遗传密码性质及应用

遗传密码性质及应用本文结合一些高考题或冲刺题，浅谈遗传密码子的有关性质，以便师生对遗传密码表引起足够重视以及对遗传密码子有关性质的应用。1.审察遗传密码，可以看出如下特点：（1）简并性：除色氨酸和甲硫氨酸只有1个密码子外，其它18种氨基酸均有1个以上的密码子，其中有2至4个密码子的氨基酸密码子分布在同一方框内，即第一和第二个碱基相同，只有第三个碱基不同；有6个密码子的氨基酸（如亮氨酸、丝氨酸）密码子分别在不同方框内，它们的第一或第一和第二碱基不同。密码子的简并性，特别是第三位的C和U或G和A的简并性常常等同，这说明为什么在不同生物的DNA中的AT/GC比率会有很大的变异，而其蛋白质的氨基酸相对比例却没有很大的变化。换句话说，只改变一个碱基（称为点突变），并不一定编码“错误”氨基酸。（2）通用性：除某些线粒体、叶绿体和原生生物外（如Barrell等在1979年发现人的线粒体中，通用的密码子AUA却是编码甲硫氨酸，而不是异亮氨酸，UGA不是作为终止密码子，而是编码色氨酸），所有生物的遗传密码都是相同的。这也是基因工程得以实现的重要理论基础之一。如1993年，中国农业科学院的科学家成功地将苏云金孢杆菌的抗虫基因转入棉植株，培育成了能产生毒蛋白来抵抗棉铃虫的转基因抗虫棉。（3）起始密码子兼职性：64个密码子中，其中3个并不编码氨基酸的却起着终止肽链合成作用的密码子，称为无义密码子（又称终止密码子）；另61个是编码各种氨基酸的密码子，称为有义密码子，在61个有义密码子中，编码氨基酸同时兼职于启动蛋白质形成的两个密码子（AUG和GUG），称为起始密码子。（4）非重叠性：在mRNA模板上的密码子是连续的，在前一个密码子与后一个密码子之间没有间隔，即没有一个间断的信号。因此，在进行翻译时，解读的框架决定于起始的碱基。如果核糖体在mRNA链上移动时，偶然跳越了1个核苷酸，便会生成“不完全”蛋白质，原因是mRNA上密码子中增加或减少一个碱基将引起后续密码子的改变。（5）方向性：在mRNA模板上密码子读取顺序只能由起始密码子开始，按顺序顺延下去（即5′—3′方向），不能反读。2.精选习题演练（1）自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：正常基因精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因3精氨酸亮氨酸苏氨酸酪氨酸丙氨酸根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是（）A、突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添B、突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添C、突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添D、突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添（2）已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子，某基因编码区有意义链（转录时起模板作用的链）的碱基排列顺序如下：TAAGCTACTG（省略40个碱基）—GAGATCTAGA，则此基因控制合成的蛋白质中含有氨基酸个数最多为（）A、20B、15C、16D、18（3）正常细胞的基因组中都带有原癌基因。原癌基因在发生突变或被异常激活后就会变成具有致癌能力的癌基因，从而使正常细胞转化为癌细胞。①某原癌基因上一个碱基对的突变，引起该基因编码的蛋白质中的氨基酸的改变，即氨基酸顺序上第19位氨基酸由脯氨酸转变为组氨酸。已知脯氨酸的密码子有CCU、CCC、CCA、CCG，组氨酸的密码子有CAU、CAC。突变成的癌基因中决定第19位组氨酸密码子的碱基对组成是_______________或_________________。这一原癌基因中发生突变的碱基对是____________________。②癌细胞在体内容易分散和转移，是因为癌细胞的细胞膜上的____________，使得细胞间的______________________。③胰岛素当人体自身组织的细胞转变为癌细胞以后，这些癌细胞就成为抗原，健康的机体可以通过______________________