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生化学Ⅲ 第2回
核酸の種類・構造と特徴
SBOs 教科書 ページ
DNAの構造について説明できる
核酸の構造と機能 396-407RNAの構造について説明できる
DNA鎖とRNA鎖の類似点と相違点を説明できる
生化学Ⅲ SBO-1
DNAの構造について説明できる
5’
3’
p396~
SBO-1 課題(予習&復習)-1
DNAの構造に関連する基本的な用語の意味について確認し、ノートにまとめること。
DNA、デオキシリボース、リン酸、塩基、塩基配
列、ヌクレオシド、ヌクレオチド、ホスホジエ
ステル結合、3’末端と5’末端、逆平行2重ら
せん構造、X線構造解析
SBO-1 課題(予習&復習)-2
ミーシャー(Johannes Miescher)の研究
シャルガフの(Erwin Chargaff)の研究
フランクリン(Rosalind Franklin)の研究
ワトソンとクリック(J.Watson & F.Crick)の研究
遺伝学に関する歴史上重要な研究(研究者・実験方法・研究結果・定説など)について確認し、ノートにまとめること。
DNAのヌクレオチドの構造-1
リン酸基
塩基
デオキシリボース
OH 水酸基
5位の炭素にリン酸基が結合
P+P+P
(五炭糖)
4種類(アデニン)(シトシン)(グアニン)(チミン)
1
23
4
5
ヌクレオチドの重合反応-1
5
リン酸基
3
水酸基
5
3
OH
P+P+P
OH
5
3
5
3
OH
P+P+P P+P+P
P
P+P
ホスホジエステル結合が形成される
DNAの構造-1
ヌクレオチド同士がホスホ
ジエステル結合で連結する
ことにより、繊維状のDNAが
形成される。
3
5
リン酸基
塩基五炭糖
3
5
3
5
OH 水酸基
P
ホスホジエステル結合
ホスホジエステル結合
DNAの構造-1
3
5
リン酸基
塩基五炭糖
3
5
3
5
OH 水酸基
P
ホスホジエステル結合
ホスホジエステル結合
鎖状につながったDNAには、頭としっぽがあるよ。
直鎖状DNAの5’末端にはリン酸基が突き出ており、3’末端には水酸基が突き出ている。
p398 図34-2
B型DNAの二重らせん構造モデル
右巻(時計回り)1回転は10塩基対3.4nm幅2nm
DNAの長さ
ヌクレオチドの間隔は3.4Åで、らせん1回転は
34Å(10ヌクレオチド)に相当する。
ヒト:6x109bp遺伝子数:数万~十万?
大腸菌K12:4.6x106bp遺伝子数:約4千6百
1bp=0.34nm(3.4Å)=3.4x10-7mm
DNAの構造-2
細胞内のDNAは、基本的に二重らせん構造であ
る。
DNAの塩基対
塩基間(アデニンとチミン、グアニンとシトシ
ン)の水素結合によりDNAの二重らせん構造が形
成される。
p398 図34-3 塩基間の水素結合モデル
AT間は2つCG間は3つ
重要キーワードDNAの融解温度(Tm)ハイブリダイゼーションDNA分子の溝弛緩と超らせん
水素結合
水素結合は分子間力の一種で、ファンデルワールス力より強く、共有結合やイオン結合より弱い。
電子を引っ張る力の強い原子と水素が結合しているところへ、電子を引っ張る力の弱い原子が近づくと水素結合ができる。
DNAの構造-2
DNA複製やRNAの転写など、必要に応じて二重ら
せん構造がほどけて一本鎖構造に変化する。こ
の構造変化は可逆的である。
DNAの二重らせん構造をほどく装置(DNAヘリカー
ゼ)が存在する。
DNAの構造-3
?
Q.2本鎖構造(二重らせん構造)のDNAについて、DNA鎖同士はどのような方向で並ぶのか?
5’5’
3’3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
1,同一方向 2,反対方向
DNAの構造-3
5'末端のりん酸基
3'末端の水酸基 OH
P
P
OH
5'
3'
水素結合
DNA鎖には方向性が
あり(5‘末端と
3’末端)、DNAの二
本鎖は塩基間の水
素結合を介して逆
平行で向かい合う。
DNAの長さ
Q.ヒトのDNAは約6x109bp(6百億塩基対)で構成さ
れています。このDNAをまっすぐに伸ばした
場合、どのくらいの長さになるでしょう?
A.
1.約2μm(マイクロメートル)
2.約2 mm(ミリメートル)
3.約2 cm(センチメートル)
4.約2 m(メートル)
5.約2 km(キロメートル)
細胞の長さに対して、DNAは約100万倍の長さになります!
細胞内のDNA
細胞内のDNAは通常、凝集した状態で存在する。
生化学Ⅲ SBO-2
RNAの構造について説明できる
5’
3’
SBO-2 課題(予習&復習)
RNAの構造に関連する基本的な用語の意味について確認し、ノートにまとめること。
RNA、リボヌクレオチド、RNAの構造
SBO-2 小テスト-1
RNAは基本的に1本鎖の分子として存在するが、相補的な塩基配列の間で水素結合を形成し、部分的に2本鎖構造をとる場合がある。
Yes No
生化学Ⅲ SBO-3
DNA鎖とRNA鎖の類似点と相違点を説明できる
SBO-3 課題(予習&復習)
DNA鎖とRNA鎖の基本的な類似点と相違点について確認し、ノートにまとめること。
ヌクレオチド、塩基、ホスフォジエステル結合、
水素結合、安定性、化学修飾(メチル化、修飾塩
基)
SBO-3 小テスト-1
DNA鎖とRNA鎖の性質は基本的に類似しているが、それらを構成する糖の種類と、一部の塩基の種類が異なる。
Yes No
1.deoxyribonucleic acid (DNA)
デオキシリボ核酸
2.ribonucleic acid (RNA)
リボ核酸
DNAとRNA
Q.次の単語を日本語で表しなさい。
サン
「デオキシ」の意味がワカルカナ?
「リボ」はリボース(糖)を表す
OH
H
HOCH2
H H
OHOH
リボースとデオキシリボース
リボースとデオキシリボースの違いは、2位の炭素の水酸基の有無である。
O
HC
C
C
C
ribose
1
23
4
5
OH
H
HOCH2
H H
HOH
O
HC
C
C
C
deoxyribose
1
23
4
5
核酸の種類
DNA
RNA
デオキシリボース
リボース
アデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、チミン (T)
アデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、ウラシル(U)
核酸 糖 塩基
一部の構成塩基が異なる
プリン塩基 ピリミジン塩基
核酸の種類
プリン塩基とピリミジン塩基がある
プリン塩基 ピリミジン塩基
アデニン(DNAとRNA)グアニン(DNAとRNA)
シトシン(DNAとRNA)チミン (DNAのみ)ウラシル(RNAのみ)
核酸の種類
DNAとRNAは高次構造が異なる
カク サン
コウジコウゾウ!
え、それって何?
核酸の種類
DNAとRNAは高次構造が異なる
カク
1次元(線)
2次元(平面)
3次元(立体)
DNAとRNAの高次構造の違い
通常、細胞内のDNAは二本鎖の分子として存在し、RNAは一本鎖または二本鎖の分子として存在する。
RNAにはrRNA,tRNA,mRNAの他、様々な働きを持つものが知られている。DNA鎖より短く二重らせん構造は希。
核酸の種類
DNAとRNAの違いは、糖(リボースorデオキシリボース)、構成塩基の種類、高次構造である。
カク サン
2本鎖分子 1本鎖分子
DNAとRNAの構造-2
カク サン
バランス悪いなー 安定!
苦しそうだね
2本鎖構造(二重らせん構造)のDNAは、1本鎖構
造のDNAより安定である。
核酸の修飾
DNA メチル化
RNA
mRNAのキャップ構造(5’末端側)とポリAテール(3’末端側)、スプライシング
tRNAのアミノアシル化、メチル化、シュードウリジン(Ψ)など
rRNAのメチル化
サン
修飾も違うよ
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