【生物基礎】塩基とアミノ酸の関係を解説

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。

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