核酸

核酸は、ホスホジエステル結合によって多数が繋がった構造をもつ。

糖の1'位に核酸塩基が結合し、3'位は隣の糖の5'位と燐酸エステル構造によって結合し、これが繰り返されることで長い鎖状の構造を作る。結果としてそのそれぞれの末端は、3'末端および5'末端と呼ばれる。

転写や翻訳は方向性があり、常に5'末端側から3'末端側へと進む。

糖がリボースであるものをリボ核酸(RNA)、デオキシリボースであるものをデオキシリボ核酸(DNA)という。

デオキシリボースは、リボースの2'位の水酸基が水素基に置換されたもので、2-デオキシリボースという。

つまりRNAとDNAの大きな違いは2'位が水酸基が水素基かということになるが、これは安定性に大きく違いが出る。RNAのように2'位が水酸基だと加水分解を受けやすいため反応性が高くなり不安定になる。

これは、DNAは安定でなくてはならず、RNAは不安定の方が都合が良い、という理由により使い分けられていると考えられる。

塩基は5種類があり、アデニン(Adenine)、チミン(Thymine)、グアニン(Guanine)、シトシン(Cytosine)、ウラシル(Uracil)が該当する。それぞれ、ATGCUという1文字の記号で表現される。

DNAはこのうちATGCの4種類で作られ、RNAはAUGCの4種類で作られる。

なぜDNAはUではなくTを使うのかは、「DNAは安定でなくてはならない」ことが大きな理由と考えられる。

CはUに変わりやすい(酸化的脱アミノ反応)ため、TではなくUを使っていると、元からあったUなのか、CがUに変わってしまった(修復対象)ものかが分からず、修復酵素がDNAを修復できない。このためDNAではUを使わずTを使うことで、Cから変化したUを見つけ次第修復酵素はUをCに戻すことで、DNAは安定を維持できる。

生体内では、DNA→mRNA→アミノ酸、という形で変換(翻訳)されていく。

このとき、DNAにあるチミン(T)はRNAにないので、代わりにウラシル(U)が使われる。それ以外のアデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)は共通である。