DNAについて - もやしもん知識蔵

ウイルス、タンパク質、大腸菌の解説をするのにどうしても避けて通れないのがDNAである。以前はここまで調べる気になれなかったのに、どの方面を調べても最終的にDNAの構造を理解しないと各々が理解できないから困る。なのでDNAの解説を最低限覚えておくことだけしてみよう。
（wikipedia DNA）
DNAの基礎

DNAはタンパク質の設計図である。
DNAは二重螺旋で構成されている、その２本を橋渡しする形で塩基が存在し、１段階の橋は２つの塩基で作られる
対になる存在にRNAがある。RNAには主なものにrRNA、mRNA、tRNAがある、詳細は後述。
DNAとRNAを総合して核酸（Nucleic Acid）と言う。RNAのRはリボース（ribo）、DNAのDはデオキシリボDeoxyribo（＝De・oxy・ribo、酸素が無いリボース、の名の通り、リボースから酸素が１分子無いのがデオキシリボース）。以下、DNAの場合に「デオキシなんたら」、RNAの場合は「なんらた」という名前になります。

DNA・RNAのパーツ

DNAの場合、[A]アデニン（Ｃ5Ｈ5Ｎ5）、[G]グアニン（Ｃ5Ｈ5Ｎ5Ｏ）、[C]シトシン（Ｃ4Ｈ5Ｎ3Ｏ）、[T]チミン（Ｃ5Ｈ6Ｎ2Ｏ2）の４種類の塩基。RNAの場合はチミンの代わりに[U]ウラシル（Ｃ4Ｈ4Ｏ2Ｎ2）が使われる。
[A]アデニンの対には必ず[T]チミン（[U]ウラシル）が存在し、[C]シトシンの対には必ず[G]グアニンが存在する。
塩基に（デオキシ）リボースという糖（五炭糖）が結合したもの１つを（デオキシ）ヌクレオシドと呼ぶ
（デオキシ）ヌクレオシドに、さらにリン酸が結合したもの１つを（デオキシ）ヌクレオチドと呼ぶ。
この（デオキシ）リボースとリン酸が縦方向に結合して、DNA・RNAを構成する。要するに（デオキシ）リボースとリン酸が磁石のＳ極、Ｎ極でそれぞれつながれ、その磁石に固定された塩基同士がやはり結ばれている感じ、強引な解説。
上から順番に見て行くと、４種類の塩基が次々に出てくるので、１階当たり2bitの情報を持っている事になる

DNA・RNAの論理構造

さて、タンパク質は２０種類のアミノ酸がたくさん集まって構成されている事は発酵について・基礎１で述べた。
２０種類を表現するのには最低5bit必要だが、DNA１階が2bitで構成されているので、6bit使う事になる
↑を訳すと、「DNAは１つのアミノ酸を表すのに、塩基を３つ使う」となる--ちなみに「ここから新しいペプチド開始」というヘッダ（メチオニン）と、「ここで１つのペプチド終了」というEnd of File（トリプトファン）もある

DNA・RNAのはたらき

さて、細胞がタンパク質を必要とすると、タンパク質を作らなければならない
タンパク質は２０種類のアミノ酸の集合体だと何度も書いている
そこでまず、RNAポリメラーゼという酵素が、DNAの塩基を読み取り、メッセンジャー RNA（mRNA）に転写する。つまりDNAという設計図は持ち出せないのでそのまま使わず、設計図をコピーして使うようなもんである。このmRNAはDNAをコピーした１本のひもであると思って頂きたい。
mRNAはリボソームというタンパク質の集合体の所に行く。
なお、このリボソームを作るのはリボソーム RNA（rRNA）というRNAとタンパク質である、作り方は省略
このリボソームの中にトランスファー RNA（tRNA）というスキャナがあり、mの塩基情報を３つずつ同時に読む事ができる。
さて、この１回で３つの塩基を読むと、その情報に対応したアミノ酸が準備される。これが連続して数百〜数万個のアミノ酸が結合され、最後にEnd of Fileが出てくるとめでたく１つのタンパク質が合成されるのである。
余談だが、たまにスキャナが読み間違ったり、mRNAがファイル破損している事もあったりするが、リボソームにエラー訂正機能があったりする。詳細は省略。チェックサム機能があるかどうかは知らないが、6bit(64パターン)で２２種類を表現しているので、ある程度冗長性は確保されているのだろうか

結論

DNAは設計図で、これを元にタンパク質（酵素・ホルモン・ペプチド）が作られる
DNAからmRNAに正確に複写されて、mRNAからタンパク質が作られる
DNAからmRNAに複写するのも酵素（RNAポリメラーゼ）の仕事

とりあえずこれだけ押さえておけば、DNAの基礎は理解できたも同然だろうと思われる。ちなみに塩基の数は以下の通り。

ヒト	３０億
ショウジョウバエ	１億８０００万
大腸菌	４００万
インフルエンザウイルス	１万８千

ああこれでようやくインフルエンザウイルスの話ができる……かな？