【生物基礎】塩基とアミノ酸の関係を解説
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遺伝子はタンパク質の設計図である
ビードルとテータムによるアカパンカビの実験によって、
「遺伝子はタンパク質の設計図」だということがわかった。
では、DNAはどのようにタンパク質を設計しているのだろうか?
DNAの構成単位であるヌクレオチドは4種類の塩基を持っている。
その結果、出来るヌクレオチドも4種類だ。
この4種類の組み合わせで、タンパク質を作らなければならない。
タンパク質は20種類のアミノ酸によって出来ている。
20種類のうち何種類を何個使ってタンパク質を作るかは、
それぞれのタンパク質によって違うのだが、
「20種類全て使ってつくるタンパク質」でも作れるようにしておく必要がある。
つまり、4種類の塩基の組み合わせで、20種類のアミノ酸を表現できなければならない。
4種類の文字で、20種類を表現する
そんなことが可能なのだろうか?
だって、4種類しかないのだ。
試しに、(例その1)として、「1つの塩基で1つのアミノ酸を表現する」としてみる。
すると、
「A」があったら「アミノ酸A」
「T」があったら「アミノ酸T」
「G」があったら「アミノ酸G」
「C」があったら「アミノ酸C」
を表現すると考えることができる。
しかし、どうだろう。
これでは表現することが出来るアミノ酸はたったの4種類。まったく20種類には届いていない。
ここで、ある種の思考の転換をしてみる。
「1つの塩基で1つのアミノ酸を表現」してうまくいかなかったのだから、
「2つの塩基で1つのアミノ酸を表現」に変えてみる。
すると、「AA」だったら「アミノ酸A」、「AT」だったら「アミノ酸B」というように、
その組み合わせは4通り×4通りの16通りとなる。
実際に書き出してみると
AA AT AG AC TT TA TG TC GG GA GT GC CC CA CT CG
の16通りだ。
まだ、20種類には届かない。だが、考えの方向性はこれでよさそうだ。
塩基3つの並びで、1個のアミノ酸を
では、ここまで来たらもうチェックメイトの目前だ。
「2つの塩基でアミノ酸1つを表現」では足りないのならば、
「3つの塩基でアミノ酸1つを表現」してやればいい。
「AAA」だったら「アミノ酸A」、「AAT」だったら「アミノ酸B」というように。
このパターンは4通り×4通り×4通りで64パターンとなる。
(これを書き出すのはご勘弁。紙とペンを使って実際にやってみても良いかもしれない。)
64パターン。
これはアミノ酸の20種類を十分にカバーしている。
実際に、生物はこのように塩基を3つの並びとして遺伝暗号を形成している。
それは続いての「転写・翻訳」の分野にて、「コドン」として登場する。
何故コドンは、3つの塩基の並びで定義されるのか?
もう皆さんはわかるだろう。
3つないといけないのだ。
1つと2つではアミノ酸をカバーすることが出来ないのだから。
以上。
勉強頑張ってくださいね。
いつでも応援しています。