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ゲノムとは？

「ゲノム（genome）」とは"gene（遺伝子）"と集合をあらわす"-ome"を組み合わせた言葉で、生物のもつ遺伝子（遺伝情報）の全体を指す言葉です。その実体は生物の細胞内にあるDNA分子であり、遺伝子や遺伝子の発現を制御する情報などが含まれています。タンパク質は、遺伝子の情報をもとに転写・翻訳という過程を経て作られます。

DNA (デオキシリボ核酸）と遺伝子

ゲノムを構成するDNA (Deoxyribonucleic acid) は、生物の遺伝情報を保持している鎖状の高分子です。DNA分子はその構成単位であるヌクレオチドが鎖状に長くつながり、２本の鎖が撚り合わさったらせん構造（これを２重らせんと呼びます：左図）をしており、２本一組で一個の分子になっています。遺伝子はこのDNA分子上のそれぞれの区画です。DNA分子にはたくさんの遺伝子があります。
　DNA分子を構成するヌクレオチドは、デオキシリボース糖がリン酸によって連結され、その糖に4種類の塩基（アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン(C)、チミン（T））のどれかが結合します。DNAの２本の鎖の間ではこれらの塩基のうち、互いに向き合った位置にあるAとT及びGとCが水素結合による対合（塩基対）を作っています。また２本の鎖は化学的に互いに逆方向になっています。
　これらのことから、DNA分子のそれぞれの鎖は互いに他と相補的であるといい、一方の鎖の塩基のならび（塩基配列）がわかれば、他の塩基配列は自動的にわかるという特徴をもっています。これは、DNA分子（ひいては生物）が自己複製していく上で重要な特徴であり、自己複製後にもとのDNA分子と全く同じ２重鎖のDNA分子ができることが容易に説明できます。

遺伝子とその発現

長大なDNA分子は多数の異なる情報を担う区画（すなわち遺伝子）に分かれています。遺伝子にはタンパク質を作るものと、リボソームRNA、転移RNA、その他として働くRNAを作るものがあります。(RNA: Ribonucleic acid)

遺伝子からタンパク質やRNAが作られることを遺伝子が発現すると言いますが、DNA分子上には、特定の遺伝子をいつどれだけ発現させるかという情報をもった領域も存在します。遺伝子が発現することにより、情報伝達やエネルギー生成等の生命活動に必要となる様々な反応が行われる訳です。

タンパク質ができる仕組み -転写と翻訳-

生物を構成する単位である細胞における様々な生命活動の主役は、酵素であるタンパク質が担っています。しかし、タンパク質はDNA分子から直接作られる訳ではありません。まず、DNA分子上のそれぞれの区画である遺伝子からメッセンジャーRNA（mRNA)が作られます。この過程を転写と呼びますが、転写では遺伝子を構成するDNA分子の片側の鎖に相補的なmRNAが作られます。
　次に、転写されたmRNAの塩基のならびの3個が一組となってアミノ酸対応し、アミノ酸のならびが決められ、それによってアミノ酸が鎖状につながったタンパク質ができます。この過程を翻訳といいます。翻訳はリボソーム上で行われます。3個ずつの塩基の組はコドンと呼ばれます。コドンは、A、G、C、Uの4つの塩基が3つ組み合わさってできるので、全部で4×4×4=64通りあります。しかし、天然のタンパク質に含まれるアミノ酸は20種類ですから、多くの場合1つのアミノ酸に複数のコドンが対応しています。

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