第三十二章 遗传密码

第三十二章遗传密码

一、名词解释

1、简并MM子（degenerate codon）

2、遗传MM（genetic code）

3、起始MM子（iniation codon）

4、终止MM子（termination codon）

5、MM子（condon）。

6、反MM子（anticodon）。

二、问答题

1．假定阅读框开始于下列每个核苷酸序列的头三个碱基，预计以它们为mRNA模板在蛋白质合成中所形成肽链的氨基酸顺序。

（a）GGUCAGUCGCUCCUCCUGAUU

（b）UUGGAUGCGCCAUAAUUUGCU

（C）CAUGAUGCCUGUUGCUAC

（d）AUGGACGAA

2．定出所有能够为简单三肽片断Leu－Met－Tyr编码mRNA顺序。你的答案将给你什么启示？

3．如果阅读框固定，一条给定mRNA的碱基顺序仅为一条肽链的氨基酸顺序编码。从象细胞色素C这样的蛋白质的一个特定氨基酸顺序，你能预计出一条具特定碱基顺序的mR NA 为它编码吗？说明原因。

4．一个双螺旋DNA片断的模板链含有顺序：（5'）GTTAACACCCCTGACTTCGCGCCGTCG （a）写出从这条链转录产生的mRNA的碱基顺序；

（b）从（a）中的mRNA的5'末端开始翻译产生的肽链的氨基酸顺序是什么；

（c）如果这条DNA的互补链被转录和翻译，产生的氨基酸顺序和（b）中的一样吗？解释你的答案的生物学重要性。

5．甲硫氨酸是两个仅有一个密码子的氨基酸之一，这单一的密码子是如何在大肠杆菌中既为起始残基编码又能为多肽链内部的Met残基编码？

6．遗传密码是用酶法或化学法合成的多核苷酸破译的，假定我们预先知道遗传密码，你怎样能合成一条多核苷酸链作为mRNA使它大部分编码Phe残基，一小部分编码Leu和Ser 残基？这条多核苷酸链还能编码着极小量的什么氨基酸？

8．甘氨酸的4个密码子是GGU．GGC．GGA和GGG，请写出它们所有可能的反密码子。（a）根据你的答案决定甘氨酸密码子特异性是密码子的哪几个位置？

（b）这些密码子反密码子配对中哪个配对中有摆动碱基？

（c）哪些密码子一反密码子配对所有三个位置都是Watson－Crick配对？

9．遗传密码最重要的肯定性证据来自突变蛋白氨基酸顺序单个残基取代。下列哪些个氨基酸的取代来自于遗传密码的单个碱基改变？哪些取代需得改变两个或三个碱基？为什么？（a）Phe --> Leu （b）Lys --> Ala （c）Ala --> Thr

（d）Phe --> Lys （e）Ile --> Leu （f）His --> Gin

（g）Pro --> Ser

17．为什么遗传密码是三联体的（三个碱基一组）而不是二联体或四联体的？

21．亮氨酸有6个密码子（UUA、UUG、CUU、CUC、CUA和CUG），根据摆动理论，它至少需要几个tRNA以识别这些密码子？

23．已知为E．coli细胞中某个蛋白质氨基末端的氨基酸顺序编码的DNA模板链的核苷酸排列顺序为：“GTAGCGTTCCATCAGATTT”，请写出刚合成出的多肽链氨基末端的前4个氨基酸的排列顺序（参看密码子表）或前4个氨基酸密码子的排列顺序。

答案

名词解释

1、简并MM子（degenerate codon）：也称为同义MM子。是指编码相同的氨基酸的几个不同的MM子。

2、遗传MM（genetic code）：核酸中的核苷酸残基序列与蛋白质中的氨基酸残基序列之间的对应关系。；连续的3个核苷酸残基序列为一个MM子，特指一个氨基酸。标准的遗传MM是由64个MM子组成的，几乎为所有生物通用。

3、起始MM子（iniation codon）：指定蛋白质合成起始位点的MM子。最常见的起始MM 子是蛋氨酸MM：AUG

4、终止MM子（termination codon）：任何tRNA分子都不能正常识别的，但可被特殊的蛋白结合并引起新合成的肽链从翻译机器上释放的MM子。存在三个终止MM子：UAG ,UAA 和UGA。

5、MM子（condon）：mRNA（或DNA）上的三联体核苷酸残基序列，该序列编码着一个指定的氨基酸，tRNA 的反MM子与mRNA的MM子互补。

6、反MM子（anticodon）：tRNA分子的反MM子环上的三联体核苷酸残基序列。在翻译期间，反MM子与mRNA中的互补MM子结合。

问答题

1．

（a）Gly－Gln－Ser－Leu－Leu－Ile

（b）Leu－Asp－Ala－Pro

（c）His－Asp－Ala－Cys－Lys－Tyr

（d）Met－Asp－Gln或fMet－Asp－Gln（原核）

2．编码Leu－Met－Tyr三肽的mRNA序列可以是12种。

UUAAUGUAU，UUGAUGUAU，CUUAUGUAU，

CUCAUGUAU，CUAAUGUAU，CUGAUGUAU

UUAAUGUAC，UUGAUGUAC，CUUAUGUAC，

CUCAUGUAC，CUAAUGUAC，CUGAUGUAC

这个答案表明，一个三肽对应的mRNA序列多达12种，用肽链氨基酸序列很难预测其mRNA的序列。

3．不能，因为大部分氨基都有多于一个的密码子。因此，一个给定多肽链有很多不同的碱基顺序为它编码。但是，由于一些氨基酸只有一个密码，而有些氨基酸的密码子通常有两个位置有相同的核苷酸。因此，一条肽链其相应的mRNA的许多位置的碱基是很肯定的。4．

（a）其转录产生的mRNA序列为：

5'－CGACGGCGCGAAGUCAGGGGUGUUAAC? 3'

（b）其编码的肽链为：

Arg－Arg－Arg－Glu－Val－Arg－Gly－Val－Lys

（c）如果是这条DNA链的互补链转录和翻译，产生的肽链的氨基酸顺序不一样。因为反平行的互补链没有相同的碱基顺序。这种情况的重要生物学意义在于同一段DNA双螺旋可以用不同互补链为不同基因编码。提高DNA信息量。

5．在大肠杆菌细胞中有两类tRNA都能携带蛋氨酸，即tRNA Met和tRNA fMet。可以形成Met －tRNA Met和Met－tRNA fMet。Met－tRNA Met可识别mRNA中间部分的AUG密码把甲硫氨酸插入多肽链的中间位置；而Met－tRNA fMet可被特异于此tRNA的转甲酰基酶甲酰形成fMet－tRNA fMet，在起始因子IF－2的帮助下进入核糖体的P位。并使其反密码子与起始密码子AUG相配对。一般氨基酸的tRNA不能进入P位，因而肽链起始氨基酸N－甲酰甲硫氨酸与内部的甲硫氨酸相区别。

6．可以用多核苷酸磷酸化酶在UDP和CDP参与下合成多核苷酸，并使UDP的浓度是CDP 的5倍，这样合成的多核苷酸具有最多的UUU密码（为苯丙氨酸编码）。有较少的UUC （为苯丙编码）．UCU（为丝氨酸编码）．CUU（为亮氨酸编码），只有极少数的密码为：UCC（为Ser编码）．CUC（为Leu编码）．CCU（为Pro编码）。

8．甘氨酸的密码子是：GGU，GGC，GGA，GGG

相应的反密码子是：ACC，GCC，UCC，CCC，GCC，ICC，ICC，UCC，ICC

（a) 反密码子中3'一末端第一个碱基和中间位碱基决定密码的特异性。

（b) 与GGC配对的GCC、ICC，与GGC配对的ICC，与GGA配对的ICC，与CCC 配对的UCC含有摆动碱基。

（c）密码子GGU对反密码ACC，GGC对GCC，GGA对UCC，GGG对CCC，均为三个位置都是Watson－Crick碱基配对。

9．单一残基（碱基）改变造成氨基酸替换的是：（a）、（c）、（e）、（g）；而（b）、（d）、(f)不可能是单一碱基的改变；(b)和(f) 需改变两个碱基；(d) 需要取代所有三个碱基。17．若以每两个为一组，DNA的四种核苷酸仅能产生42＝16种不同的组合，不足以编码蛋白质中的20种氨基酸。但是，若以每三个一组，则四种碱基就可产生43＝64种不同的组合。早期的遗传学实验不仅证明氨基酸的密码子是核普酸三联体，而且证明密码子是不交盖的，为连续的氨基酸残基编码的密码子之间没有逗号。因此，一个蛋白质的氨基酸序列是由连续的三联体密码子的线性顺序决定的。这个序列中的第一个密码子建立了一种阅读框（reading frame），在这个阅读框中每三个核苷酸残基就开始一个新的密码子。按照这种方案，对任何一个DNA序列就有三种可能的阅读框，每个阅读框都将产生一个不同的密码子序列。但通常只有一种阅读框编码着给定蛋白所需的信息。

21．要识别这6个密码子，至少需要3个tRNA。其中的一个tRNA，它的反密码子为UAA，可识别密码子UUA和UUG。对其他的4个密码子，有两种不同的组合方式。

1）反密码子为IAG的tRNA和反密码子为U（或C）AG的tRNA。前者可读CUU、CUC 和CUA密码子，后者可读CUG密码子。

2）反密码子为GAG的tRNA可读CUU和CUC密码子，而反密码子为UAG的tRNA 可读CUA和CUG密码子。

1）和2）只取其一，因识别相同的密码子。

23．因DNA模板链的顺序已知，那么，mRNA的顺序应是：

5'－AAAUCUGAUGGAACGCUAC? 3'