「１９５３年２月２８日，ついにＤＮＡモデルの鍵となる特徴が明らかになった。 １．ＤＮＡの中の塩基には，どのようなものがありますか？ アデニン，グアニン，シトシン，チミン 　２本の鍵を保持していたのは，アデニンとチミン，グアニンとシトシンという組み合わせによる強力な水素結合だった。前年，シャルガフの研究にもとづいてクリックが推測したことは正しかったのだ。アデニンはチミンと，グアニンはシトシンと結合する−しかしそれは分子の面が上下に重なるのではない。研究室にやってきたクリックはたちまちすべてを理解し，塩基を対にする私の案に同意した。彼はすぐに，二本の鎖が互いに逆方向に伸びていることに気がついた。 　それは最高の瞬間だった。私たちはそれが正解だと確信した。これほど単純明快な構造は正解に決まっていた。いちばん興奮させられたのは，二本の鎖に沿って並ぶ塩基配列の相補性だった。一方の鎖の塩基配列がわかれば，自動的にもう一方の配列がわかる。細胞分裂に先だって起こる染色体の分裂の際，遺伝情報がなぜあれほど正確に複製されるのかが，これで明らかになったのだ。分子はファスナーを開くようにして二本の鎖に別れる。そしてそれぞれの鎖が，新しくつくられる鎖を作るための鋳型となり，ひとつだった二重らせんがふたつになるのである。」ジェームス・Ｄ・ワトソン，アンドリュー・ベルー著「ＤＮＡ」（講談社）より 　　 　この章の学習内容は，次の通りです。 （１）分子の極性と水素結合 （２）ＤＮＡ （３）ＲＮＡ （４）ゲノム 　最初に，分子の極性と水素結合について復習しておきましょう。 ２．水素結合とはどのような結合ですか？ フッ化水素ＨＦは，分子構造の似た他のハロゲン化水素に比べて，分子量は一番小さいが沸点は最も高い。水Ｈ２ＯやアンモニアＮＨ３も同族元素の水素化合物の中で異常に高い沸点を示す。これは，隣接分子間で電気陰性度の大きい原子（フッ素Ｆ，酸素Ｏ，窒素Ｎ）が水素原子Ｈと引き合うからである。このようなＨを仲立ちとした形の結合を水素結合という。溶液中の２つのカルボン酸が引き合っているのも水素結合による。水素結合は共有結合やイオン結合よりは弱いが，ファンデルワールス力よりは強い。ファンデルワールス力や水素結合など，分子間に働く力をまとめて分子間力という。

（１）分子の極性と水素結合 　２個の原子が結合したとき，各原子がその電子を引きつける強さを数値で表したもの→電気陰性度 　Ｍｕｌｌｉｋｅｎ 　ｘ＝０．５（Ｉ＋Ａ） 　ｘ：電気陰性度，Ｉ：イオン化エネルギー，Ａ：電子親和力 　Ｐａｕｌｉｎｇ 　ＥＡ−Ｂ＝（ＥＡ−Ａ・ＥＢ−Ｂ）1/2＋ｋ（ｘＡ＋ｘＢ）２ 　ｘ：電気陰性度，Ｅ：結合エネルギー 　分子内の電荷の偏り→極性 　極性をもつ分子→極性分子 　ＨＦ，Ｈ２Ｏ，ＮＨ３の沸点が高い→ファンデルワールス力以外に水素結合がはたらく 　水素結合…水素原子を間にはさんだ分子間の結合 　ファンデルワールス力＜水素結合＜化学結合

Ｍｕｌｌｉｋｅｎの定義の方がわかりやすいですが，一般にはＰａｕｒｉｎｇの定義で算出された値がよく使われます。 Ｈ ２．１ Ｌｉ Ｂｅ Ｂ Ｃ Ｎ Ｏ Ｆ １．０ １．５ ２．０ ２．５ ３．０ ３．５ ４．０ Ｎａ Ｍｇ Ａｌ Ｓｉ Ｐ Ｓ Ｃｌ ０．９ １．２ １．５ １．８ ２．１ ２．５ ３．０ Ｋ Ｃａ Ｓｃ Ｔｉ Ｖ Ｃｒ Ｍｎ Ｆｅ Ｃｏ Ｎｉ Ｃｕ Ｚｎ Ｇａ Ｇｅ Ａｓ Ｓｅ Ｂｒ ０．８ １．０ １．３ １．５ １．６ １．６ １．５ １．８ １．８ １．８ １．９ １．６ １．６ １．８ ２．０ ２．４ ２．８ Ｒｂ Ｓｒ Ｙ Ｚｒ Ｎｂ Ｍｏ Ｔｃ Ｒｕ Ｒｈ Ｐｄ Ａｇ Ｃｄ Ｉｎ Ｓｎ Ｓｂ Ｔｅ Ｉ ０．８ １．０ １．２ １．４ １．６ １．８ １．９ ２．２ ２．２ ２．２ １．９ １．７ １．７ １．８ １．９ ２．１ ２．５ Ｃｓ Ｂａ Ｌａ Ｈｆ Ｔａ Ｗ Ｒｅ Ｏｓ Ｉｒ Ｐｔ Ａｕ Ｈｇ Ｔｌ Ｐｂ Ｂｉ Ｐｏ Ａｔ ０．７ ０．９ １．１ １．３ １．５ １．７ １．９ ２．２ ２．２ ２．２ ２．４ １．９ １．８ １．８ １．９ ２．０ ２．２ 　この表から，一般に周期表で右上側にある元素ほど電気陰性度は大きいことがわかりますね。Ｆの４．０が最大です。ただし，希ガスを除いてです。 　ＤＮＡでは，アデニンとチミンが２か所で，グアニンとシトシンが３か所で水素結合しています。

（２）ＤＮＡ 　水素結合により二重らせん構造が保たれる。 　細胞が分裂するとき，２本鎖がほどける。 　１本鎖に新たなヌクレオチドがつくられる。 　同じ塩基配列の二重らせんが２組複製される。

ワトソンとクリックは，ＤＮＡの二重らせん構造をイギリスの有名な科学雑誌ＮＡＴＵＲＥに投稿し，１９５３年４月２５号７３７ページに彼らの論文が掲載されました。http://www.natureasia.com/japan/nature/2003-50dna-pdf/watsoncrick.pdf 　その論文は，次にようにはじまります。 　ＭＯＬＥＣＵＬＡＲ　SＴＲＵＣＴＵＲＥ　ＯＦ　ＮＵＣＬＥＩＣＤ　ＡＣＩＤＳ 　Ａ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｓｅ　Ｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄ 　Ｗｅ　ｗｉｓｈ　ｔｏ　ｓｕｇｇｅｓｔ　ａ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓａｌｔ　ｏｆ　ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｓｅ　ｎｕｃｌｅｉｃ　ａｃｉｄ（Ｄ．Ｎ．Ａ）．Ｔｈｉｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｈａｓ　ｎｅｖｅｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｏｆ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｎｔｅｒｅｓｔ． 　英語の得意な人は，訳してみてください。 　 　ところで，タンパク質の合成は，次のようにして行われます。 １．核の中でＤＮＡの二重らせんが部分的にほどけ，ＤＮＡがｍＲＮＡに写し取られる。 ２．ｍＲＮＡは核から細胞質に出て，リボソームに付着する。 ３．細胞質にあるｔＲＮＡは，特定のアミノ酸と結合し，リボソームに運ぶ。 ４．リボソーム上で，ｍＲＮＡの情報にもとづいて特定のアミノ酸が並べられ，ｒＲＮＡによってペプチド結合が形成される。 　このように，タンパク質の合成においてＲＮＡは大変重要なはたらきをしています。 ３．ＲＮＡの中の塩基には，どのようなものがありますか？ アデニン，グアニン，シトシン，ウラシル

（３）ＲＮＡ 　１本鎖 　タンパク質合成に関与 　伝令ＲＮＡ（ｍＲＮＡ）…ＤＮＡの遺伝情報の一部を写し取る。 　運搬ＲＮＡ（ｔＲＮＡ）…アミノ酸を決まった順序にならべる。 　リボソームＲＮＡ（ｒＲＮＡ）…アミノ酸の間にペプチド結合を形成する。

ＤＮＡの配列を読むことは，きわめて困難でした。ハーバード大学のギルバートとケンブリッジ大学のサンガーの二人は，同じ時期にそれぞれ別の配列決定法を考え出しました。サンガーといえば，実はノーベル賞を２度受賞しています。ちなみに，ノーベル賞を２度受賞したのは，サンガー（１９５８年，１９８０年，ともに化学賞）以外に，マリー・キュリー（１９０３年と１９１１年，ともに化学賞），ジョン・バーディン（１９５６年，１９７２年，ともに物理学賞），ライナス・ポーリング（１９５４年化学賞，１９６２年平和賞，２度とも単独受賞）の４人だけです。サンガーは，１９５８にタンパク質の配列を決定し，それをインスリンに応用しました。彼のタンパク質配列決定法とＤＮＡ配列決定法の間にはなんの関係もありません。技術的にも発想の点でも，サンガーはどちらも全くゼロから考え出したのです。すごいことだと思いませんか？ 　ところで，ゲノムということばを聞いたことがあるでしょう。ゲノムとはある生物がもっている全遺伝情報のことです。１９９１年「ヒトゲノム計画」がスタートし，２０００年６月でほぼ完了しました。酵素によってＤＮＡを切断し，電気泳動の結果をコンピュータで処理するようですが，ジム・ケントという人が１００台のパソコンを使って４週間ぶっ続けで解析のプログラムを使ったそうです。

（４）ゲノム　 　対をなす染色体の一方→ゲノム 　ゲノム中の塩基対の配列順序が遺伝情報に対応 　２０００年にヒトゲノムの解読終了

ヒトゲノムが解読されたことによって，どのようなことができるようになるのでしょうか。人類の歴史をもっとよく知ることができます。遺伝子の指紋として法廷に使われます。ヒトの病気の遺伝学が進歩し，遺伝病の治療や予防が可能になります。しかし，使い方を誤ると，大変なことが起こりそうですね。 　　　 　それでは，この章の学習内容を確認しましょう。 １．塩基対の水素結合の組み合わせは何ですか？ ２．３種類のＲＮＡはそれぞれ何と呼ばれていますか？

答
１．アデニンとチミン，グアニンとシトシン
２．伝令ＲＮＡ，運搬ＲＮＡ，リボソームＲＮＡ