【生物化学】遗传密码
遗传密码
遗传密码-概念英文名：codon遗传密码又称密码子、遗传密码子、三联体密码。
指信使RNA(mRNA)分子上从5'端到3'端方向，由起始密码子AUG开始，每三个核苷酸组成的三联体。
它决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号。
遗传密码是一组规则，将DNA或RNA序列以三个核苷酸为一组的密码子转译为蛋白质的氨基酸序列，以用于蛋白质合成。
几乎所有的生物都使用同样的遗传密码，称为标准遗传密码；即使是非细胞结构的病毒，它们也是使用标准遗传密码。
但是也有少数生物使用一些稍微不同的遗传密码。
[编辑本段]遗传密码-特点1．连续性。
mRNA的读码方向从5'端至3'端方向，两个密码子之间无任何核苷酸隔开。
mRNA链上碱基的插入、缺失和重叠，均造成框移突变。
遗传密码表2．简并性。
指一个氨基酸具有两个或两个以上的密码子。
密码子的第三位碱基改变往往不影响氨基酸翻译。
3．摆动性。
mRNA上的密码子与转移RNA(tRNA)J上的反密码子配对辨认时，大多数情况遵守碱基互补配对原则，但也可出现不严格配对，尤其是密码子的第三位碱基与反密码子的第一位碱基配对时常出现不严格碱基互补，这种现象称为摆动配对。
4．通用性。
蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。
但已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。
[编辑本段]遗传密码-破解历史遗传密码的发现是20世纪50年代的一项奇妙想象和严密论证的伟大结晶。
mR NA由四种含有不同碱基腺嘌呤[简称A]、尿嘧啶（简称U）、胞嘧啶（简称C）、鸟嘌呤（简称G）的核苷酸组成。
最初科学家猜想，一个碱基决定一种氨基酸，那就只能决定四种氨基酸，显然不够决定生物体内的二十种氨基酸。
那么二个碱基结合在一起，决定一个氨基酸，就可决定十六种氨基酸，显然还是不够。
如果三个碱基组合在一起决定一个氨基酸，则有六十四种组合方式，看来三个碱基的三联体就可以满足二十种氨基酸的表示了，而且还有富余。
遗传密码
遗传密码遗传密码-概述遗传密码遗传密码又称密码子、遗传密码子、三联体密码。
指信使RNA(mRNA)分子上从5'端到3'端方向，由起始密码子AUG 开始，每三个核苷酸组成的三联体。
它决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号。
遗传密码决定蛋白质中氨基酸顺序的核苷酸顺序，由3个连续的核苷酸组成的密码子所构成。
由于脱氧核糖核酸（DNA）双链中一般只有一条单链（称为有义链或编码链）被转录为信使核糖核酸（mRNA），而另一条单链（称为反义链）则不被转录，所以即使对于以双链DNA作为遗传物质的生物来讲，密码也用核糖核酸(RNA）中的核苷酸顺序而不用DNA中的脱氧核苷酸顺序表示。
遗传密码-简介人体遗传密码正在被逐步破译图册在转移核糖核酸（tRNA）分子中有一组与mRNA中的密码子配对的三联体，称为反密码子。
每种tRNA携带一种特定的氨基酸，在遗传密码的解读中起着关键性的作用。
1961年英国分子生物学家F·H·C·克里克等在大肠杆菌噬菌体T4中用遗传学方法证明密码子由三个连续的核苷酸所组成。
美国生物化学家M·W·尼伦伯格等从1961年开始用生物化学方法进行解码研究。
1964年尼伦伯格等人进行人工合成的三核苷酸和氨基酰-tRNA、核糖体三者的结合试验，证明三核苷酸已经具备信使的作用。
通过种种实验，遗传密码已于1966年全部阐明。
表中所列的64个密码子编码18种氨基酸和两种酰胺。
至于胱氨酸、羟脯氨酸、羟赖氨酸等氨基酸则都是在肽链合成后再行加工而成的。
64个密码子中还包括3个不编码任何氨基酸的终止密码子，它们是UAA、UAG、UGA。
这种由3个连续的核苷酸组成的密码称为三联体密码。
1954年２月，美国物理学家Gamow根据Watson和Crick发表的DNA双股螺旋结构，提出了DNA的腺嘌呤N5C5H5,鸟嘌呤N5C5H5O,胞嘧啶N3C4H5O和胸腺嘧啶N2C5H6O2等四种碱基可能就是密码子的最初设想。
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。
遗传密码名词解释
遗传密码名词解释遗传密码是指在 DNA 中将某种物质所携带的遗传信息编码成蛋白质的一种方式。
遗传密码是生物界共同的规则，它以一种特定的方式将 DNA 的序列转换成氨基酸的序列，从而控制蛋白质的合成。
遗传密码是由核苷酸中的碱基顺序组成的。
在 DNA 中，碱基有四种类型：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
而氨基酸有20种不同的类型。
遗传密码的规则是将每个氨基酸与一个由三个碱基组成的密码子相关联。
遗传密码中有四种基本规则。
首先，每个密码子由三个碱基组成，因此每个密码子可以编码一个氨基酸。
其次，一个氨基酸可以由多个密码子编码。
例如，氨基酸苏氨酸（Ser）由六个不同的密码子（UCU、UCC、UCA、UCG、AGU和AGC）编码。
第三，每个密码子只能编码一个氨基酸，不会产生歧义。
最后，遗传密码中还存在着三个终止密码子，分别是 UGA、UAA 和 UAG，它们不编码任何氨基酸，而是表示蛋白质合成的终止。
这种遗传密码的机制使得 DNA 的序列直接决定了蛋白质的序列。
DNA 的信息在转录过程中通过 RNA 转录成为信息含量相同但碱基不同的核酸分子 mRNA，然后 mRNA 通过翻译过程转换成具有相应氨基酸序列的蛋白质。
遗传密码的解读是由一种叫做转运 RNA（tRNA）的分子完成的。
tRNA 是一类特殊的 RNA 分子，它可以与一个特定的氨基酸结合，并通过其反密码子（即 tRNA 上与 mRNA 上的密码子互补的三个碱基）与 mRNA 上的密码子配对，从而将氨基酸添加到蛋白质链中。
总体来说，遗传密码是一种复杂而精密的系统，它提供了DNA 和蛋白质之间的桥梁，使得基因信息能够从 DNA 传递到蛋白质，并且保证了蛋白质的合成过程准确无误。
研究遗传密码的规律和变异对于理解基因表达、蛋白质功能以及生物进化等方面都具有重要意义。
遗传密码 科普
遗传密码科普（实用版）目录1.遗传密码的定义与概念2.遗传密码的组成部分3.遗传密码的解读过程4.遗传密码的应用5.遗传密码的科学意义正文一、遗传密码的定义与概念遗传密码，又称为密码子，是指在生物体中，DNA 通过转录生成 mRNA，再通过翻译生成蛋白质的过程中，三个碱基（核苷酸）编码一个氨基酸的规律。
这个规律贯穿了生物体的遗传信息传递、转录和翻译三个关键步骤，是生物体生命活动不可或缺的一部分。
二、遗传密码的组成部分遗传密码主要由三个部分组成，分别是：DNA、mRNA 和 tRNA。
其中，DNA 是遗传信息的存储库，它通过特定的碱基序列编码着生物体的遗传信息；mRNA 是将 DNA 中的遗传信息转录出来的信使 RNA，它将 DNA 编码的遗传信息转运到细胞质中；tRNA 是翻译过程中运输氨基酸的工具，它能够识别 mRNA 上的密码子，并将对应的氨基酸送到核糖体上，从而完成蛋白质的合成。
三、遗传密码的解读过程遗传密码的解读过程分为两个阶段：转录和翻译。
在转录阶段，DNA 的信息被转录成 mRNA，这个过程主要发生在细胞核中。
在翻译阶段，mRNA 的信息被翻译成蛋白质，这个过程主要发生在细胞质中。
具体来说，mRNA 上的密码子与 tRNA 上的反密码子相互匹配，从而实现遗传信息的传递和蛋白质的合成。
四、遗传密码的应用遗传密码在生物体的生命活动中起着至关重要的作用，它参与了生物体的生长发育、免疫反应、新陈代谢等各个方面。
此外，遗传密码的研究也为生物学、医学和农业等领域带来了巨大的科学价值和应用前景，例如基因编辑技术、基因治疗和转基因作物等。
五、遗传密码的科学意义遗传密码的揭示，使我们更好地理解了生物体遗传信息的传递和蛋白质的合成过程，为生命科学的研究提供了重要的理论基础。
遗传密码
遗传密码遗传密码（genetic code）决定蛋白质中氨基酸顺序的核苷酸顺序，由3个连续的核苷酸组成的密码子所构成。
由于脱氧核糖核酸（DNA）双链中一般只有一条单链（称为有义链或编码链）被转录为信使核糖核酸（mRNA），而另一条单链（称为反义链）则不被转录，所以即使对于以双链DNA作为遗传物质的生物来讲，密码也用核糖核酸（RNA）中的核苷酸顺序而不用DNA中的脱氧核苷酸顺序表示。
在转移核糖核酸（tRNA）分子中有一组与mRNA中的密码子配对的三联体，称为反密码子。
每种tRNA携带一种特定的氨基酸，在遗传密码的解读中起着关键性的作用。
简史1961年英国分子生物学家F．H．C．克里克等在大肠杆菌（Escherichia coli）噬菌体T4中用遗传学方法证明密码子由三个连续的核苷酸所组成。
他们用原黄素作为诱变剂处理噬菌体T4的野生型，从中获得噬菌斑较野生型为大的快速溶菌突变型rⅡ。
这种突变型可用原黄素再度处理而成为具有野生型表型的回复体。
将回复体和原来的野生型杂交，发现子代中出现一些rⅡ突变型，说明这些回复体实际上是基因内抑制的结果（见抑制基因）。
由于原黄素诱发的是移码突变，也即是由于个别核苷酸的增加（＋）或缺失（-）而导致的突变，因此可以把rⅡ突变写作+（也可写作-），把基因内抑制突变写作-（或写作+），于是由于基因内抑制而出现的回复体便可写作+-（或-+）。
通过基因重组还可以得到种种组合如++、--、---等（表1）。
不管密码子由几个核苷酸组成，只要有一个核苷酸的增加（或减少）都会使这一位置以后的密码意义发生错误而成为突变型；而另一个核苷酸的减少（或增加）则可以校正后一核苷酸位置以后的码组，从而使表型恢复为野生型。
从表1的实验结果可以看到在除了+-以外的各种组合中只有+++或---或------等组合的表型是野生型。
这一实验结果只能解释为密码子是由三个（或三的倍数）核苷酸组成。
美国生物化学家M．W．尼伦伯格等从1961年开始用生物化学方法进行解码研究。
遗传密码的名词解释
遗传密码的名词解释遗传密码是指在生物体内遗传信息的传递过程中，DNA序列通过转录和翻译作用，将基因信息转化为蛋白质序列的过程。
遗传密码是由一组特定的三个核苷酸（即密码子）组成，每个密码子对应着一个氨基酸，这些氨基酸按照一定的顺序组成了蛋白质序列，从而决定了蛋白质的结构和功能。
遗传密码的基本原理DNA序列是生命的基础，它包含了遗传信息，但是DNA不能直接参与蛋白质的合成，需要通过转录和翻译作用来实现。
在转录过程中，DNA序列被转录成RNA序列，RNA序列中的三个核苷酸组成的序列被称为密码子。
在翻译过程中，mRNA序列被翻译成氨基酸序列，每个密码子对应着一个氨基酸，这些氨基酸按照一定的顺序组成了蛋白质序列。
遗传密码的特点遗传密码是具有普遍性、特异性和冗余性的。
普遍性是指遗传密码在所有生物体中都是相同的，这说明遗传密码具有共同的起源。
特异性是指每个密码子只对应一个氨基酸，这种特异性保证了蛋白质的正确合成。
冗余性是指同一个氨基酸可以有多个密码子对应，这种冗余性保证了遗传信息的可靠传递，同时也为生物体的进化提供了可能性。
遗传密码的研究历程遗传密码的研究历程可以追溯到20世纪50年代。
当时，研究人员通过将不同的RNA序列与细胞内的细胞质液混合，发现细胞质液可以翻译出特定的氨基酸序列。
这个发现表明，RNA序列中的三个核苷酸可以被翻译成氨基酸，从而揭示了遗传密码的基本原理。
随着技术的不断进步，研究人员逐渐揭示了遗传密码的具体机制，并发现了一些异常的密码子，这些异常密码子对应的氨基酸与普通的氨基酸有所不同，这为遗传信息的传递提出了新的挑战。
遗传密码的应用遗传密码的研究不仅对基础生物学有着重要的意义，也有着广泛的应用价值。
在基因工程领域，研究人员可以利用遗传密码的特性来合成人工蛋白质，这些人工蛋白质可以用于制药、生物传感器等领域。
此外，遗传密码的研究还可以为研究生物进化、生态系统的构建等提供新的视角。
结论遗传密码是生物体内遗传信息的传递过程中不可或缺的一部分，它使得生物体能够将DNA序列转化为蛋白质序列，从而实现生命活动的各种功能。
4.遗传密码
AT(U)G AGT(U) GCA ACG AT(U)A ACA GAC AAT(U) AGC AAC
谢谢！
4.人类遗传基因
“三联体”密码子形成过程 四种碱基内正负电荷的四种作用方式
鸟嘌呤（G） δ δ δ
+ + -
O C C N
胞嘧啶（C） + NHδ 2 C δ N N
-
腺嘌呤（A） δ + NH2 δ -N C H C C N C
胸腺(尿)嘧啶T(U) Oδ δ + HN O
(无效)
C C-CH3(H)
2.遗传密码的翻译
以DNA的一条链为模板合成与它互补的mRNA， 根据碱基互补配对原则在这条mRNA链上，A 变 为U，T变为A，C变为G，G变为C。因此，这条 mRNA上 的遗传密码与原来模板DNA的互补DNA 链是一样的，所不同的只是U代替了T。然后再由 mRNA上的遗传密码翻译成多肽链中的氨基酸序 列
--T(U)CT(U) T(U)T(U)C CT(U)T(U) T(U)CC CCT(U) CT(U)C CCC
+++ +-+ ++-++ +---+ -+---
GGG
GAG GGA AGG GAA AAG AGA AAA
GT(U)G GGT(U) T(U)GG GT(U)T(U) T(U)T(U)G T(U)GT(U) T(U)T(U)T(U)
+
δ+
生物化学 遗传密码OK
Gly
2、混聚核苷酸实验
可能的 密码子 可能出现的 相对频率 Aa的相 对量
UUU
125 25
Phe Leu Cys Val
Trp
Poly UG
1963, Ochoa
UUG UGU GUU
U∶G＝5∶1
UGG
GUG GGU 5
Val Gly
Gly
GGG
1
二核苷酸： Poly UG 三核苷酸： Poly UGA Poly UGAC
1、数学推算
mRNA 5′ AUCGACCUGAGC 3′
1954, Gamov
二、三联体密码的证明
1、数学推算
mRNA 5′ AUCGACCUGAGC 3′
二、三联体密码的证明
1、数学推算
mRNA 5′ AUCGACCUGAGC 3′
43=64
20aa (√)
Triplet Codon
2. 实验证明：插入与删除实验
四核苷酸：
······· ·······
遗 传 密 码 字 典
四、遗传密码的基本特性
1、简并性（degeneracy）
一种氨基酸有两个以上
或更多密码子的现象。
同义密码子 ——对应于同一种AA的不同密码子
密码子简并性的生物学意义？
减少有害突变
增加生物物种的稳定性
遗传密码的特异性主要取决于前两位碱基
GCU GCC GCA GCG
Ala
ACU ACC ACA ACG
Thr
2、变偶性（wobble）
tRNA上反密码子的第1位碱 基与mRNA密码子的第3位碱
基配对时，并不严格遵循
碱基配对规律。
——变偶性(摆动性)
生物学中的重要概念——遗传密码
生物学中的重要概念——遗传密码遗传密码是生物学中一个非常重要的概念，它是描述基因和蛋白质之间关系的重要性原则。
在生物界中，遗传密码是遗传信息编码的关键系统，通过遗传密码，基因的信息可以被传输并翻译成蛋白质。
遗传密码的组成遗传密码由核苷酸三联体（codon）所构成，它们是由DNA序列编码的。
核苷酸三联体的序列不同，因此，它们可以编码不同的氨基酸。
氨基酸是构成蛋白质的基本单位之一，因此，在编码蛋白质的过程中，遗传密码承担着非常重要的作用。
遗传密码的规则遗传密码是一套规则，用来指示氨基酸在蛋白质合成中的位置。
每个核苷酸三联体相当于一条指令，告诉蛋白质细胞合成器组成什么氨基酸链。
基因里的信息经过转录形成RNA分子，这个RNA分子含有与DNA上相同的三联体，但是，它不是由A、T、C、G四个碱基构成的，而是由A、U、C和G四个碱基组成的。
此时，这些三联体被称为密码子（codon）。
RNA通过mRNA，组成三联体，被称为是非常重要的遗传信息，因为它们决定着蛋白质的序列。
遗传密码的特点遗传密码具有一些特点。
首先，它是不具备歧义性的。
也就是说，每个三联体只能编码一种氨基酸。
其次，遗传密码是具有特异性的，即不同的三联体所编码的氨基酸是不同的。
最后，遗传密码还是具有一致性的，即在不同生物种类中，编码同样氨基酸的三联体相同。
遗传密码的意义正是由于遗传密码的存在，基因和蛋白质之间才能建立起联系。
当细胞合成新的蛋白质时，它先从DNA中复制出所需的基因信息，然后将这些信息转换成mRNA信使分子，在核外转录成蛋白质。
这一过程的主要参与者是核苷酸三联体，也就是遗传密码。
遗传密码的研究遗传密码的研究从20世纪60年代开始，当时罗伯特和霍利卡首次破解了遗传密码。
他们利用核酸化学的技术，研究了以胶肉杆菌和噬菌体为代表的多个细胞类型，试图确定每种核苷酸三联体对应的氨基酸。
最终，他们证明了核苷酸序列共有64种可能性，且仅有20种氨基酸。
这些独立的从核酸翻译成氨基酸的三联体被称为密码子。
【生物化学】遗传密码
5’端，起始密 码AUG开始
（Met）
3’端，一个或一个以上终止 密码：UAA,UAG和UGA
非编码区，与 表达调控有关
编码区， 读码框架， 三联体密码
3’端polyA尾巴，增 加mRNA的稳定性
2、tRNA转运活化的氨基酸至mRNA 模板上
第 37 章 遗传密码
蛋白质的生物合成是由核酸控制的。
mRNA的核苷酸顺序决定了蛋白质的一 级结构，被选择的氨基酸由tRNA携带 到核糖体上，在核糖体上氨基酸加入 到多肽链中。
一、遗传密码的破译
作为指导蛋白质生物合成的模板， RNA中蕴藏遗 传信息的碱基顺序称为遗传密码（Genetic code）
三联体密码是遗传密码的基本单位
共有64个密码子 AUG：Met兼起始密码子 UAA、UAG和UGA：终止密码子，也称 为无义密码子
二、遗传密码的基本特性
① 连续性； ② 简并性； ③ 通用性； ④ 方向性； ⑤ 变偶性（摆动性）。
①遗传密码的连续性（commaless）
开放读码框架（ ORF, open reading frame）
G-C G-U
反密码子与密码子之间的碱基配对
反密码子第一位碱基
A C G U
I
密码子第三位碱基
U G
U
意义： 当第三
C
位碱基发生突变
A
时，仍能翻译出
G
正确的氨基酸，
使合成的多肽有
U
C
生物学活力。
A
密码的防错系统：
同义密码子在密码表中的分布十分有规则，而且密码子中碱基顺序与其相应
的氨基酸物理化学性质之间存在巧妙的关系。 氨基酸的极性通常由密码子的第二位（中间）碱基决定，简并性由第三位碱
生物化学 第十八章 遗传密码
RF-1
终止
eRF
释放完整的肽链
97
RF-2
五、蛋白质的运输及翻译后修饰
98
真核生物多肽链的合成（自学）
1、真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂； 2、起始氨基酸为Met，不是fMet； 3、肽链合成的起始：由40S核糖体亚基首 先识别 mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移动寻找AUG； 4、起始因子有12种，但只有2种延长因子和1种终止 因子； 5、真核细胞中线粒体、叶绿体的核糖体大小、组成 及蛋白质合成过程都类似于原核细胞。
16
17
（2）变偶性 （wobble）
18
19
20
I：A、U、C “三配二” 反密码子第1位及密码子第3位的 任意4种碱基配对。
21
（3）密码通用性和变异性 • 生物界有共用的一套遗传密码 • 线粒体DNA具有独特的编码方式
——tRNA识别两个或四个密码子 2个：密码子第三位为A/G、C/U 4个：密码子第三位为A/U/C/G
• 高浓度的Mg2+使密码子的阅读起点为任意
8
• 2/3种核苷酸的共聚物为模板
– Poly UG： UUU UUG UGU GUU GUG GGU UGG GGG 八种不同的三联体 可根据底物的比例计算： 三联体出现的频率（标记AA掺入频率）
可确定20种AA密码子组成，但排列顺序未知
9
• 核糖体结合技术直接测定三联体对应的AA 人工合成三核苷酸取代 mRNA ↓ 无GTP时不能合成Pr
——由同一种tRNA合成酶合成
起始因子识别tRNAiMet 延伸因子识别tRNAMet
59
原核生物中的甲酰Met
fMet - tRNAiMet
4第三章第六节遗传密码
真核生物与原核生物DNA 合成的区别
区别
原核生物
真核生物
DNA 合成的时期 复制起点数
整个细胞生长过程 单个
细胞周期的S 期 多个
RNA 引物长度 风崎片段长度
10~60 核苷酸 1000~2000 核苷酸
10 核苷酸 100~150 核苷酸
前导链与后随链 的合成
聚合酶III 同时控制
聚合酶δ控制前导链 聚合酶α控制后随链
三、中心法则及其发展
1．中心法则：
遗传信息从DNA ─→ mRNA ─→ 蛋白质的转录和翻译， 以及遗传信息从DNA ─→ DNA 的复制过程。
从噬菌体到真核生物的整个生物界共同遵循的规律。
2．中心法则的发展：
⑴. RNA 的反转录 RNA 肿瘤病毒：反转录酶，以RNA 为模板来合成DNA 。
➢遗传信息贮存于DNA里，由DNA所含的碱基序列决定氨基 酸序列的过程即蛋白质的合成过程，也就是基因的表达过程， 实际上包括遗传信息的转录和翻译两个步骤。
➢蛋白质的合成，也就是遗传信息的翻译过程。
➢翻译就是mRNA携带着转录的遗传密码附着在核糖体 (ribosome)上，把由tRNA运来的各种氨基酸，按照mRNA 的密码顺序，相互联结起来成为多肽链，并进一步折叠成为 立体的蛋白质分子的过程。
fMet- tRNA结合在P位
②
多
肽
链
的
延
在核转糖肽体酶向的前催 移化一下个，三在联A体位密的码氨，基原酰来tR在NAA位上的的多氨肽基－酸tRNA
伸
残转基入P与位在，P而位上 原的在氨P位基的酸t的RN碳A离末开端核间糖形体成。多肽键。
③多肽链的终止： •当多肽链的延伸遇到UAA、UAG和UGA等终止密码子进
分子生物学第十章 遗传密码
码子之间无间隔。
密码的变偶性（1）
密码的变偶性（2）
密码的几乎通用性与变异性
密码具有一定的防错功能Biblioteka mRNA是蛋白质合成的直接模板
第十章 遗传密码
一、遗传密码
遗传密码的概念：mRNA 上的核苷酸顺序与蛋白质中的氨基 酸之间的对应关系称为遗传密码。mRNA上每三个连续核苷酸 对应一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子，或三联体 密码（triplet codons）。 Nirenberg、Khorana因遗传密码的破译而与另一位科学家 （霍利）分享了1968年诺贝尔生理学奖。
遗传密码表(阅读方向为5‘→3’)
二、遗传密码的特点：
1、同一个氨基酸有多个密码子编码，此现象称密码子的简并性，
除Met外，Trp仅有一个密码子。
2、编码Met的密码子AUG同时是起始密码。 3、UAA，UGA，UAG 不编码任何氨基酸，为终止密码子，其作 用是终止肽链的合成 ，其中UAA---赭石型密码 （Ochre）， UAG---- 琥 珀 型 密 码 子 (Amber) ， UGA------- 乳 白 型 密 码 子 （Opal） 4、性质相近的氨基酸的密码子分布在相近的位置。 5、在mRNA模板上的密码子是连续的，前一个密码子与后一个密
生物学中的遗传密码
生物学中的遗传密码
遗传密码是生物学中的一个重要概念，指的是基因内部的一个细节：基因中的一系列化学符号如何被转化成蛋白质，以及这一过程中不同化学符号之间的对应关系。
在1960年代左右，科学家们初步揭示了遗传密码的奥秘，并开始研究这一过程对生物进化和生命保障的作用。
生物体的身体内部由多种蛋白质构成，而基因则是蛋白质合成的指南。
当基因被复制时，通过一系列生物过程，基因内部的DNA会被转化为RNA，然后再被转化为蛋白质。
而这一转化过程中，RNA中的一系列核苷酸（即带有A、C、G、U四种核碱基的小分子）便起到了极其重要的作用。
根据遗传密码的原理，RNA中三个核苷酸（即一组密码子）组合起来，可以代表一种氨基酸，而不同的氨基酸又会组成不同的蛋白质。
这些核苷酸与氨基酸之间的对应关系，可以表现为一张巨大的表格或矩阵，这便是遗传密码表。
遗传密码表显示了64种可能的三核苷酸组合方式，其中61种代表不同的氨基酸，而剩下三种分别代表了终止信号，标志着蛋白质的合成结束。
不仅如此，遗传密码表还遵循着特别的规律：
多种密码子可以代表同一个氨基酸，但一个密码子只能代表一个氨基酸。
这一规律被称为单一性，也是遗传密码表的一个基本原则。
通过研究遗传密码，科学家们已经能够更加深入地了解组成我们身体各个部分的蛋白质的构成方式和原理。
也正是因为遗传密码表的存在，人类才得以对许多生命过程进行深入分析和研究，从而推动生物学，乃至整个科学领域的发展。
DNA化学生物学的遗传密码
DNA化学生物学的遗传密码DNA化学生物学是研究DNA结构、功能及其在生物体内的遗传信息的传递过程等方面的学科。
在DNA分子内，信息的传递通过一种称为遗传密码的方式进行。
本文将介绍DNA化学生物学的遗传密码的相关概念和机制。
一、DNA化学生物学的基本原理在DNA分子内，遗传信息通过核苷酸序列的编码来表达。
DNA由四种不同的碱基（腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胸腺嘧啶T和胞嘧啶C）组成，这些碱基按照一定的顺序排列，形成了DNA分子的遗传信息。
碱基之间通过磷酸二酯键连接起来，形成DNA的双螺旋结构。
二、遗传密码的概念遗传密码是指DNA分子中碱基序列与蛋白质合成中氨基酸序列之间的对应关系。
遗传密码是一种使用三个碱基的序列编码氨基酸的系统，这种编码方式被称为三联密码。
三、遗传密码表的构建遗传密码表是显示DNA中碱基序列编码氨基酸的一张表格。
遗传密码表中的每一行代表一个密码子（由三个碱基组成的编码氨基酸的单位），每一列代表一个氨基酸。
通过查阅遗传密码表，我们可以确定DNA中的碱基序列所编码的氨基酸序列。
四、遗传密码的启动子和终止子在DNA转录过程中，遗传密码起始于一个启动子序列，而终止于一个终止子序列。
启动子指示RNA聚合酶在起始点开始合成RNA，终止子则指示RNA聚合酶在终止点停止合成RNA。
这些启动子和终止子的序列是DNA分子上的特殊序列，它们在编码蛋白质的过程中起着重要的调控作用。
五、遗传密码的复制和传递DNA复制是指将一个DNA分子复制成为两个完全相同的DNA分子的过程。
在DNA复制的过程中，遗传密码的信息也会被复制，并传递给下一代细胞。
这保证了遗传信息的传递和继承。
六、遗传密码的突变遗传密码的突变是指DNA中的碱基序列发生变化，从而导致遗传密码的改变。
这种突变可能会影响蛋白质的合成，引发一系列的生物学变化。
遗传密码的突变是生物进化的基础之一，也是一些遗传疾病发生的原因之一。
综上所述，DNA化学生物学的遗传密码在生物体内起着至关重要的作用。
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大亚基：
（1）具有两个不同的tRNA结合点。
A位（右）—— 受位或氨酰基位，可与新进入 的氨基酰tRNA结合；
P位（左）——给位或肽酰基位，可与延伸中 的肽酰基tRNA结合。
（2）具有转肽酶活性：将给位上的肽酰 基转移给受位上的氨基酰tRNA，形成 肽键。
（3）具有GTPase活性，水解GTP，获 得能量。
基决定。
中间是U，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
中间是C，编码的氨 基酸是非极性的或不
带电荷的极性侧链
中间是A或G，相 应氨基酸常在球蛋
白外周，具有亲水 性
故障－安全系统：密 码子中碱基置换后， 结果仍编码相同的氨 基酸，或以理化性质 最接近的氨基酸相取 代，降低基因突变可 能造成的危害程度。
原核生物中有4种，在真核生物中只有1种 其主要作用是识别终止密码，协助多肽链的释放
（4）供能物质和无机离子
多肽链合成时，需ATP、GTP作为供能物质，并需 Mg2+、K+参与。
氨基酸活化、肽键形成均需消耗高能磷酸键。
二、 蛋白质生物合成过程
蛋白质生物合成过程包括三大步骤： ①氨基酸的活化与搬运； ②活化氨基酸在核蛋白体上的缩合； ③多肽链合成后的加工修饰。
蛋白质合成体系包括：
① mRNA：作为蛋白质生物合成的模板， 决定多肽链中氨基酸的排列顺序；
② tRNA：搬运氨基酸的工具； ③ 核糖体：蛋白体生物合成的场所； ④ 酶及其他蛋白质因子；
⑤ 供能物质及无机离子。
蛋白质因子:
起始因子（initiaion factors,IF） 延长因子（elongation factors, EF） 释放因子（release factors, RF） 核蛋白体释放因子（ribosomal release factors, RR）
意义：减少有害的突变 ＊在基因工程中，考虑：密码的“偏爱性”
③遗传密码的通用性（universal）
从病毒到人类，蛋白质的生物合成 中都使用同一套遗传密码 (但在线粒体或 叶绿体中特殊)。
④遗传密码的方向性:
mRNA 5’
AUC
3’
蛋白质
N
Ile
C
⑤遗传密码的变偶性（wobble）（或称摆动性）
第 37 章 遗传密码
蛋白质的生物合成是由核酸控制的。
mRNA的核苷酸顺序决定了蛋白质的一 级结构，被选择的氨基酸由tRNA携带 到核糖体上，在核糖体上氨基酸加入 到多肽链中。
一、遗传密码的破译
作为指导蛋白质生物合成的模板， RNA中蕴藏遗 传信息的碱基顺序称为遗传密码（Genetic code）
无义突变 (nonsense mutation)
校正tRNA（ suppressor tRNA ）
校正突变
3、核糖体是蛋白质 合成的工厂
（1）核糖体的组成
共价键
大分子
非共价键 大分子装配体
糖、氨基酸和核苷酸 球状蛋白质和RNA
核蛋白体
（2）核糖体的结构模型
核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能： 小亚基：可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。
S－D 序列特点：
在AUG上游8-13个核苷酸处 4-6个核苷酸 富含嘌呤，以AGGA为核心
（可与16S－rRNA 3’端UCCU互补）
－10
富含嘌呤
起始密码子
与16S－rRNA 3’端 富含嘧啶的尾部互补， 形成氢键结合，有助于mRNA的翻译从起 始密码子处开始。
原核生物中存在3种延长因子（EFTU，EFTS， EFG），真核生物中存在2种（EF1，EF2）。其作 用主要促使氨基酰tRNA进入核蛋白的受位，并可 促进移位过程。
原核
EFTU（GTPase） EFT
EFTS EFG（转位酶）
真核
α（GTPase） EF1 β
γ EF2（转位酶）
（3）释放因子（RF）
（4）具有起动因子、延长因子及释放因 子的结合部位。
4、其他因子
（1）起动因子（IF）
是一些与多肽链合成起动有关的蛋白因子 原核生物中存在3种起动因子，分别称为IF1-3 在真核生物中存在9种起动因子（eIF）,其作用
主要是促进核蛋白体小亚基与起动tRNA及模板 mRNA结合。
（2）延长因子（EF）
反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原 则，即A—U，G—C配对。
但反密码的第一个核苷酸与密码子的第三个核苷 酸之间的配对，并不严格遵循碱基互补原则,称 为遗传密码的变偶性（或摆动现象）。
如反密码第一个核苷酸为Ⅰ，则可与A、U或C配 对，如为U，则可与A或G配对，这种配对称为不 稳定配对。
氨酰－tRNA
氨酰tRNA合成酶能纠正酰化的错误
氨酰tRNA合成酶的校正部位： 水解非正确组合的氨基酸和tRNA之间形成的共价联系 异亮氨酰－ tRNA合成酶
氨基酰化部位和校正部位共同作用，可使翻译过程的错误频率小于万分之一
（二）翻译的步骤
活化氨基酸缩合生成多肽链的过程在核糖体上 进行。活化氨基酸在核糖体上反复翻译mRNA上 的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程，称 为核糖体循环。
氨酰tRNA合成酶催化氨基酸与tRNA结合，意义 在于： ① 活化氨基酸(能量问题)； ②转运、定位：tRNA可携带氨基酸到mRNA的 指定部位(专一性问题)。
（1）氨基酸－AMP－酶复合物的形成
（2）氨基酸从复合物转移 到相应的tRNA上：
氨酰－tRNA
氨基酸－AMP－酶 复合物
只有3’位形成的酯，才参与 在核糖体催化下的转肽反应
第一位是A或C， 第二位是A或G， 第三位任意碱 基，相应氨基 酸具有可解离 的亲水性侧链
并具有碱性
第 38 章 蛋白质合成及转运
蛋白质的生物合成是细胞最大的生产活动
蛋白质的生物合成过程，就是将DNA 传递给mRNA的遗传信息，再具体的解 译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程， 这 一 过 程 被 称 为 翻 译 (translation) 。
氨基酸一旦与tRNA形成氨酰-tRNA后，进一步的去向 就由tRNA来决定
tRNA分子上与多肽合成有关的位点：
① 3’端－CCA上的氨基酸 接受位点；
② 识别氨酰－tRNA合成酶 的位点；
③ 核糖体识别位点； ④ 反密码子位点。
氨酰－ tRNA的表示方法
已结合 的氨基 酸残基
代表tRNA的结合特异性
两种密码子之间插入或删去一个碱 基，就会使这以后的读码发生错误, 这称为移码（frame-shift）。
由于移码引起的突变称为移码突变 （frame-shift mutation）。
②遗传密码的简并性
(degeneracy)
• 同一种氨基酸有两个或更 多密码子的现象称为密码子 的简并性。 • 对应于同一种氨基酸的不 同密码子称为同义密码子 （synonymous condon） • 只有Trp和Met仅有一个密 码子
错义突变（missense mutation）：基因突变造成密码子的改 变。
无义突变(nonsense mutation)：基因突变使有义密码子变成 终止密码子。
回复突变（reverse mutation）
校正tRNA
校正tRNA（ suppressor tRNA ）：某些能校正基因的有害 突变，称为校正tRNA 。引起的突变称为校正突变，其原因 是tRNA反密码子发生改变，不按常规引入氨基酸，却起了 校正功能。
1、mRNA是蛋白质合成的模板
氨酰 tRNA
mRNA
A、原核生物蛋白质的合成
多聚核糖体 (多核蛋白体)
在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核糖体 结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但 每两个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成 念球状结构。
B、真核生物蛋白质的合成
原核生物5’端有一段特殊的SD序列， 使核糖体能识别正确的AUG；
定的tRNA上，与氨基酸的活化以及氨基酰tRNA的合成有 关。
每种氨基酰tRNA合成酶对相应氨基酸以及携带氨基酸的 数种tRNA具有高度特异性，这是保证tRNA能够携带正确 的氨基酸对号入座的必要条件。
目前认为，该酶对tRNA的识别，是因为在tRNA的氨基酸 臂上存在特定的识别密码，即第二套遗传密码。
Ala- tRNA
Met- tRNAemet met-tRNAimet fmet- tRNAimet
elongation
(起始tRNA)
N－甲酰 甲硫氨酸
initiation
AUG：起始密码子 Met的密码子
能够识别mRNA中5′端起动密码AUG的tRNA是一 种特殊的tRNA，称为起始tRNA。
在氨酰tRNA合成酶催化下，特定的tRNA可与 相应的 氨基酸结合，生成氨酰tRNA，从而携 带氨基酸参与蛋白质的生物合成。
（1）tRNA的两个关键部位：
氨基酸 结合部位
3’端CCA 结构
7个配对碱基， 形成受体端
tRNA四茎 四环结构
mRNA 结合部位
（2）tRNA在识别mRNA分子上的密码子时， 有接头（adaptor）的作用
三联体密码是遗传密码的基本单位
共有64个密码子 AUG：Met兼起始密码子 UAA、UAG和UGA：终止密码子，也称 为无义密码子
二、遗传密码的基本特性
① 连续性； ② 简并性； ③ 通用性； ④ 方向性； ⑤ 变偶性（摆动性）。
①遗传密码的连续性（commaless）
开放读码框架（ ORF, open reading frame）
G-C G-U
反密码子与密码子之间的碱基配对
反密码子第一位碱基
A C G U
I
密码子第三位碱基
U G
U
意义： 当第三
C