【プロ講師解説】このページでは『セントラルドグマ(DNA複製・タンパク質合成の流れ)』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。
DNA複製
STEP1 | 二重らせん構造を形成している2本鎖DNAが解ける |
STEP2 | それぞれの鎖を鋳型にし、酵素の働きと相補的塩基対を作る能力によって複製する |
STEP1
まず、二重らせん構造を形成しているDNA二本鎖がほどける。
STEP2
次に、それぞれの鎖を鋳型にして、 酵素(DNAポリメラーゼ)の働きと相補的塩基対を作る能力によって複製する。
タンパク質の合成
DNAからは3種類のRNAが作られる。1つはタンパク質の設計図のコピー(伝令RNA:mRNA)、
2つ目はその設計図に従ってアミノ酸を運んでくる運搬RNA(tRNA)、3つ目はタンパク合成の場となるリボソームを構成し、アミノ酸の連結(タンパク合成)に関わるリボソームRNA(rRNA)である。
これ以降は、これらのRNAによってタンパク質が合成される過程を見ていこう。
タンパク質の合成は「転写」と「翻訳」の二段階で行われる。
転写
転写とはDNAからRNAを合成する過程である。
この過程はDNA複製と同様の仕組みで、相補的な塩基対を形成することによって行われる。
ただし、DNA上のアデニン(A)と対応するRNA上の塩基はウラシル(U)である。(RNAではチミン(T)の代わりにウラシル(U)が存在する)
翻訳
RNAには3種類存在する。
mRNA | tRNA | rRNA |
---|---|---|
合成するタンパク質の情報をDNAから写し取った一本鎖のRNA | mRNAの情報に従って、指定されたアミノ酸を運んでくる1本鎖のRNA | タンパク質とともにリボソームを構成する1本鎖のRNA。リボソームは細胞内のタンパク合成の場となる |
転写によってDNAから作られるRNA(つまりタンパク質の設計図(DNA)のコピー)をmRNAという。その設計図に従ってアミノ酸を運んでくるRNAをtRNA、tRNAが運んできた材料(アミノ酸)を使ってタンパク質を合成するRNAをrRNAという。
mRNA、tRNA、rRNAを使ったタンパク質合成の過程を翻訳という。翻訳の流れは次の通り。
STEP1 | mRNAがリボソームに結合する |
STEP2 | tRNAがmRNAの塩基配列を3つずつ読み、対応したアミノ酸を運んでくる |
STEP3 | リボソームがmRNAの上を移動しながら、tRNAが運んできたアミノ酸をつなげ、タンパク質を合成する |
STEP1
まず、タンパク合成の場であるリボソームにmRNAが結合する。
STEP2
RNAに含まれる塩基はアデニン(A)・グアニン(G)・シトシン(C)・ウラシル(U)の4種類。
3つの塩基の組からなる配列で1つのアミノ酸を指定する(この3つの塩基の組をコドンという)ので、運搬RNA(tRNA)がmRNAの塩基配列を3つずつ読み、対応したアミノ酸を運んでくる。
STEP3
最後に、リボソームがmRNAの上を移動しながら、tRNAが運んできたアミノ酸をつなげてタンパク質をつくっていく。
セントラルドグマ
DNA複製・タンパク質合成の流れを図示すると次のようになる。
大量に複製されたDNAからRNAを合成し、RNAからタンパク質が作られる。
この流れは1958年に英国の分子生物学者クリックによって提唱され、セントラルドグマと呼ばれている。
演習問題
問1
【1】 | 【2】 | 【3】 |
---|---|---|
合成するタンパク質の情報をDNAから写し取った一本鎖RNA | 【1】の情報に従って、指定されたアミノ酸を運んでくる1本鎖RNA | タンパク質とともにリボソームを構成する1本鎖RNA |
問2
1つのアミノ酸は3つの塩基の組からなる配列で指定されるが、この3つの塩基の組を【1】という。
問3
大量に複製されたDNAからRNAを合成し、RNAからタンパク質が作られる。
この流れは【1】と呼ばれる。
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・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター
数百名の個別指導経験あり(過去生徒合格実績:東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など)
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆
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