37-遗传密码待用
生物化学-生化知识点_第十一章 蛋白质的生物合成
第十一章蛋白质的生物合成11-1 遗传密码（下册 P504，37章）蛋白质是生物主要的功能分子，它参与所有的生命活动过程，并起着主导作用。
蛋白质的合成由核酸所控制，决定蛋白质结构的遗传信息编码在核酸分子中。
遗传密码：编码氨基酸的核苷酸序列，通常指核苷酸三联体决定氨基酸的对应关系。
一一一三联密码：核酸分子中只有四种碱基，要为蛋白质分子20种氨基酸编码。
三个碱基编码64个，又称三联密码。
密码子：mRNA上有三个相邻核苷酸组成一个密码子，代表某种氨基酸、肽链合成的起始或终止信号。
蛋白质翻译：在RNA控制下根据核酸链上每3个核苷酸决定一种氨基酸的规则，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质过程。
全部64个密码子破译后，编写出的遗传密码字典。
见P511 表37-5。
一一一遗传密码的基本特性一1一密码的基本单位遗传密码按5‘→3‘方向编码，为不重叠、无标点的三联体密码子。
起始密码子兼Met：AUG。
终止密码子：UAA、UAG和UGA。
其余61个密码子对应20种氨基酸。
一2一密码的简并性同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象称为密码的简并性。
同一种氨基酸不同密码子称为同义密码子，氨基酸密码子的简并见P512表37-6。
简并可以减少有害突变，对物种稳定有一定作用。
一3一密码的变偶性（摆动性）编码同一个氨基酸的密码子前两位碱基都相同，第三位碱基不同，为变偶性。
即密码简并性往往表现在密码子第三位碱基上，如Gly的密码子为GGU、GGC、和GGA。
一4一密码的通用性和变异性通用性：各种低等和高等生物，包括病毒、细菌及真核生物基本上共用一套遗传密码。
变异性：已知线粒体DNA（mtDNA），还有原核生物支原体等少数生物基因密码有一定变异。
一5一密码的防错系统密码的编排方式使得密码子中一个碱基被置换，其结果常常是编码相同的氨基酸或是为物理化学性质接近的氨基酸取代。
11-2 蛋白质合成及转运下册 P5171、氨基酸是怎样被选择及掺入到多肽链当中去的。
遗传密码解读故事
遗传密码解读故事遗传密码解读故事：探寻生命密码的奇幻旅程在一个遥远的古老王国中，有一位年轻的科学家名叫艾米莉。
她一直对生命的奥秘充满好奇，特别是对遗传密码的解读。
艾米莉深信，如果能够了解遗传密码的奥秘，就能够揭开生命的神秘面纱，甚至掌握改变生命的能力。
为了实现自己的理想，艾米莉离开了舒适的实验室，踏上了一场充满冒险和发现的旅程。
她穿越了茂密的丛林，越过了险峻的山脉，一直走到了神秘的遗传密码之地。
这个神秘的地方是一个巨大的迷宫，迷宫的每个角落都隐藏着一个充满谜团的密码。
艾米莉需要通过解读这些密码来找到一个古老的神器，这个神器被称为“生命之石”，传说它拥有操控生命的力量。
艾米莉开始了她的解密之旅，她仔细研究着每个密码，并尝试着把它们联系在一起。
每当她解开一个密码，一个新的谜题就出现了，这让她更加着迷。
在她的探索过程中，艾米莉遇到了一位神秘的长者。
这位长者是一个智慧非凡的人，他告诉艾米莉，遗传密码是生命的密码本，通过解码这些密码，我们可以了解生命的起源、进化和多样性。
长者还告诉艾米莉，每个密码都包含了基因的信息，而基因是构成生命的基本单位。
通过遗传密码的解读，我们可以揭示不同物种之间的关系，了解它们是如何适应环境和进化的。
激动之余，艾米莉继续解密，直到她最终解开了最后一个密码。
迷宫的中心出现了一道光芒，一颗闪烁着奇异光辉的生命之石出现在了她的面前。
艾米莉拿起生命之石，感受着它蕴含的强大能量。
她意识到，生命之石不仅是掌握生命的力量，也是责任与智慧的象征。
她决定将这个发现分享给世界，并用这个力量来造福人类。
回到实验室，艾米莉开始了对生命之石的研究。
她发现生命之石可以用来治疗疾病、改善环境，甚至创造全新的生命形式。
艾米莉的发现引起了世界各地科学家的关注。
他们纷纷加入研究行列，希望解读更多的遗传密码，进一步探索生命的奥秘。
遗传密码解读的故事在科学界掀起了一股风暴，人们意识到生命的精彩和多样性。
通过解读遗传密码，人类开始更加尊重和保护每个生命的存在，努力实现与自然和谐共生的目标。
遗传密码的破译
遗传密码是三联体的推测
3、遗传密码是三联体的推测
1954年俄裔美国人，大爆炸理论物理学家 伽莫夫提出遗传密码的构想，认为双螺旋 结构中，四个碱基之间形成一定空穴，游 离氨基酸进入空穴形成多肽链，四个碱基 中由三个碱基决定一种氨基酸，因为氨基 酸有20种.
一个碱基决定一种氨基酸时只能决定41 = 4种 两个碱基决定一个氨基酸时只能决定42=16种＜20种 三个碱基决定一个氨基酸时能决定43=64种＞20种 四个碱基决定一个氨基酸时能决定44=256种
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遗传密码的定位
2、遗传密码的定位
定位在RNA:沃森已经测想到遗传密码的位置，写了一个 DNA RNA 蛋白质的公式，提出DNA是RNA的模板，而 RNA是蛋白质合成的模板中最可能的候选者。 定位在mRNA:1961年，英国分子生物学家布伦纳 (S.Brenner)等发现了mRNA，证实了mRNA是DNA上的遗传信 息流向蛋白质的纽带，把遗传密码定位在mRNA上。
尼伦伯格和马太正是在这样的科学背 景下用生物化学的方法在破译遗传密 码的难题上取得了重大突破。
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尼伦伯格（右）和马太
初步破译-无细胞蛋白质合成系统
在破译遗传密码的研究中， 尼伦伯格建立的一种无细 胞蛋白质合成系统起着十 分重要的作用。
这种体系是用大肠杆菌制 备的。方法是在氧化铝缓 冲溶液中研磨大肠杆菌菌 体，然后离心除去细胞壁 和细胞膜碎片，留下来的 液体部分即是无细胞体系。
无放射性
实验用研钵
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无细胞蛋白质合成体系的建立
将大肠杆菌破碎
新合成蛋白质的氨基酸组成（种类和顺 序）应当对应于所加外源mRNA中核苷
↓ 离心除去细胞碎片
遗传密码名词解释生物化学
遗传密码名词解释生物化学
遗传密码是生物体内用于转录和翻译基因信息的化学代码。
它是基因表达的关键部分，能够将DNA中的遗传信息转换为蛋白质的氨基酸序列。
遗传密码是由核酸序列中的碱基组成，其中三个碱基组成一个密码子，每个密码子对应着一个特定的氨基酸或表示终止转译的信号。
DNA中的基因在转录过程中被转录成名为mRNA的分子，而mRNA上的密码子则通过翻译过程转换成蛋白质中的氨基酸序列。
遗传密码由20种常见氨基酸和三个终止密码子组成，其中每个氨基酸通常由多个密码子编码。
例如，氨基酸苏氨酸可以由UCU、UCC、UCA、UCG、AGU、AGC六个密码子编码。
然而，某些氨基酸具有偏好性的密码子，因此有些密码子出现的频率更高。
遗传密码的发现对生命科学有重大影响，它揭示了基因与蛋白质之间的转化过程，为理解基因的功能和探索生物体的遗传多样性提供了基础。
此外，遗传密码的解析也为基因工程、生物技术等应用领域提供了基础，使人们能够通过基因重组和基因编辑来改变生物体的性状和特性。
13-分子习题答案
13-分子习题答案复习题：1、名词解释1.miRNA：----微小RNA，是一种大小约为21-23个碱基单链小分子RNA，是由具有发夹结构的约为70-90个碱基大小的单链RNA前体经过Dicer酶加工生成。
2.siRNA：----小干扰RNA(small interfering RNA)，RNAi的关键效应分子，21-23个nt大小的双链RNA。
3.RNAi：----RNA干扰是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象，它是指当细胞中导入与内源性mRNA编码区同源的双链RNA（double stranded RNA，dsRNA）时，该mRNA发生降解而导致基因表达沉默的现象，这种现象发生在转录后水平，又称为转录后基因沉默（PTGS）4.PTGS：----转录后基因沉默，是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象，它是指当细胞中导入与内源性mRNA编码区同源的双链RNA（double stranded RNA，dsRNA）时，该mRNA发生降解而导致基因表达沉默的现象，这种现象发生在转录后水平，又称为转录后基因沉默（PTGS）5.Nucleosome：----核小体：染色质的基本结构亚基，由约200 bp的DNA和组蛋白八聚体所组成/doc/f2f5373702020740bf1e9b0b.html rmasome----信息体，真核细胞mRNA通常与一些蛋白质结合成核蛋白颗粒（RNP），构成信息体7.Chaperon: ----分子伴侣是一类能介导蛋白质进行正确折叠、组装的蛋白质，能协助蛋白质获得正确的构型。
8.Ubiquitin: ----泛素，是生物体内广泛存在的一类酸性蛋白质；含76个氨基酸，序列在进化过程中高度保守，C-端为Gly,且分子内部有多个Lys。
9.Capsase: ----（Cysteine-containing aspartate-specificproteases天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶/切冬酶/胱冬肽酶）富含半胱氨酸，以非活性状态的酶原存在，其肽链比有活性时长一些，将多出的部分切除，就转变成有活性的caspase。
遗传-名词解释
1.基因座：基因处在染色体上的固定位置，称基因座。
2.测交：与隐性纯合子交配称测交。
3.抗原决定簇：抗原物质表面具有的某些特定的化学基团，抗原依此与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合，即抗原决定簇。
4.冈崎片段：DNA复制时，随从链的合成是不连续进行的，先合成许多片段，即冈崎片段。
5.密码子：在mRNA中，每3个相互邻接的核苷酸，其特定排列顺序，在蛋白质生物合成中可被体现为某种氨基酸或合成的终止信号者称为密码子，统称遗传密码。
6.转座：转座因子改变自身位置的行为，叫作转座。
7.近交：近亲繁殖，简称近交，是指血统成亲缘关系相近的两个个体间的交配，也就是指基因型相同或相近的两个个体间的交配。
8.同义突变：由于密码子的简并性，碱基替换没有导致编码氨基酸的改变。
9.遗传学：是研究遗传与变异的科学。
10.遗传：是有血统关系的生物个体之间的相似性。
11.变异：就是有血统关系的生物个体之间的差异性。
12.染色体：是细胞核中具有特殊功能，能自我复制的部分，是生物的遗传物质，是基因的载体。
13.二倍体：每种生物染色体数目在体细胞中为2n的，称为二倍体。
14.单倍体：二倍体生物性细胞中的染色体数目通常是n，称为单倍体。
15.同源染色体：体细胞中成对存在的形状、大小、着丝点位置等相同的染色体，一条来自父方，一条来自母方。
通常把这对染色体称为同源染色体。
16.细胞周期：通常把细胞从上一次分裂结束到下一次分裂结束的时间，称为细胞周期。
17．联会：减数分裂时，同源染色体两两并列配对，这种现象称为联会。
18．互换：非姊妹染色单体间在联会时可以交换某些片段，从而产生遗传性状的重组，称为互换。
19．二价体：在减数分裂中同源染色体配对，这种配对的染色体称为二价体。
21.减数分裂：又称成熟分裂。
是有性生殖的生物个体形成性细胞的一种特殊的有丝分裂方式。
22.性状：是一切生物的形态结构和生理生化的特征、特性的统称。
23.单位性状：被区分开的一个一个具体性状称单位性状。
线粒体与疾病
➢线粒体DNA排列紧凑，没有内含子，任何mtDNA旳 突变都可能影响其基因组旳主要功能； ➢线粒体DNA缺乏组蛋白旳保护； ➢线粒体DNA轻易被呼吸链生成自由基氧化损伤； ➢线粒体中没有DNA损伤旳修复系统；
5. mtDNA具有阈值效应旳特征
同质性（homoplasmy） ：在一种细胞或组织中，全部 旳线粒体都具有相同旳基因组，或者全都是野生型序列，或 者都是携带有一样一种基因突变旳序列。
mtDNA长度（bp）
85779 19431 366924 490520 13794 19517 17553 16300
内共生学说
林恩·马古利斯（Lynn Margulis）
线粒体DNA旳遗传学特点
1. mtDNA具有半自主性。
❖线粒体DNA能独立地复制、转
录和翻译。
❖核DNA编码了大量维持线粒体
6.线粒体DNA在有丝分裂和减数分裂期间都要 经过复制分离
大学分子生物学考试(习题卷1)
大学分子生物学考试(习题卷1)第1部分：单项选择题，共79题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]可通过测定核酸在260 nm和280 nm的紫外吸收值的比值(A260/A280)估计核酸的纯度,纯度较好的DNA比值为________。
A)1.7B)1.8C)2.0D)2.2答案:B解析:2.[单选题]与原核细胞基因组相比,真核细胞基因组的编码方式与其不同,主要体现在()A)以单顺反子的形式进行转录B)以多顺反子的形式转录C)存在大量的重复序列D)结构基因所占比例较小答案:A解析:3.[单选题]基因存在于A)多肽分子中B)蛋白质分子中C)DNA分子中D)多糖分子中答案:C解析:4.[单选题]DNA以半保留方式复制，如果一个具有放射性标记的双链DNA分子，在无放射性标记的环境中经过两轮复制，其产物分子的放射性情况如何？A)其中两条没有放射性B)都有放射性C)半数分子的两条链都有放射性D)都不含放射性答案:A解析:5.[单选题]基因组是A)一个二倍体细胞中的染色体数B)生物体的一个特定细胞内的一套完整遗传物质C)一个生物体内所有基因的分子总量D)遗传单位答案:B解析:B)重复单位一般为2~10 bpC)在人细胞基因组中占5%~6%以上D)能作为遗传标记答案:D解析:7.[单选题]构成染色体的基本单位是A)DNAB)核小体C)螺线管D)超螺线管答案:B解析:8.[单选题]对靶基因具有激活或阻遏活性的转录因子含有下列哪种结构域 ( )A)DNA结 合结构域B)效应器结构域C)多 聚化结构域D)信号 感应结构域答案:B解析:9.[单选题]双股DNA的Watson-Crick结构模 型中A)碱基平面和核糖平面都垂直于螺旋长轴B)碱基平面和核糖 平面都平行于螺旋长轴C)碱基平面垂直于螺旋长轴，核糖平面平行于螺旋长轴D)碱基平面平行于螺旋长轴，核糖平面垂直于螺旋长轴答案:C解析:10.[单选题]下列关于单链结合蛋白的描述哪个是错误的A)与单链DNA结合防止碱基重新配对B)保护复制中单链DNA不被核酸酶降解C)与单链DNA结合,降低双链DNATm值D)保护复制中单链RNA不被核酸酶降解答案:D解析:11.[单选题]细菌核糖体由（ ）及（ ）亚基组成。
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弊 端：
基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，
可能导致移码突变(frameshift mutation)。 正常 缺失C 插入U 5’ ……G C A G U A C A U G U C …… 丙 缬 组 缬 5’ ……G A G U A C A U G U C …… 谷 酪 蛋 丝 5‘… … G U C A G U A C A U G U C … … 缬 丝 苏 蛋 由于遗传密码的连续性，可对mRNA进行编辑，使 同一mRNA前体翻译出不同功能的多种蛋白质。
第37章 遗传密码
生化教研室：孙洪亮
目的要求
1.掌握遗传密码的概念、数目、起始密码子和终止 密码子。 2.掌握遗传密码基本特性。
遗传密码的破译
我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译 实际上就是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基 酸序列，那么碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？
历史研究
1. 1954年伽莫夫用数学的方法推断3个碱基编 码一个氨基酸。 2. 1961年克里克第一个用T4噬菌体实验证明 了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。 3. 1961年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进 行体外合成破译了第一个遗传密码。 4. 1966年科学家们破译了全部的密码。
遗传密码的破译
Marshall Nirenberg和Heinrich Matthaei 建立了大肠杆菌无细胞翻译系 统
破译第一个遗传密码
他们使用多聚核苷酸磷酸化酶得到同聚物
即: nNDPs
(NMP)n + nPi
在1961年，Matthaei发现，当将Poly U加到由他们 制备的大肠杆菌无细胞翻译系统中以后，一种仅由 苯丙氨酸组成的多肽即多聚苯丙氨酸被合成了，这 就意味着他们成功破译出第一个密码子即UUU的密 码子。
除色氨酸和甲硫氨酸
遗 仅有一个密码子外，其 传 密 或多至 6个三联体为其 码 编码。 表
余氨基酸有2、3、4个
遗传密码的基本特性
（一）密码的基本单位 (连续性)
按照从5’到3’方向编码、不重叠、无标点
的三联体密码子。(连续性)
编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码 连续阅读，密码间既无间断也无交叉。
到人类都通用。
也有少数例外。如，哺乳动物线粒体中，
UGA不代表终止信号而代表色氨酸，由
AGA与AGG代表终止信号。
密码的通用性进一步证明各种生物进化自
同一祖先。
（五）密码的防错系统
密码子在密码表中的分布有一定的规则，通常， 密码子的第二位决定氨基酸的极性，第三位决定密码子的简并 性。 1.第二位的碱基是U则决定的氨基酸是非极性的； 2.第二位的碱基是C则决定的氨基酸是非极性的，或是不 带电荷的极性氨基酸； 3.第二位的碱基是A或G则决定的氨基酸是极性的； 4.第一位的碱基是A或C，第二位的碱基是A或G则决定的氨 基酸是极性的并具有碱性； 5.前两个碱基是G A，第三位是任意碱基则决定的氨基酸 是极性的并具有酸性。
不同生物间在翻译中，对同一氨基酸的几组密码， 可表现选择某些密码优先使用的特性，称为对遗传 密码的 “偏爱性”
（三）密码的变偶性
一般说来，遗传密码的前两位碱基在和反 密码子碱基配对时遵循碱基配对规律，而第 三位碱基则有一定的灵活性，这种现象称为 变偶性。(摆动配对) tRNA种类 ＜遗传密码的种类
细胞内只需要32种tRNA 就能识别61个编码氨基 酸的密码子。
摆 动 配 对 现 象 示 意 图
3‘
5’
U
密码子与反密码子的摆动配对
tRNA反密码子 第1位碱基
I
U
G
A
C
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A
A, G
U, C
U
G
（四）密码的通用性和变异性
蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物
益 处：
（二）密码的简并性
20种氨基酸 61组遗传密码
同一氨基酸存在多个不同的 遗传密码的现象称为遗传密
码的简并性。
编码同一种氨基酸的多组密码， 称为同义密码子。
遗传密码的简并性在保持遗传稳定性上 具有意义。
同义密码间第一、二碱基多相同，第三位上有差异, 如，苏氨酸的密码：ACU、ACC、ACA、ACG。 当这些密码第三位的碱基发生突变时，而不影响所 翻译氨基酸的种类。
19AAs + [14C]-Pro + aaRSs
使用NC滤膜过滤
放射性在滤出液
19AAs + [14C]-Phe + aaRSs
使用NC滤膜过滤
放射线留在滤膜上
mRNA分子上从 5至 3方向，由 AUG开始，
每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨
基酸的信息，此三联体就称为遗传密码
(genetic codon)。
mRNA上四种核甘酸：A、G、C、U组成 64组遗传密码。
61种编码20Байду номын сангаас氨基酸，称为有意义密码。
AUG 起始密码，编码Met
UAA，UAG，UGA为终止密码子，不编码 任何氨基酸
从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止 密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连 续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读 框(open reading frame, ORF)。
无细胞抽取物 •核糖体 •各种tRNA •氨基酸 •aaRS •ATP, GTP
+ mRNA = 蛋白质
遗传密码的破译
提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖 体、酶、离子） 保温 蛋白质合成停止 poly U，ATP，GTP，氨基酸 多聚苯丙氨酸 （UUU是Phe的密码子）
同样方法证明了CCC是Pro的密码子， AAA是Lys的密码子。