塩基

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 396-407 RNA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ⅢSBO-1 DNAの構造について説明できる

5ʼ

3ʼ

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、3ʼ末端と5ʼ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(JohannesMiescher)の研究 シャルガフの(ErwinChargaff)の研究 フランクリン(RosalindFranklin)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

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 ３ ２

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

3 5

リン酸基

五炭糖 塩基

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

五炭糖 塩基

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5ʼ末端にはリン

酸基が突き出ており、3ʼ末

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？

5ʼ 5ʼ

3ʼ 3ʼ

5ʼ

3ʼ 5ʼ

3ʼ

5ʼ

3ʼ 5ʼ 3ʼ 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(5ʻ末端と

3ʼ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２mm(ミリメートル) 3.約２cm(センチメートル) 4.約２m(メートル) 5.約２km(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ⅢSBO-2 RNAの構造について説明できる

5ʼ

3ʼ

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ⅢSBO-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.deoxyribonucleicacid(DNA)

デオキシリボ核酸 2.ribonucleicacid(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 HOCH

H H

OH OH

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 C H

C C

C

ribose 1

3 2 4

5

OH

H HOCH

H H

H OH

O C H

C C

C

deoxyribose 1

3 2 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(5ʼ末端側)とポリＡテール(3ʼ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