プリンキピア

第3章生体高分子

Section Summaryこの節のまとめ

Nucleic acids are molecules comprised of nucleotides that direct cellular activities such as cell division and protein synthesis. Pentose sugar, a nitrogenous base, and a phosphate group comprise each nucleotide. There are two types of nucleic acids: DNA and RNA. DNA carries the cell's genetic blueprint and passes it on from parents to offspring (in the form of chromosomes). It has a double-helical structure with the two strands running in opposite directions, connected by hydrogen bonds, and complementary to each other. RNA is a single-stranded polymer composed of linked nucleotides made up of a pentose sugar (ribose), a nitrogenous base, and a phosphate group. RNA is involved in protein synthesis and its regulation. Messenger RNA (mRNA) copies from the DNA, exports itself from the nucleus to the cytoplasm, and contains information for constructing proteins. Ribosomal RNA (rRNA) is a part of the ribosomes at the site of protein synthesis; whereas, transfer RNA (tRNA) carries the amino acid to the site of protein synthesis. The microRNA regulates using mRNA for protein synthesis.
英語のヒント
核酸はヌクレオチドからなる分子で、細胞分裂やタンパク質合成などの細胞活動を指揮する。各ヌクレオチドは、五炭糖、含窒素塩基、リン酸基からなる。核酸にはDNAとRNAの二種類がある。DNAは細胞の遺伝的な設計図を担い、染色体の形で親から子へ伝える。二重らせん構造を持ち、逆向きに走る二本の鎖が水素結合でつながり、互いに相補的になっている。RNAは、五炭糖のリボース、含窒素塩基、リン酸基からなるヌクレオチドがつながった一本鎖の重合体である。タンパク質合成とその調節に関わる。メッセンジャーRNA（mRNA）はDNAからコピーされ、核から細胞質へ移動し、タンパク質を作る情報を含む。リボソームRNA（rRNA）は、タンパク質合成の場であるリボソームの一部をなす。一方、転移RNA（tRNA）はアミノ酸をタンパク質合成の場へ運ぶ。マイクロRNAは、タンパク質合成におけるmRNAの利用を調節する。

Visual Connection Questions図を使った問題

Exercises 30練習問題 30
Exercise 30問題 30
Figure 3.33 A mutation occurs, and cytosine is replaced with adenine. What impact do you think this will have on the DNA structure?
図3.33 突然変異が起こり、シトシンがアデニンに置き換わった。DNAの構造にどのような影響があると思うか。
Solution解き方
Figure 3.33 Adenine is larger than cytosine and will not be able to base pair properly with the guanine on the opposing strand. This will cause the DNA to bulge. DNA repair enzymes may recognize the bulge and replace the incorrect nucleotide.
図3.33 アデニンはシトシンより大きく、向かい側の鎖のグアニンと正常な塩基対を作れない。そのため、DNAが膨らむ。DNA修復酵素がこの膨らみを認識し、誤ったヌクレオチドを置き換える場合がある。

Review Questions確認問題

Exercises 31–33練習問題 31–33
Exercise 31問題 31
A nucleotide of DNA may contain ________.
DNAのヌクレオチドに含まれうる組み合わせは、________である。
  1. ribose, uracil, and a phosphate group
    リボース、ウラシル、リン酸基
  2. deoxyribose, uracil, and a phosphate group
    デオキシリボース、ウラシル、リン酸基
  3. deoxyribose, thymine, and a phosphate group
    デオキシリボース、チミン、リン酸基
  4. ribose, thymine, and a phosphate group
    リボース、チミン、リン酸基
Solution解き方
C
C
Exercise 32問題 32
The building blocks of nucleic acids are ________.
核酸の構成単位は________である。
  1. sugars
    糖
  2. nitrogenous bases
    含窒素塩基
  3. peptides
    ペプチド
  4. nucleotides
    ヌクレオチド
Solution解き方
D
D
Exercise 33問題 33
How does the double helix structure of DNA support its role in encoding the genome?
DNAの二重らせん構造は、ゲノムをコードするという役割をどのように支えているか。
  1. The sugar-phosphate backbone provides a template for DNA replication.
    糖–リン酸骨格がDNA複製の鋳型を提供する。
  2. tRNA pairing with the template strand creates proteins encoded by the genome.
    tRNAが鋳型鎖と対を作ることで、ゲノムにコードされたタンパク質ができる。
  3. Complementary base pairing creates a very stable structure.
    相補的な塩基対形成が、非常に安定した構造を作る。
  4. Complementary base pairing allows for easy editing of both strands of DNA.
    相補的な塩基対形成により、DNAの両鎖を容易に編集できる。
Solution解き方
C
C

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 34–35練習問題 34–35
Exercise 34問題 34
What are the structural differences between RNA and DNA?
RNAとDNAの構造上の違いは何か。
Solution解き方
DNA has a double-helix structure. The sugar and the phosphate are on the outside of the helix and the nitrogenous bases are in the interior. The monomers of DNA are nucleotides containing deoxyribose, one of the four nitrogenous bases (A, T, G and C), and a phosphate group. RNA is usually single-stranded and is made of ribonucleotides that are linked by phosphodiester linkages. A ribonucleotide contains ribose (the pentose sugar), one of the four nitrogenous bases (A,U, G, and C), and the phosphate group.
DNAは二重らせん構造を持つ。糖とリン酸はらせんの外側に、含窒素塩基は内側にある。DNAの単量体はヌクレオチドで、デオキシリボース、四つの含窒素塩基（A、T、G、C）のいずれか、リン酸基を含む。RNAは通常一本鎖で、リボヌクレオチドがホスホジエステル結合でつながったものである。リボヌクレオチドは、五炭糖のリボース、四つの含窒素塩基（A、U、G、C）のいずれか、リン酸基を含む。
Exercise 35問題 35
What are the four types of RNA and how do they function?
四種類のRNAとは何か。それぞれどのように働くか。
Solution解き方
The four types of RNA are messenger RNA, ribosomal RNA, transfer RNA, and microRNA. Messenger RNA carries the information from the DNA that controls all cellular activities. The mRNA binds to the ribosomes that are constructed of proteins and rRNA, and tRNA transfers the correct amino acid to the site of protein synthesis. microRNA regulates the availability of mRNA for translation.
四種類のRNAは、メッセンジャーRNA、リボソームRNA、転移RNA、マイクロRNAである。メッセンジャーRNAは、細胞のすべての活動を制御するDNAの情報を運ぶ。mRNAは、タンパク質とrRNAからできたリボソームに結合し、tRNAが正しいアミノ酸をタンパク質合成の場へ運ぶ。マイクロRNAは、翻訳に利用できるmRNAの量を調節する。
deoxyribonucleic acid (DNA)
デオキシリボ核酸（DNA）
double-helical molecule that carries the cell's hereditary information
細胞の遺伝情報を担う二重らせん状の分子。
messenger RNA (mRNA)
メッセンジャーRNA（mRNA）
RNA that carries information from DNA to ribosomes during protein synthesis
タンパク質合成の際に、DNAからリボソームへ情報を運ぶRNA。
nucleic acid
核酸
biological macromolecule that carries the cell's genetic blueprint and carries instructions for the cell's functioning
細胞の遺伝的な設計図を担い、細胞が機能するための指示を伝える生体高分子。
nucleotide
ヌクレオチド
monomer of nucleic acids; contains a pentose sugar, one or more phosphate groups, and a nitrogenous base
核酸の単量体。五炭糖、一つ以上のリン酸基、含窒素塩基を含む。
phosphodiester
ホスホジエステル
linkage covalent chemical bond that holds together the polynucleotide chains with a phosphate group linking neighboring nucleotides' two pentose sugars
隣り合うヌクレオチドの二つの五炭糖をリン酸基がつなぎ、ポリヌクレオチド鎖を保持する共有化学結合。
polynucleotide
ポリヌクレオチド
long chain of nucleotides
ヌクレオチドの長い鎖。
purine
プリン
type of nitrogenous base in DNA and RNA; adenine and guanine are purines
DNAとRNAに含まれる含窒素塩基の一種。アデニンとグアニンがプリンである。
pyrimidine
ピリミジン
type of nitrogenous base in DNA and RNA; cytosine, thymine, and uracil are pyrimidines
DNAとRNAに含まれる含窒素塩基の一種。シトシン、チミン、ウラシルがピリミジンである。
ribonucleic acid (RNA)
リボ核酸（RNA）
single-stranded, often internally base paired, molecule that is involved in protein synthesis
タンパク質合成に関わる一本鎖の分子。しばしば分子内で塩基対を作る。
ribosomal RNA (rRNA)
リボソームRNA（rRNA）
RNA that ensures the proper alignment of the mRNA and the ribosomes during protein synthesis and catalyzes forming the peptide linkage
タンパク質合成の際、mRNAとリボソームを正しく位置合わせし、ペプチド結合の形成を触媒するRNA。
transcription
転写
process through which messenger RNA forms on a template of DNA
DNAを鋳型としてメッセンジャーRNAが形成される過程。
transfer RNA (tRNA)
転移RNA（tRNA）
RNA that carries activated amino acids to the site of protein synthesis on the ribosome
活性化されたアミノ酸を、リボソーム上のタンパク質合成の場へ運ぶRNA。
translation
翻訳
process through which RNA directs the protein's formation
RNAの指示によりタンパク質が形成される過程。