＡヌクレオチドはリボヌクレオチドとしても知られている。
ＲＮＡ核酸は、ＤＮＡ と４個の窒素塩基のうち３個のみを共有する。実際、チミンの代わりに、それはウラシル窒素含有塩基を提示する。
ＲＮＡは、核から細胞質まで、細胞の様々な区画に存在し得る。

RNAの種類

図：リボース。

生細胞内では、核酸RNAは4つの主な形で存在します： 輸送RNA （またはトランスファーRNAまたはtRNA ）、 メッセンジャーRNA （またはRNAメッセンジャーまたはmRNA ）、 リボソームRNA （またはリボソーム）ＲＮＡまたはｒＲＮＡ ）および小型核ＲＮＡ （または小型核ＲＮＡまたはｓｎＲＮＡ ）。