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