生物化学（下）：37 遗传密码

1、 第第1414单元单元 蛋白质的合成代谢蛋白质的合成代谢 第第3737章章遗传密码（遗传密码（P P504504) )第第3838章章蛋白质的合成及转运蛋白质的合成及转运(P(P517517) )第第37章章遗传密码遗传密码l一、一、DNA是遗传信息的携带分子是遗传信息的携带分子l二、二、RNA传递和加工遗传信息传递和加工遗传信息l三、遗传密码的破译三、遗传密码的破译l四、遗传密码的基本特性四、遗传密码的基本特性一一、DNA是遗传信息的携带分子是遗传信息的携带分子l(一一)细胞含有恒定量的细胞含有恒定量的DNAl(二二)DNA是细菌的转化因子是细菌的转化因子l(三三)病毒是游离的遗传因子病毒是

2、游离的遗传因子(一一)细胞含有恒定量的细胞含有恒定量的DNAl细胞中细胞中DNA含量分析结果表明，任何含量分析结果表明，任何一种生物的细胞，其一种生物的细胞，其DNA含量都是恒定的，含量都是恒定的，不受外界环境、营养条件和细胞本身代谢不受外界环境、营养条件和细胞本身代谢状态的影响。单倍体生殖细胞的状态的影响。单倍体生殖细胞的DNA含量含量正好是双倍体体细胞的一半。正好是双倍体体细胞的一半。细胞的细胞的DNA含量（含量（pg/细胞）细胞）生物种类生物种类体细胞（二倍体）体细胞（二倍体）精细胞（单倍体）精细胞（单倍体）牛牛小鼠小鼠鸡鸡蟾蜍蟾蜍鲤鱼鲤鱼6.55.32.47.33.43.42.71.3

3、3.71.6二二、RNA传递和加工遗传信息传递和加工遗传信息l(一一)RNA的拼接的拼接l(二二)RNA的编辑的编辑l( (三三)RNA)RNA的译码和再编码的译码和再编码(一一)RNA的拼接的拼接l拼接拼接-是个抽提信息的过程，从转录初是个抽提信息的过程，从转录初产物中删除内含子，形成完整信息表达。产物中删除内含子，形成完整信息表达。通过选择性拼接，一个基因可以编码出几通过选择性拼接，一个基因可以编码出几种多肽链。其意义是调节基因表达，并可种多肽链。其意义是调节基因表达，并可产生新的基因和新的蛋白质。产生新的基因和新的蛋白质。(二二)RNA的编辑的编辑RNA编辑编辑-是一种信息加工过程，它可

4、是一种信息加工过程，它可通过插入或删除若干核苷酸来消除基因移通过插入或删除若干核苷酸来消除基因移码突变或无意义突变。但是，码突变或无意义突变。但是，RNA编辑需编辑需要提供信息支持。要提供信息支持。(三三)RNA的译码和再编码的译码和再编码l译码译码-某些某些tRNA由于反密码子改变，不按常规引入氨由于反密码子改变，不按常规引入氨基酸，却起了校正功能，被称为校正基酸，却起了校正功能，被称为校正tRNA。在基因表达。在基因表达过程中，校正过程中，校正tRNA通过校正来改变发生的差错，被称为通过校正来改变发生的差错，被称为解码或译码。解码或译码。l核糖体移码核糖体移码-在核糖体上进行翻译时，由某些

5、信号决定在核糖体上进行翻译时，由某些信号决定在特定位点上作在特定位点上作-1或或+1移动，甚至跳过移动，甚至跳过50个核苷酸。个核苷酸。l再编码再编码-通过校正通过校正tRNA,mRNA的翻译内含子和核糖体的翻译内含子和核糖体移码，改变常规读码方式称为移码，改变常规读码方式称为RNA再编码再编码.再编码可以校正有害的基因突变。再编码可以校正有害的基因突变。三、三、遗传密码的破译遗传密码的破译遗传密码的破译经历了遗传密码的破译经历了6年的年的时间（时间（1961年年-1966年），年），Khorana和和Nirenberg是最主是最主要的功臣。要的功臣。(GUAA)-UAA(AUAG)-UAG(

6、UGA)-UGA 遗传密码表四四、遗传密码的基本特性遗传密码的基本特性(一一)密码的基本单位密码的基本单位(二二)密码的简并性密码的简并性(三三)密码的变偶性密码的变偶性(四四)密码的通用性和变异性密码的通用性和变异性(五五)密码的防错系统密码的防错系统(一一)密码的基本单位密码的基本单位l遗传密码的基本单位是：遗传密码的基本单位是：按按53方向编码，方向编码， 不重叠，不重叠， 无标点的三联体密码子。无标点的三联体密码子。l三联体密码子是三联体密码子是mRNA上三个连续的核苷酸上三个连续的核苷酸(二二)密码子的简并性密码子的简并性l在生物体总共在生物体总共64个密码子中，除了三个密码子中，除

7、了三个为终止密码子个为终止密码子UGA、UAA和和UAG，余，余下的下的61个为氨基酸密码子。但是标准氨基个为氨基酸密码子。但是标准氨基酸有酸有20种，这就意味着一种氨基酸对应着种，这就意味着一种氨基酸对应着两个或更多个密码子。这种特性就叫做遗两个或更多个密码子。这种特性就叫做遗传密码的传密码的简并性简并性。氨基酸密码子的简并性氨基酸密码子的简并性 氨基酸密码子数AlaArgAsnAspCysGlnGluGlyHisIle4622222423氨基酸密码子数LeuLysMetPheProSerThrTrpTyrVal6212464124(三三)密码的变偶性密码的变偶性l同义密码子：同义密码子：对

8、应于同一种氨基酸的不同密码子。对应于同一种氨基酸的不同密码子。l大多数同义密码子差别在第三位核苷酸。大多数同义密码子差别在第三位核苷酸。l密码子可用密码子可用XYU或或XYA表示。即第三个核苷酸的专一表示。即第三个核苷酸的专一性较差。当性较差。当tRNA的反密码子与的反密码子与mRNA的密码子配对的密码子配对时，时，密码子第一位、第二位碱基的配对是严格的，密码子第一位、第二位碱基的配对是严格的，第三位碱基可以有一定变动第三位碱基可以有一定变动。这一现象称为。这一现象称为变偶性。变偶性。CG反密码子与密码子之间的碱基配对反密码子与密码子之间的碱基配对反密码子第一位碱基反密码子第一位碱基密码子第三

9、位碱基密码子第三位碱基AUCGGU或或CUA或或GIU、C或或A(四四)密码的通用性和变异性密码的通用性和变异性l密码子的一个最重要性质是其通用性，无论是原核生密码子的一个最重要性质是其通用性，无论是原核生物还是真核生物都使用的是同一种密码子表，正因为如此，物还是真核生物都使用的是同一种密码子表，正因为如此，我们才能够使用原核生物，如大肠杆菌表达真核生物的基我们才能够使用原核生物，如大肠杆菌表达真核生物的基因，如人胰岛素。因，如人胰岛素。l但是，自但是，自80年代以来对人、牛和酵母线粒体和某些生年代以来对人、牛和酵母线粒体和某些生物的基因序列和基因组结构的研究发现，密码子的通用性物的基因序列和

10、基因组结构的研究发现，密码子的通用性有例外。有例外。l常见的例外参见下表常见的例外参见下表线粒体内遗传密码的例外线粒体内遗传密码的例外(五五)密码的防错系统密码的防错系统l密码的编排具有防错功能，密码表是密码的编排具有防错功能，密码表是一个故障一个故障-安全系统。安全系统。密码子中碱基顺序与密码子中碱基顺序与其相应氨基酸的物理化学性质有着巧妙关其相应氨基酸的物理化学性质有着巧妙关系。系。密码子中第二位碱基决定其氨基酸极密码子中第二位碱基决定其氨基酸极性。性。l中间碱基是中间碱基是U,编码的氨基酸是非极性、疏水的和支链的，编码的氨基酸是非极性、疏水的和支链的，常在球蛋白的内部。常在球蛋白的内部。l中间碱基是中间碱基是C,编码的氨基酸是非极性或不带电荷的极性侧编码的氨基酸是非极性或不带电荷的极性侧链。链。l中间碱基是中间碱基是A或或G，相应氨基酸具有亲水性，在球蛋白的相应氨基酸具有