分子生物学

分子生物学は、原子や分子のレベルで生命を研究する学問です。たとえば、ミミズについてできるだけ多くのことを理解したいと考えたとする。あるレベルでは、ミミズの大きさ、形、色、重さ、食べるもの、繁殖の仕方など、明らかな特徴を説明することができる。

しかし、ずいぶん前に、生物学者は、どんな生物でも、その生物が構成されている細胞を研究することによって、より基本的な理解が得られることを発見しました。彼らは、細胞が作られる構造、細胞が変化する方法、細胞が生存するために必要な物質、細胞が作る産物、その他の細胞の特徴を特定することができたのである。

分子生物学は、この生命の分析をさらに一歩進めたものです。化学者が他の種類の分子を研究するのと同じように、生命体を構成する分子を研究しようとするものである。たとえば、分子の化学構造や、生殖や成長といったさまざまな生命現象の中で構造がどのように変化するかを調べようとします。分子生物学者は、その研究において、化学、生物学、物理学など、さまざまな科学のアイデアやツールを利用している。

セントラルドグマ

分子生物学を支配する重要な原理はセントラルドグマと呼ばれるものである。 (ドグマとは確立された信念のことである）セントラル・ドグマは2つの事実に基づいている。第一の事実は、どのような細胞であれ、その活動において重要な役割を果たしているのはタンパク質であるということです。タンパク質は非常に大きく、複雑な分子で、アミノ酸という小さな単位からできています。例えば、典型的なタンパク質は、数千個のアミノ酸が端から端まで結合してできています。タンパク質は細胞内で様々な役割を担っています。また、細胞内のある部分から別の部分へ、あるいはある細胞から別の細胞へメッセージを伝えるホルモン（化学伝達物質）としての働きや、細胞内で行われる化学反応の速度を速める化合物である酵素としての働きも持っています。

第二の事実は、タンパク質は細胞の核に存在するデオキシリボ核酸（DNA）と呼ばれる分子に格納されたマスタープランに基づいて、細胞内で構築されることです。 DNA分子は、ヌクレオチドと呼ばれる非常に長い鎖状の単位が端と端で結合したものである。ヌクレオチドの配列は、どのようなタンパク質をどのように作るかを細胞に伝える一種の暗号のようなものである。

知っておきたい言葉

アミノ酸のこと。タンパク質の原料となる有機化合物。

細胞：生体の基本単位で、細胞は高度に専門化した機能を果たすように構造化されています。

細胞質：細胞膜に囲まれた小器官を含む細胞内の半流動体。

DNA (デオキシリボ核酸)。細胞の核にある遺伝物質で、生物の発生に必要な情報が含まれている。

酵素：生きた細胞で作られ、特定の生化学反応を引き起こす多数の複合タンパク質のうちのいずれか。

ホルモン：生体内で生産され、特定の生化学反応を引き起こす多数の複雑なタンパク質。血液によって体内の離れた場所にある臓器や組織に運ばれ、そこで細胞の活動を調節する、生きた細胞で作られる化学物質。

ヌクレオチド: 生体内で生成される化学物質。 DNA分子が作られる単位。

タンパク質：タンパク質。多くのアミノ酸が互いに結合した複雑な化学化合物で、すべての生きた細胞の構造と機能に不可欠である。

リボソーム。タンパク質が生産される細胞内の小さな構造体。

では、セントラルドグマは非常に単純で、次のように表現することができる。

DNA → mRNA → タンパク質

この式が言葉にするところは、細胞の核にあるDNA分子に格納されているコードは、まずメッセンジャーリボ核酸（mRNA）という別の種類の分子に書かれるということです。 mRNA分子は構築されると、核を出て細胞の細胞質へと移動する。細胞質内ではリボソームと呼ばれる構造体に結合し、タンパク質の生産が行われる。細胞質内に豊富に存在するアミノ酸は、別の種類のRNAである転移RNA（tRNA）によってリボソームに運ばれ、そこで新しいタンパク質分子を構築するために使われる。これらの分子は、mRNA分子によってその構造が決定され、さらに、DNA分子によってその構造が決定される。