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2016年02月06日

核の機能・タンパク質の合成|細胞の構造と機能(3)

看護師のための生理学の解説書『図解ワンポイント生理学』より。

〈前回の内容〉

細胞小器官の機能|細胞の構造と機能(2)

今回は、核の機能とタンパク質合成について解説します。

片野由美
山形大学医学部名誉教授
内田勝雄
山形県立保健医療大学名誉教授

 

Summary

  • 核は核膜で覆われており、核内には核小体とクロマチン(染色質)がある。
  • 核酸にはDNAとRNA の2種類がある。
  • DNAは核内に存在し、二本鎖のらせん構造(二重らせん)をなし、遺伝情報の伝達や保有を司っている。
  • RNAは一本鎖である。役割に応じてmRNA、tRNA、rRNAに分けられる。
  • タンパク質の合成にはDNA(遺伝子)とRNAが関与する。

〈目次〉

 

核の機能

核は核膜という二重膜で覆われ、その内部の核質には、核小体(仁)クロマチン(染色質)がある(図1)。

核小体は丸い小体で、細胞質内の核酸、特にrRNAがここでつくられる。染色質は、塩基性タンパク質のヒストンに二重らせん構造をとっているDNAが巻き付き、折りたたまれて凝縮されたものである。その周囲を鞘が覆っている。核酸にはDNAデオキシリボ核酸:deoxyribonucleic acid)とRNAリボ核酸:ribonucleic acid)の2種類がある。

 

図1細胞の構造

細胞の構造

 

DNAは、核内に存在し、遺伝情報の伝達や保有を司っている。また、タンパク質合成のためのアミノ酸配列を指令する暗号も保存されている。DNAのヌクレオチドは、塩基、デオキシリボース(5炭糖)とリン酸が組み合わさってできた2本の柱の間に4つの塩基、アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)が、水素結合によりAとT、GとCに対になって梯子のような形をしている(図2)。この梯子はらせん状にねじれて、二本鎖がらせん構造をなしている(二重らせん)。

 

図2DNAとRNAの構造と塩基配列

DNAとRNAの構造と塩基配列

塩基:G(グアニン)、A(アデニン)、C(シトシン)、T(チミン)、U(ウラシル)

 

RNAは、DNAの二重らせん構造を鋳型として核内で合成される。RNAも鎖状であるが一本鎖である。

RNA のヌクレオチドは塩基、リボース(5炭糖)とリン酸が組み合わさってできている(図2)。RNA の塩基は、DNAと同じく4つの塩基をもっているが、チミン(T)の代わりにウラシル(U)となっている。RNA は役割に応じてmRNA(伝令RNA、messenger RNA)、tRNA(転移RNA、transfer RNA)、rRNA(リボソーム内にあるRNA)に分けられる。

表1DNAとRNAの相違

 

タンパク質の合成

核内でDNAの二重らせんの必要な部分がほどけてDNAがむき出しになる。そこにRNA合成酵素(RNAポリメラーゼ)が働いて、DNAのネガ像のRNA鎖が合成される。これがmRNAとなり、核外に出て細胞質内にあるリボソーム(タンパク合成の場)へ送られる。

一方、tRNAはタンパク質の材料となるアミノ酸をリボソームまで運び、mRNAの塩基配列を認識することによって、順番にアミノ酸を結合し、タンパク質を合成していく(図3)。mRNAがDNAの遺伝情報の一部を写しもっているので、mRNAの合成を転写 〔 transcription 〕とよぶ。

 

図3タンパク質の合成

タンパク質の合成

核内にあるDNAの二重らせんの必要部分がほどける。これを鋳型としてDNAのネガ像のRNA鎖が合成され、これがmRNAとなって核から細胞質にあるリボソームに入る。このコピーをもとに、アミノ酸をリボソームまで運搬してきたtRNAの塩基とmRNAの塩基が結合してタンパク質を合成する。

 

遺伝子 〔 gene 〕

1個のペプチド分子(アミノ酸が2個以上結合した化合物)を合成するのに必要なDNA鎖であり、転写部とプロモーターの一部からなる。

ゲノム 〔 genome 〕

生物の生命を司る遺伝子が内包されている染色体の1組、またはその中のDNAの総体をゲノムといい、人間の遺伝情報の全容がヒトゲノムとよばれる。

 

〈次回〉

細胞の環境|細胞の基本機能

 

 


本記事は株式会社サイオ出版の提供により掲載しています。

[出典] 『新訂版 図解ワンポイント 生理学』 (著者)片野由美、内田勝雄/2015年5月刊行/ サイオ出版

参考文献

著作権について

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