学部生
  1. 一般化学  1.1. 化学の紹介  1.2. 原子構造  1.2.1. サブアトム粒子  1.2.2. 原子モデル  1.2.3. 量子数  1.2.4. 電子配置  1.2.5. 周期的傾向  1.2.6. 同位体とその応用  1.3. 化学結合  1.3.1. イオン結合  1.3.2. 共有結合  1.3.3. 金属結合  1.3.4. 混成  1.3.5. 分子構造とVSEPR理論  1.3.6. 結合の極性と双極子モーメント  1.4. 化学量論  1.4.1. モルの概念  1.4.2. 経験式と分子式  1.4.3. 制限試薬と過剰試薬  1.4.4. 収率と純度のパーセンテージ  1.4.5. 希釈計算  1.5. 物質の状態  1.5.1. 気体法則  1.5.2. 物質と分子間力  1.5.3. 固体と結晶構造  1.5.4. 状態図  1.5.5. プラズマと臨界流体  1.6. Chemical reactions  1.6.1. 化学反応の種類  1.6.2. 化学方程式のバランス  1.6.3. 熱化学反応  1.6.4. 反応エネルギープロフィール  1.7. Solutions and Mixtures  1.7.1. 濃度単位  1.7.2. 症状の特性  1.7.3. 溶解度と溶解度規則  1.7.4. ヘンリーの法則とラウールの法則  1.7.5. 分配係数  1.8. 化学平衡  1.8.1. 質量作用の法則  1.8.2. ル シャトリエの法則  1.8.3. 反応商  1.8.4. 平衡定数の計算には、このオンライン計算機を使用してください。平衡定数（Eq.）を入力し、計算ボタンを押してください。ここでは、与えられた入力値を使用して平衡定数の計算がどのように説明されるかを示します -> 0.05 = 0.05/0。  1.8.5. 酸塩基平衡  1.9. 酸と塩基  1.9.1. アレニウス、ブレンステッド-ローリー、ルイスの定義  1.9.2. pHとpOH  1.9.3. 酸塩基滴定  1.9.4. 緩衝溶液  1.9.5. 酸塩基指示薬  1.9.6. 多プロトン酸と塩基  1.10. 電気化学  1.10.1. 酸化還元反応  1.10.2. ガルバニ電池と電解セル  1.10.3. ネルンストの式  1.10.4. 電気分解  1.10.5. ファラデーの電気分解の法則  1.11. 熱力学  1.11.1. 熱力学の法則  1.11.2. エンタルピー、エントロピーとギブズ自由エネルギー  1.11.3. 反応の自発性  1.11.4. 熱力学サイクル（ヘスの法則、カルノーサイクル）  1.12. 動力学  1.12.1. 速度式と反応次数  1.12.2. 活性化エネルギーと触媒  1.12.3. 衝突理論  1.12.4. 反応機構  1.12.5. 遷移状態理論
  2. 有機化学  2.1. 構造と関係  2.1.1. 炭素化合物の混成  2.1.2. 共鳴と芳香族性  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. 誘導効果と共鳴効果  2.2. 炭化水素  2.2.1. 炭化水素  2.2.2. アルケン  2.2.3. アルキン  2.2.4. 芳香族化合物  2.2.5. シクロアルカンと配座  2.3. 官能基  2.3.1. アルコールとフェノール  2.3.2. エーテルとエポキシド  2.3.3. アルデヒドとケトン  2.3.4. カルボン酸とその誘導体  2.3.5. Amin  2.3.6. エステルとアミド  2.3.7. チオールとスルフィド  2.4. ステレオ化学  2.4.1. 立体化学における異性体  2.4.2. キラリティと光学活性  2.4.3. 構造解析  2.4.4. ジアステレオマーとエナンチオマー  2.5.1. Substitution reactions  2.5.2. 脱離反応  2.5.3. 付加反応  2.5.4. ラジカル反応  2.5.5. 転位反応  2.5.6. 周環反応  2.6. スペクトロスコピーと構造解析  2.6.1. 赤外分光法  2.6.2. 核磁気共鳴分光法  2.6.3. 質量分析  2.6.4. UV-可視分光法  2.6.5. X線結晶学  2.7. 高分子化学  2.7.1. Addition and Condensation Polymers  2.7.2. 重合のメカニズム  2.7.3. 生分解性ポリマー  2.7.4. 導電性およびスマートポリマー
  3. 無機化学  3.1. 配位化学  3.1.1. 配位子と錯体化合物  3.1.2. 結晶場理論  3.1.3. 配位化合物における分子軌道理論  3.1.4. ヤーン-テイラー歪み  3.2. Main Group Chemistry  3.2.1. アルカリ金属とアルカリ土類金属  3.2.2. ハロゲンと希ガス  3.2.3. 遷移金属とその錯体  3.2.4. ランタニドとアクチニド  3.3. 固体化学  3.3.1. クリスタル格子と単位セル  3.3.2. 固体の欠陥  3.3.3. 電気および磁気特性  3.3.4. 超伝導  3.4. 生物無機化学  3.4.1. 生物学における金属イオン  3.4.2. 金属との酵素反応  3.4.3. 金属中毒とデトックス  3.4.4. メタロタンパク質とメタロ酵素
  4. 物理化学  4.1. 量子化学  4.1.1. 波動-粒子二重性  4.1.2. シュレーディンガー方程式  4.1.3. 量子数と軌道  4.1.4. 原子および分子分光法  4.2. 統計力学  4.2.1. マクスウェル・ボルツマン分布  4.2.2. 分配関数  4.2.3. ボース＝アインシュタイン統計とフェルミ＝ディラック統計  4.3. 化学熱力学  4.3.1. ギブズ自由エネルギー  4.3.2. 相転移  4.3.3. 熱力学的効率  4.4. 表面化学  4.4.1. 吸着と触媒作用  4.4.2. コロイドと乳濁液
  5. 分析化学  5.1. 古典的方法  5.1.1. 重量分析  5.1.2. titrimeter  5.2. 計器分析法  5.2.1. クロマトグラフィー  5.2.2. 分光法  5.2.3. 電気分析法  5.2.4. X線回折
  6. 産業化学  6.1. 石油化学  6.2. 化学工学の原理  6.3. グリーンケミストリー  6.4. 医薬品と薬の合成
  7. 生化学  7.1. 炭水化物  7.2. タンパク質と酵素  7.3. 脂質と膜  7.4. 核酸  7.5. 代謝とバイオエネルギー  7.6. 酵素の動力学とメカニズム

学部生 → 生化学 ↓


核酸


核酸は生命に不可欠な生体高分子です。すべての生物の細胞やウイルスに存在し、タンパク質やその他の重要な細胞成分の合成を指示する情報ストアとして機能します。核酸には二つの主要なタイプがあります：DNA（デオキシリボ核酸）とRNA（リボ核酸）。それぞれが遺伝情報の保存と表現において異なるが同様に重要な役割を果たします。

核酸の構造

核酸はヌクレオチドの長い鎖で構成されています。ヌクレオチドは基本的な構成要素であり、糖分子、リン酸基、窒素塩基から成ります。DNAの糖はデオキシリボースであり、RNAではリボースです。この違いがそれぞれの核酸の名称の由来となっています。

ヌクレオチドの構成要素

  • 糖：核酸の骨格は糖とリン酸基が交互に並んでできています。DNAでは糖はデオキシリボースであり、RNAではリボースです。この違いは分子の構造安定性と機能に重要です。
  • リン酸基：リン酸基は一つの糖の3'炭素と次の糖の5'炭素とでホスホジエステル結合を形成し、DNAとRNAの方向性を与えます。
  • 窒素塩基：DNAにはアデニン（A）、チミン（T）、シトシン（C）、グアニン（G）の四つの窒素塩基が含まれています。RNAはチミンの代わりにウラシル（U）を含んでいます。これらの塩基は特定のペアを形成し、核酸のラダーのステップを形成します：AはTまたはUと、CはGとペアを組みます。

核酸の糖リン酸基の構造成分を示す図。

DNAの二重らせん

DNAの最も顕著な構造的特徴は、ジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックによって初めて提案された二重らせん構造です。この二重らせんは、互いに巻きつく長いポリヌクレオチド鎖で構成され、窒素塩基対を形成してらせん状のラダーを形成します。

塩基対形成

塩基対形成は二重らせん構造にとって重要です。特定のペアリング（AとTおよびCとG）は、DNAが正確に遺伝情報を伝えることを可能にします。この鎖は相補的であり、一方の鎖の塩基配列が他方の鎖の配列を決定します。この特性はDNAの複製と転写にとって重要です。

A ティー

DNAの二重らせんを示す図、ATおよびCGの塩基対を強調。

DNAの機能

DNAはほとんどの生物における主要な遺伝物質です。その主な機能には複製、情報のエンコーディング、変異と組換え、遺伝子発現が含まれます。

複製

細胞分裂中に、DNAはコピーされなければなりません。そして新しい細胞が同一のコピーを受け取ります。相補的塩基対形成により、一方の鎖が他方の合成のテンプレートとして役立ちます。DNAポリメラーゼのような酵素がこのプロセスを助け、そのために二重らせんを解きほぐし、各鎖を使用して新しい相補鎖を作成します。

DNA Strand 1: 5'-ATTGCCT A-3'
DNA Strand 2: 3'-TAACGGA T-5'

方向性を持つ相補的なDNA鎖の例。

遺伝子発現

DNAはタンパク質を合成するための指示を含んでいます。このプロセスには転写と翻訳の二つの主要なステップが含まれます。転写はDNAテンプレートからRNAを合成することで、DNAの配列はmRNAにコピーされます。mRNAはその後、タンパク質に翻訳され、mRNAの各三塩基コドンがタンパク質鎖内で特定のアミノ酸を指定します。

DNA Template: 3'- TACGATCGA -5'
mRNA: 5'- AUGCUAGCU -3'

DNA配列をmRNAに翻訳し、対応するコドンを示す。

RNA: 第二の核酸

RNAは遺伝子のコード化、デコード、調節、発現に重要です。それはさまざまな役割を果たし、それぞれ特定の機能に特化した異なる形で存在します。RNAの主要な種類にはmRNA、rRNA、およびtRNAがあります。

RNAの種類

  • メッセンジャーRNA（mRNA）：mRNAはDNAから転写され、タンパク質合成のテンプレートとして機能し、タンパク質の生成に必要な遺伝情報を提供します。
  • リボソームRNA（rRNA）：rRNAはリボソームの構成要素であり、細胞のタンパク質工場です。mRNAとtRNAの適切な位置合わせを確保し、ペプチド結合の形成を促進します。
  • トランスファーRNA（tRNA）：tRNAは特定のアミノ酸をリボソームに運び、タンパク質合成の過程で適切なmRNAコドンと対応するアミノ酸を一致させます。
mRNA tRNA

タンパク質合成におけるmRNAとtRNAの相互作用を示す図。

RNAの機能

RNAはタンパク質合成に不可欠なだけでなく、他の細胞プロセスにも寄与します。それは生化学反応を触媒し、遺伝子発現を調節し、遺伝子サイレンシングにさえ影響を与えることがあります。

タンパク質合成

タンパク質合成は転写と翻訳の2段階で行われます。転写中に、DNAのセグメントがテンプレートとして機能し、相補的なmRNA鎖を合成します。このmRNAはその後、細胞核を出て細胞質に入り、リボソームに結合します。翻訳中、リボソームはmRNAのコドンを読み取り、それに対してtRNAが適切なアミノ酸を持ってきて、ポリペプチド鎖を形成します。

調節と触媒作用

一部のRNA分子は調節的な役割も果たします。例えば、小さな干渉RNA（siRNA）やマイクロRNA（miRNA）は遺伝子発現のサイレンシングを行います。また、一部のRNA分子は触媒能力を持ち、リボザイムと呼ばれ、タンパク質を必要とせずに特定の生化学反応を触媒することができます。

結論

DNAとRNAを含む核酸は、すべての生物の生物学的プロセスの基礎です。遺伝情報を保存し転送する能力は、発生、繁殖、細胞機能にとって中心的な役割を果たします。核酸を理解することは生命の分子設計図を明らかにし、遺伝情報がどのように細胞内で保存、転写、翻訳、調節されるかを示します。


学部生 → 7.4


U
username
0%
完了時間 学部生

← 前 (7.3)
脂質と膜
次 (7.5) →
代謝とバイオエネルギー

コメント 



核酸

https://www.chemistryelite.com/ug/7.4?ceal=ja