【高校生物・生物基礎】セントラルドグマとは？DNA・RNA・タンパク質の流れをわかりやすく解説

設計図の例で考える

いきなりDNA、RNA、タンパク質と言われると、少し難しく感じるかもしれません。

なので、まずは例を見ながら考えてみましょう。

セントラルドグマを「家を作る流れ」とでも捉えてみます。

DNAは、設計図の原本のようなものです。

つまり一番の根幹になるもの。

大事な情報は全てここに詰まっています。

ただし、家を建てるとき、いきなり原本の設計図を現場に持ち出してしまうと、汚したり破いたりするかもしれず、少し怖い。

そこで、原本をコピーして、作業用の設計図を作る。

この作業用コピーにあたるのがRNAです。

そして、そのコピーされた設計図をもとに、実際に家を作る。

この家にあたるのがタンパク質です。

セントラルドグマは、この流れを表しています。

遺伝子とは何か

セントラルドグマを理解するには、まず遺伝子という言葉を確認しておきましょう。

たとえば、体のつくりや、体内ではたらくタンパク質の情報などに関わります。

現在では、遺伝子はDNA上にある特定の塩基配列として考えられることが多いです。

イメージは、DNAっていう大きな本があって、その全部を設計図として使う、というよりは、その本の中に家を作るためのレシピや設計図が書いてある、という感じです。

DNAからRNAへ：転写

セントラルドグマの最初の流れは、

です。

この過程を転写といいます。

設計図の例で言えば、原本の設計図をコピーする作業です。

元々の本をコピーしたって、出てくるのは本ではなくコピー用紙ですよね。

そのコピー用紙がRNA、というイメージです。

DNAは、細胞の中で遺伝情報を保存している大事な物質です。

そのため、必要な情報を使うときには、DNAそのものを直接使うのではなく、RNAというコピーを作ります。

このとき作られるRNAのうち、タンパク質合成に使われるものをmRNAといいます。

mRNAのmは、messenger（伝令・配達人）のmです。

つまり、mRNAは「遺伝情報のメッセージを運ぶRNA」と考えると分かりやすいです。

RNAからタンパク質へ：翻訳

次の流れは、

です。

この過程を翻訳といいます。

英語を日本語に翻訳するように、mRNAに書いてある情報をタンパク質という形あるものに変えるので、翻訳と呼ばれます。

この翻訳は、リボソームという場所で行われます。

タンパク質は何をしているのか

ここで、タンパク質についても確認しておきます。

タンパク質というと、筋肉や食べ物のタンパク質をイメージする人が多いかもしれません。

もちろん、それもタンパク質です。

ただ、生物の体内では、タンパク質はもっといろいろな場所ではたらいています。

体の構造を作るものもあれば、酵素として化学反応を進めるものもあります。

つまり、タンパク質は体の材料でもあり、体の中ではたらく道具でもあります。

遺伝情報が最終的にタンパク質になることで、細胞の性質やはたらきが生まれます。

だから、DNAの情報がRNAを通してタンパク質になる流れは、生物を理解するうえでかなり重要です。

発展：逆転写とRNAワールド

ここからは少し発展です。

生物基礎の基本としては、セントラルドグマは

の流れとして理解すれば十分です。

ただし、すべての情報の流れが必ずこの方向だけ、というわけではありません。

たとえば、HIVのようなレトロウイルスでは、RNAの情報をもとにDNAを作ることがあります。

これを逆転写といいます。

通常の流れとは逆に、

という流れが起こるわけです。

また、生命の初期には、RNAが中心的な役割を持っていたのではないか、という考え方があります。

これをRNAワールド仮説といいます。

イメージとしては、最初はRNAが「情報を持つ役割」と「実際にはたらく役割」の両方を担っていたかもしれない、という考え方です。

その後、情報を長く安定して保存する役割はDNAへ、実際にはたらく役割の多くはタンパク質へ、というように役割分担が進んだのではないかと考えられています。

もちろん、これは発展的な内容なので、生物基礎ではまず DNA → RNA → タンパク質 の流れを押さえれば十分です。

まとめ

このように考えると、セントラルドグマはかなり理解しやすくなります。

生物にしろ、生物基礎にしろ、まず用語を丸暗記するよりも、わかりやすくイメージすることが大切です。

今回もコメント欄を開放しておくので、他にも扱ってほしい単元などがあればリクエストしてください。