私たちを形成する設計図の情報は、DNAという物質に書き込まれています。その構造とはいったいどのようなもので、どうのように情報として書き込まれているのでしょうか。
また、DNAは日本語でデオキシリボ核酸と呼ばれますが、核酸にはもう１種類あってRNA（リボ核酸）があります。
今回はそのあたりを解説していきます。
目次
ヌクレオチド・ヌクレオシド・塩基の構造
ヌクレオチド
DNAおよびRNAの構成単位はヌクレオチドと呼ばれるものです。このヌクレオチドが直鎖状につながることでDNAやRNAになります。ヌクレオチドの構造を下の図にまとめました。
RNAはリボヌクレオチドがつながって出来たもので、DNAはデオキシリボヌクレオチドがつながって出来たものです。リボヌクレオチドは図の矢印のところにヒドロキシ基がありますが、デオキシリボヌクレオチドでは酸素が抜けて（deoxy：デオキシ）水素だけになっています。
リボヌクレオチドとデオキシリボヌクレオチドはそれぞれ４種類あります。リン酸基とリボースの部分はそれぞれ共通ですが、塩基の部分が異なります。リボヌクレオチドの塩基はA（アデニン）、U（ウラシル）、C（シトシン）、G（グアニン）で、デオキシリボヌクレオチドの塩基はA（アデニン）、T（チミン）、C（シトシン）、G（グアニン）です。
したがって、私たちの身体の設計図はDNA上の4種類の塩基による配列の組み合わせの形で保存されているのです。
塩基
塩基の構造はプリン由来とピリミジン由来の2種類に分かれます。
さらに、各塩基の構造は以下の通りです。
ヌクレオシド
ちなみに以下のようにリン酸基がない場合はそれぞれリボヌクレオシド、デオキシリボヌクレオシドと呼ぶので注意しましょう。
DNAとRNA
DNAとRNAの構造
DNAとRNAは以下のように4種類のヌクレオチドがリン酸ジエステル結合によってつながっています。一部のウイルスDNAは１本鎖ですが、ほとんどの生物は二本のDNA鎖が螺旋状に巻いた二本鎖DNAです。
RNAはふつう一本鎖ですが、一部のウィルスには二本鎖RNAがあったりもします。
下図に４塩基分の核酸を載せました。
実際の核酸はもっと長いですし、塩基配列の組み合わせも様々です。DNAの塩基はA,T,C,Gの4種類ですが、RNAはTの代わりにUが使われます。
一番上のリボース部位に1’から5’まで番号を振りました。リボース１つに含まれる炭素同士を区別するためにこの順に番号が割り振られるので覚えておきましょう。下３つそれぞれのリボースの各炭素も同じルールで番号が振られます。
また、核酸の鎖の両端は5’末端と3’末端で上図のように区別することができます。5’末端側を5’上流、3’末端側を3’下流と呼んだりもします。
シャルガフの法則とワトソン・クリック塩基対
1950年、エルヴィン・シャルガフは二本鎖DNA中のアデニンとチミンの塩基数が等しく、グアニンとシトシンの塩基数も等しくなることを発見しました。このことをシャルガフの法則と呼び、二本鎖RNAもこの法則に従います。
そして1953年、ジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックは二本鎖DNAの構造モデルとしてワトソン・クリック構造を提案しました。提案の中には、一方の鎖の塩基１つが対向する鎖の塩基１つと水素結合を形成して塩基の対を形成しているというものがありました。
その塩基対のペアがアデニン(A)とチミン(T)、グアニン(G)とシトシン(C)の組み合わせだったのです。このA-T塩基対とC-G塩基対のことをワトソン・クリック塩基対といいます。
これによってシャルガフの法則（A=TおよびC=G）を説明することができたのです。
DNAとRNAの関係
最後にRNAとは一体何なのかを簡単に説明しておきましょう。
DNAは大雑把にいうと身体の設計図です。身体を作り上げたり維持するためには設計図を元に部品を作って組み立てなければなりません。
DNAを直接読み取って部品を作りたいところですが、そうではなくてまずはDNAの設計図を別のものに写し取ります。その写しがRNAです。写しの過程を転写と呼びます。
上図のようにRNAは青色DNA鎖とワトソン・クリック塩基対を形成するように合成されますが、チミン(T)を使うことができません。かわりにウラシル(U)を使ってA-Uの塩基対を形成しながらRNAを合成します。
したがって、できたRNAは二本鎖DNAの赤色鎖と同一ではなく、チミン(T)がウラシル(U)に置き換えられたものになります。このあと、RNAに買い込まれた情報をもとにタンパク質が合成されていきます。
