DNAと生物の遺伝情報
私たちヒトの細胞には、核膜で包まれた核という構造がある。その核の中に、46本の染色体が入っている。染色体はおもにタンパク質とＤＮＡでできている。生物の遺伝情報は、このＤＮＡという分子に書き込まれている。
タンパク質もＤＮＡも、ひものように長い分子である。タンパク質は、アミノ酸がペプチド結合でたくさんつながったもので、ＤＮＡはヌクレオチドがホスホジエステル結合でたくさんつながったものである。
ヌクレオチドは、糖とリン酸と塩基が結合した分子だ。糖とリン酸の部分は、ＤＮＡを構成するどのヌクレオチドでも同じだが、塩基は4種類ある。この4種類の塩基の、ＤＮＡの中での並び方が、後で述べる遺伝情報になっているのである。
ペプチド結合もホスホジエステル結合も、結合するときに水素二原子と酸素一原子（つまり水一分子に相当する）が外れるのが特徴だ。
そのため、逆にタンパク質やＤＮＡを分解するときには、水を加える必要がある。つまり、タンパク質やＤＮＡは加水分解される分子である。
ＤＮＡを少しくわしく見てみよう。ヌクレオチドは3つの部分からできている。糖とリン酸と塩基だ。糖とリン酸はＤＮＡのどの部分でも同じだが、塩基はアデニン（A）とチミン（T）とグアニン（G）とシトシン（C）の4種類がある。
そのため、ヌクレオチドがたくさんつながると、4種類の塩基がいろいろな順番で並ぶことになる。たとえばAATCGGAとか、そんな感じだ。この塩基の並び方、つまり塩基配列が、おもな遺伝情報になっている。
この4種類の塩基には、素晴らしい特徴がある。それは、特定の塩基としか結合しないことだ。具体的には、AとTが結合し、GとCが結合する。これ以外の組み合わせでは結合しない。AとCは結合しないし、GとGのような同じ塩基同士も結合しない。この性質を使えば、たとえばAATCGGAという塩基配列を持つＤＮＡを鋳型（いがた）にして、TTAGCCTというＤＮＡを作ることができる。
さらにそのＤＮＡを鋳型にすれば、最初のＤＮＡと同じ塩基配列を持つＤＮＡを新しく作ることもできる。したがってＤＮＡという分子は、複製を簡単に作れるのだ。そのため、1つの細胞（母細胞）が細胞分裂して2つの娘細胞になるときにＤＮＡを複製すれば、両方の娘細胞に同じＤＮＡを受け渡すことができる。
つまり、親から子どもにＤＮＡを受け渡すことができるのである。このようにＤＮＡでは塩基が重要なので、ＤＮＡを作っているヌクレオチドの数について、少し変わった数え方をする。
たとえば、ヌクレオチドが5個つながったＤＮＡのことを「五ヌクレオチドのＤＮＡ」とはいわずに、「五塩基のＤＮＡ」というのである。「五ヌクレオチドのＤＮＡ」の方が正しいのだが、「五塩基のＤＮＡ」という慣習になっている。
そこで、本稿でも「五塩基のＤＮＡ」ということにする。ＤＮＡは二本鎖になっていることが多い。たとえば【イラスト】は、四塩基のＤＮＡが二本鎖になっている図である。こういう場合は「対」をつけて、「四塩基対のＤＮＡ」という。
イラスト：はしゃ
ＤＮＡが二本鎖になっている理由は、塩基どうしが結合しやすいからだ。たとえば同じＤＮＡの中でも、AとTあるいはGとCは結合しやすい。だからＤＮＡは、いわばセロハンテープのような分子である。塩基が突き出している側、つまりペタペタとくっつく面と、塩基がない側、つまりツルツルとしてくっつかない面があるのだ。
こういうＤＮＡを1本の状態で、長く伸ばしておくことは難しい。すぐにペタペタとくっついて折りたたまれ、収拾がつかなくなってしまう。
でも、二本鎖になっていれば、そういうことはない。もしも2本のセロハンテープが、ぴったりと貼りあわされて、ペタペタとくっつく面が外側に露出していなければ、長く伸ばしておくことができる。そして必要なときだけ、一部を剥がせばいいのだ。ＤＮＡの場合も、塩基配列を読むときには、二本鎖を外して一本鎖にする。
