高1 ／ 生物基礎 ／ bb-04
遺伝情報の発現（転写・翻訳・ゲノム）
この単元でできるようになること
- （DNA → RNA → タンパク質）の流れと、転写・翻訳の場所・材料を説明できる
- DNA と RNA の違い（糖・塩基 U・1 本鎖）、mRNA・tRNA・rRNA のはたらきを言える
- コドン（塩基 3 個で 1 アミノ酸）から、塩基数とアミノ酸数を換算できる
- DNA の塩基配列から mRNA の配列、mRNA からアミノ酸配列（遺伝暗号表を使って）を導ける
- 遺伝子の発現の調節（細胞によって使う遺伝子が違う：分化、パフ、だ腺染色体）を説明できる
- タンパク質の役割（酵素・ヘモグロビン・コラーゲン・抗体・ホルモンの一部）を挙げられる
入試での位置づけ
転写・翻訳は「DNA の配列 → mRNA → アミノ酸」の変換と「塩基 3 個 ＝ アミノ酸 1 個」の計算が共通テストの定番。遺伝暗号表は問題に与えられるので、読み方を練習しておけば得点できます。「すべての細胞は同じゲノムをもつが、はたらく遺伝子が違う（分化）」は正誤問題で繰り返し問われます。
1. セントラルドグマ ── DNA → RNA → タンパク質
まずここだけ
遺伝情報は DNA → （転写）→ RNA → （翻訳）→ タンパク質 の一方向に流れる。
| 過程 | 内容 | 場所（真核細胞） |
|---|---|---|
| 転写 | DNA の塩基配列を鋳型に mRNA を合成 | 核内 |
| 翻訳 | mRNA の塩基配列をもとにアミノ酸をつなぎタンパク質を合成 | 細胞質のリボソーム |
タンパク質：20 種類のアミノ酸がペプチド結合でつながったもの。アミノ酸の並び順（一次構造）が遺伝子で決まり、それが立体構造とはたらきを決める。
酵素・ヘモグロビン（酸素運搬）・コラーゲン（骨・皮膚）・抗体（免疫）・インスリン（ホルモン）・アクチン／ミオシン（筋肉）
2. RNA ── DNA との違い
まずここだけ
| DNA | RNA | |
|---|---|---|
| 糖 | デオキシリボース | リボース |
| 塩基 | A・T・G・C | A・U（ウラシル）・G・C |
| 鎖 | 2 本鎖（二重らせん） | 1 本鎖 |
| RNA | はたらき |
|---|---|
| mRNA（伝令 RNA） | DNA の情報を写し取り、リボソームへ運ぶ |
| tRNA（転移 RNA） | アミノ酸をリボソームへ運ぶ。アンチコドンで mRNA のコドンと対になる |
| rRNA（リボソーム RNA） | リボソームを構成する |
転写での対応：DNA の A → mRNA の U、T → A、G → C、C → G
DNA（鋳型鎖）TACGGA → mRNA AUGCCU
3. コドンと翻訳
ここまでできれば十分
- mRNA の塩基 3 個の並び（コドン）が 1 つのアミノ酸を指定 → 4³ ＝ 64 通りで 20 種のアミノ酸（同じアミノ酸に複数のコドン）
- 開始コドン AUG（メチオニン）で翻訳開始、終止コドン UAA・UAG・UGAで終了（アミノ酸を指定しない）
- 塩基 3n 個 → アミノ酸 n 個（終止コドンは数えない）
mRNA AUG CCU GAA UAA → メチオニン・プロリン・グルタミン酸（終止）：塩基 12 個、アミノ酸 3 個 アミノ酸 100 個のタンパク質を指定する mRNA の塩基は 300 個（＋ 終止コドン 3 個） 遺伝暗号表（コドン表）は問題文に与えられる。左の列 → 上の行 → 右の列 の順に 1・2・3 文字目を読む
4. 遺伝子の発現と分化
ここまでできれば十分
- 多細胞生物のすべての体細胞は同じゲノムをもつ（受精卵の体細胞分裂でコピー）
- 細胞ごとにはたらく（発現する）遺伝子が違う → 形やはたらきの違う細胞になる（分化）
- すい臓の細胞：インスリンの遺伝子が発現。水晶体の細胞：クリスタリンの遺伝子が発現
- だ腺染色体（ユスリカの幼虫）：巨大な染色体で、転写が盛んな部分がパフとしてふくらむ。パフの位置は発生の時期で変わる → 遺伝子発現の調節が観察できる
- 発現していない遺伝子も失われていない（クローン・iPS 細胞の根拠）
5. ゲノムと生物（補足）
- ゲノムプロジェクト：ヒトゲノムの全塩基配列は 2003 年に解読完了
- 遺伝子の数はヒト約 2 万、大腸菌約 4,000。生物の複雑さと遺伝子数は比例しない
- 個人ごとの塩基配列の違い → 医療（オーダーメイド医療）・法医学に利用
6. よくある間違い
- RNA にチミン T があると書く（U）
- 転写の場所を細胞質、翻訳を核とする（逆）
- コドンを DNA 側で考える（mRNA の 3 塩基）
- 塩基数 ÷ 3 でアミノ酸数を出すときに終止コドンを数える
- 「分化した細胞は遺伝子を失っている」と思う（同じゲノム。発現が違う）
- tRNA が情報を運ぶと思う（情報は mRNA、tRNA はアミノ酸を運ぶ）
7. 自己チェック
- 転写（核・mRNA）と翻訳（リボソーム・タンパク質）を言えるか
- DNA と RNA の 3 つの違いを言えるか
- DNA → mRNA の塩基の対応（A → U）を書けるか
- コドン ＝ 3 塩基 ＝ 1 アミノ酸、開始 AUG、終止 3 つを言えるか
- 「同じゲノム・違う発現 ＝ 分化」を説明できるか
8. 小テストへ
→ 小テスト（bb-04）
関連する単元
参考資料
- 文部科学省『高等学校学習指導要領（平成30年告示）解説 理科編 理数編』── 「生物基礎」(2) イ 遺伝情報とタンパク質の合成
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.pages.dev/daigaku/science/bb-04/ ／ 更新 2026-09-12