DNAの構造と機能

DNA（デオキシリボ核酸）は、すべての生物に遺伝情報を保持する分子です。ミネソタ州立大学によれば、DNAは必須タンパク質や酵素の合成を指示し、自己複製（複製）も行います。各細胞の核内には、約5フィート（約1.5メートル）の長さのDNAが高度に圧縮・巻きつけられています。

DNAの構造

DNAはヌクレオチドと呼ばれる繰り返し単位からなるポリマーです。ヌクレオチドはリン酸基、デオキシリボース（糖）、そして窒素塩基の3つで構成されます。二本のヌクレオチド鎖がねじれた形で並び、二重らせん（ダブルヘリックス）と呼ばれる構造を形成します。リン酸基とデオキシリボースが結合して背骨（バックボーン）を作り、窒素塩基が梯子の横棒（リッジ）として対になる形で配置されます。

バックボーン（骨格）

各鎖の背骨は反平行（アンチパラレル）に走っており、一本の鎖の5'末端がもう一本の鎖の3'末端と結合します。これにより、情報は両方向に読み取ることができます。

窒素塩基

DNAに存在する塩基は、アデニン（A）、チミン（T）、グアニン（G）、シトシン（C）の4種類です。AはTと、GはCと特異的に対合し、塩基対を形成します。この相補的な結合が二本鎖の安定性と遺伝情報の正確なコピーを支えます。

DNAの機能

DNAはタンパク質や酵素の合成指令を出す中心的な情報源です。その情報は転写と翻訳という二段階のプロセスを経て、実際のタンパク質へと変換されます。

転写（Transcription）

転写は、DNAの一方の鎖上にある遺伝情報をメッセンジャーRNA（mRNA）へ写し取る過程です。mRNAは核外へ輸送され、次の翻訳ステップのテンプレートとなります。

翻訳（Translation）

翻訳は、mRNAがリボソームに結合し、配列情報に基づいてアミノ酸を順番に結合させてタンパク質を合成するプロセスです。リボソームは核のすぐ外側に位置し、1つのタンパク質を約30秒で500個のアミノ酸まで組み立てる高速性を持ちます。