大学受験生物「DNAの複製」リーディング鎖とラギング鎖

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大学受験や模試、定期試験で出題されやすい内容を丁寧に解説していきます。今回はDNAの複製についてです。DNAの複製では、新しくできるDNA鎖の伸長の方向が重要になってきます。

DNAの半保存的複製

DNAは二重らせん構造になっており、DNAを複製するにはまず、二重らせん構造をほどき、水素結合で対になっている塩基を「DNAヘリカーゼ」という酵素でほどいていくことになります。

ほどけた両方のDNAを鋳型として、各塩基に相補的な塩基をもったヌクレオチドが「DNAポリメラーゼ」によって結合されていきます。

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半保存的複製

新しくできたDNA鎖のうち1本が鋳型になった元のDNA鎖で、もう1本が新しくつくられたDNA鎖になります。このように1本だけが新しいDNAで、もう1本が元のDNAのような複製の方法を半保存的複製と呼びます。

半保存的複製

DNA複製の方向

DNA複製の方向が非常に重要です。DNAが複製されるためには必ずプライマーとよばれる短いヌクレオチド鎖が必要になります。プライマーは元のヌクレオチド鎖の3’末端側に結合し、元のヌクレオチド鎖の5’末端側に向かって伸びていきます。したがって、新しいヌクレオチド鎖は5’から3’の方向に伸長していくことになります。

リーディング鎖とラギング鎖

リーディング鎖の伸長

リーディング鎖は、元のヌクレオチド鎖の3’末端側から5’末端側に向けて連続的にできる新しいヌクレオチド鎖になります。

  1. 二重らせん構造のDNA鎖が、DNAヘリカーゼによって一本鎖にほどかれる。
  2. ほどけたヌクレオチド鎖の3’末端側にプライマーが結合する。
  3. 二重らせん構造が開く方向に新しいDNA鎖を5’側から3’側に合成する。

ラギング鎖の伸長

ラギング鎖は、元のヌクレオチド鎖の5’末端側から3’末端側に向けてできる新しい短いヌクレオチド鎖になります。二重らせん構造がほどける方向と、新しいヌクレオチド鎖が伸びる方向が逆向きなので、断続的に鎖が伸びていきます。

  1. 二重らせん構造のDNA鎖が、DNAヘリカーゼによって一本鎖にほどかれる。
  2. ある程度ほどけたところの3’末端側にプライマーが結合する。
  3. 新しいDNA鎖を5’側から3’側に合成する。
  4. 二重らせん構造がさらに開いているので、そこに新しいプライマーが結合する。
  5. 新しいDNA鎖を5’側から3’側に合成する。
  6. 短いヌクレオチド鎖が多数できる(岡崎フラグメント)。
  7. 短いヌクレオチド鎖がDNAリガーゼによって結合する。

以上がDNA複製の基本事項となります。次は応用論点の「テロメア」と「レプリケーター」について学習していきましょう。次回をお楽しみに!

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