DNAを化学的に見る:つながるヌクレオチド

ヌクレオチドと核酸 核酸

生化学の基本からまとめていく。
最初のテーマはずばり「核酸」。
核酸の一つ、DNAは化学科でなくとも単語くらいは知っているだろう。

しかし、関連する単語に「ヌクレオチド」がある。
DNAを構成する分子について、まとめていく。

核酸とヌクレオチドとは

核酸はDNAとRNAをまとめた名称と考えればよい。
その化学構造は塩基+糖+リン酸基からなり、このひとまとまりを一つの単位として見たものがヌクレオチドである。

ヌクレオチドの構造

つまり核酸とは「ヌクレオチドが数珠状につながったもの」であり、
ヌクレオチド:塩基+糖+リン酸基=核酸の1つ1つの残基
といえる。

ヌクレオチドの種類

塩基には5種類があり、糖、リン酸基は共通のため通常は塩基でヌクレオチドの種類で区別する。
塩基の骨格により「プリン塩基」と「ピリミジン塩基」に区別される。

プリン塩基

プリン塩基
ビールを飲む人は「プリン体」を気にするが、そのプリン(Purine)とはこのプリン塩基に関連している。決してスイーツのプリン(Pudding)ではない。

ピリミジン塩基

ピリミジン塩基

※U:RNAのみ、T:DNAのみ

DNAとRNAの違い

核酸にはDNAとRNAがある。
2つの違いは糖についているのがヒドロキシ基か水素かのみである。

DNAとRNAの違い

専門的には糖部分のペントース環の2’位が
水素(-H):DNA
ヒドロキシ基(-OH):RNA
となる。

核酸以外のヌクレオチド

ヌクレオチドはほとんどが核酸の構成成分として利用される。
しかし、ヌクレオチドそれ自体が機能する場合もある。
その一つがATP
プリン塩基であるアデニンに3つのリン酸基がついた化合物である。

ATPは光合成、糖や脂肪酸などのエネルギー源が分解されるときに合成される。
言い換えると、我々は全身を動かすためのエネルギーは、食事から得た糖などから合成されたATPから得ている。

もっとミクロの視点から言うと、生合成やイオンの輸送、細胞運動などに用いるエネルギー源をATPからもらって、反応を駆動している。

ATPというのは「生体内のエネルギー通貨」とも呼ばれており、生体の活動には無くてはならない。

核酸やATPを構成するヌクレオチドは非常に重要な成分である。

より遺伝情報としてのDNAを見たい方はこちら。

DNAを化学的に見る:つながるヌクレオチド
ヌクレオチドは、糖であるリボースが「つなぎ」の役割を果たす。 糖部分であるリボースは塩基が結合しているところを1’として時計回りに番号付けをする。塩基の位置番号と区別するためにリボースの位置番号には ' [プライム]をつける。

次はもう少し実体に近い、核酸の構造について見ていく。

核酸中の塩基同士のつなぎ方

ヌクレオチドは、糖であるリボースが「つなぎ」の役割を果たす。
糖部分であるリボースは塩基が結合しているところを1’として時計回りに番号付けをする。
(塩基の位置番号と区別するためにリボースの位置番号には ‘ [プライム]をつける)

このうち、5’位(リン酸が結合している)と次のヌクレオチドの3’位が結合する。
→この結合はホスホジエステル結合である。

こうしてつながっていった核酸中のリン酸基は酸性となる。
よって生理的pHでは陰イオンとなり、核酸が負電荷を帯びるということになる。

核酸の記述法

当然、核酸の端っこはリン酸の結合した5’位と3’位が空のものができる。
5’位が空いたものを「5’末端」、同様に3’位が空くと「3’末端」である。

生物の仕組み上、3’末端にリン酸基をつなげることで核酸は合成されていく。
5’末端→3’末端の順番で記述するのが慣例となる。

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