密码子与反密码子PPT

【科普】有关反密码子

【科普】有关反密码子 高中生物课上，老师或许会提到克里克的变偶假说（wobble hypothesis）。根据变偶假说，tRNA反密码子环上携带的三个碱基，其中5'方向上的碱基与mRNA的配对不稳定（U与G或A配对，C与G配对，A与U配对，G与C或U配对），而且该位点可以存在一种“稀有”碱基次黄嘌呤（inosine，也作hypoxanthine），简称I。它的系统命名为6-羟基嘌呤，可以分别与A、C、U形成两个氢键而配对。以上内容解释了部分密码子简并的原理，但是并不全面，这导致了很多人对反密码子相关知识的错误理解。比如，有人说编码氨基酸的反密码子只有31种。乍一看很有道理，实际上是错误的。这31种只能算是一套反密码子，由于tRNA中I的大量存在，实际上可能会有多套反密码子对应同一个密码子。 细心的同学们会发现，按照原始的变偶假说，有时可能引起翻译错误。比如说一个反密码子为“3'-UAU-5'”，携带异亮氨酸的tRNA，如果它与密码子“AUC”配对，那么本来应该是甲硫氨酸，结果被翻译成了异亮氨酸。其实，这种错误很少发生。所有细胞生物，都含有若干种tRNA修饰酶（目前发现的约60种），它的工作是在tRNA参与翻译前，有选择地修饰其上的碱基（打个比方，刚就职的员工要进行上岗前培训）。一般来说，5'方向上的U会被修饰为2-硫脲嘧啶（尿嘧啶上的一个羰基上的氧被硫取代），由于硫不能形成氢键，所以它不再能和G形成两个氢键，也就无法和G配对，但仍可与A配对。这解决了甲硫氨酸被错译为异亮氨酸，以及色氨酸被错译为终止的问题，而这些错误对生物体都是致命的。 另外，文章开头提到的碱基I是由A修饰得来的，但是如果修饰后会直接导致翻译错误，这个修饰是不会发生的（比如反密码子“3'-GUI-5'”对应的tRNA不存在）。tRNA修饰酶不仅能修饰反密码子环上的碱基，还会修改tRNA其他部位的碱基。这些改变会引起tRNA的功能的变化。某些纤毛纲生物，密码子“UAA”和“UAG”对应的是谷氨酰胺，而不是终止。还有酵母菌的密码子“CUG”对应的是丝氨酸而不是亮氨酸，等等。这些变化，有些来源于反密码子环上的碱基变化，有些是tRNA其他部位的变化产生的影响。由此可见，翻译的过程相当复杂，远不是高中课本所讲的那样简单。 目前在用的人教版高中课本没有提到变偶假说，配套练习题参考答案认为编码氨基酸的反密码子有61种。这对于高中生有很不利的影响。毕竟这个假说是上世纪六十年代提出，并不断完善的。到了现在生物课本竟然没有涉及，确实令人匪夷所思。尽信书不如无书，我们学习自然科学知识，不能局限于课本，而要广泛拓展知识面，才能使我们走在真理的大道上。

1.基因、遗传信息和反密码子分别是指

1．基因、遗传信息和反密码子分别是指（） ①信使RNA上核苷酸的排列顺序②基因中脱氧核苷酸的排列顺序 ③DNA上决定氨基酸的三个相邻碱基④信使RNA上决定氨基酸的三个相邻碱基 ⑤转运RNA上一端的三个相邻碱基⑥有遗传效应的DNA片段 A．⑤①③ B．⑥②③ C．⑥②⑤ D．⑤①② 2．下列有关如右图所示的生理过程（图中④代表核糖体，⑤代表多肽链）的叙述，不正确的是( ) A．图中所示的生理过程包括转录和翻译 B．图中①在该过程中起模板作用。 C．遗传信息由②传递到⑤需要mRNA作中介 D．图中所示的过程可发生在原核细胞中 3．关于基因表达的叙述中，正确的是( ) A．tRNA上的反密码子是由mRNA转录而来 B．基因表达的最终场所都是核糖体C．DNA聚合酶催化DNA转录为RNA D．遗传信息只能从DNA传递到RNA 4．下列关于“中心法则”含义的叙述中，正确的是 A．基因通过控制蛋白质的合成来控制 生物性状 B．②③过程可在RNA病毒体内发生 C．⑤②④过程所需的原料分别是脱氧 核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸 D．②过程中碱基互补配对时，遵循A－T、T－A、C－G、G－C的原则 5．下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG。据图分析正确的是 ( ) A．转运缬氨酸的tRNA一端的裸露的三个碱基是CAU B．②过程是α链作模板，以脱氧核苷酸为原料，由ATP供能，在有 关酶的催化下完成的 C．基因突变的结果可以产生它等位基因及控制其他性状的基因 D．控制血红蛋白的基因中任意一个碱基发生替换都会引起镰刀型细 胞贫血症 6．下图是大豆细胞内某基因控制合成的mRNA示意图。已知AUG为起始密码子，UAA为终止密码子，该mRNA控制合成的多肽链为“…甲硫氨酸—亮氨酸—苯丙氨酸—丙氨酸—亮氨酸—亮氨酸—异亮氨酸—半胱氨酸…”。下列分析正确的是 A．合成上述多肽链时，转运亮氨酸的tRNA至少有3种 B．转录该mRNA时一个碱基(箭头处)缺失，缺失后的mRNA翻译出的第5个氨基酸是半胱氨酸 C．若该基因中编码半胱氨酸的ACG突变成ACT，翻译就此终止。说明ACT也是终止密码D．图中字母“A”代表的是腺嘌呤脱氧核苷酸 7．下列说法正确的是 A．原核生物的主要遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA B．生物的性状是由细胞核基因和环境共同决定的 C．囊性纤维病的病例可以证明基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 D．基因在染色体上呈线性排列，基因只存在染色体上

反密码子是61个吗

反密码子是61个吗 ----“基因的表达”中易错概念的辨析 摘要本文通过分析tRNA的分子结构特点和密码的摆动假说，讨论了反密码子和tRNA的种类。同时又列举了RNA聚合酶的功能，说明在转录的过程中RNA聚合酶具有解旋的作用。 关键词密码的摆动假说；RNA聚合酶 文章编号 1005-2259（2011）9-0030-02 人教版高中生物必修2第4章“基因的表达”这一章的内容比较抽象，是高中生物教学中的一个重点和难点，再加之分子生物学的发展一日千里，部分教师知识结构老化，市面上各种教辅资料中有关这部分内容的概念错误颇多，如此以讹传讹，贻害无穷。本文试举反密码子的种类、tRNA的种类、转录是否需要解旋酶等3个具有代表性的问题辨析之，希望能起到抛砖引玉的作用，引起更多人对此类问题的关注。 1 密码的摆动假说 例1 （烟台市2008年高三诊断性测试第16题）mRNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转动的氨基酸发生的变化是（） A．tRNA一定改变，氨基酸一定改变 B．tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变 C．tRNA一定改变，氨基酸不一定改变

D．tRNA不一定改变，氨基酸一定改变 参考答案 C 首先我们来分析一下错误答案得出的逻辑：密码子变了，根据碱基互补配对原则，反密码子肯定变了，tRNA一定改变；密码具有简并性，除色氨基酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸的密码子不止一个，因此，密码子变了氨基酸不一定改变。 然而结论是错误的，原因何在？密码子与反密码子的相互作用并不严格遵守碱基互补配对原则，这就是Crick在1966年根据立体化学原理提出的摆动假说（wobble bypothesis）。 tRNA分子中除了4种普通碱基（A、U、C和G）以外，还含有相当数目的稀有碱基，如假尿嘧啶（Ф）、次黄嘌吟（I）等。这些碱基不是从DNA模板上直接为稀有碱基。tRNA虽为单乐链，但其不同的片段之间可形成互补的双螺旋结构区，而非互补区则形成环状结构。tRNA分子的二级结构都有4个螺旋区，3个环及1个额外环，形同“三叶草”形。反密码子与）mRNA上相应的三联体----密码子互补配对，而且两种RNA链的极性是相反的（方向相反）。 根据摆动假说，密码子的第3个碱基（3’端）与反密码子第1个碱基（5’端）的配对专一性相对较差，被称为摆动配对（wobble pairing），而密码子的另外两个碱基与相应tRNA上反密码子的碱基严格互补配对。密码子一反密码子配对摆动的原则是：

密码子表

密码子表

表一：密码子表 此表列出了64种密码子以及氨基酸的标准配对。 第二位碱基 U C A G 第一位碱基U UUU (Phe/F)苯丙氨酸 UUC (Phe/F)苯丙氨酸 UUA (Leu/L)亮氨酸 UUG (Leu/L)亮氨酸 UCU (Ser/S)丝 氨酸 UCC (Ser/S)丝 氨酸 UCA (Ser/S)丝 氨酸 UCG (Ser/S)丝 氨酸 UAU (Tyr/Y)酪 氨酸 UAC (Tyr/Y)酪 氨酸 UAA 终止 UAG 终止 UGU (Cys/C)半 胱氨酸 UGC (Cys/C)半 胱氨酸 UGA 终止 UGG (Trp/W)色 氨酸 C CUU (Leu/L)亮氨酸 CUC (Leu/L)亮氨酸 CUA (Leu/L)亮氨酸 CUG (Leu/L)亮氨酸 CCU (Pro/P)脯 氨酸 CCC (Pro/P)脯 氨酸 CCA (Pro/P)脯 氨酸 CCG (Pro/P)脯 氨酸 CAU (His/H)组 氨酸 CAC (His/H)组 氨酸 CAA (Gln/Q)谷 氨酰胺 CAG (Gln/Q)谷 氨酰胺 CGU (Arg/R)精 氨酸 CGC (Arg/R)精 氨酸 CGA (Arg/R)精 氨酸 CGG (Arg/R)精 氨酸 A AUU (Ile/I)异亮氨酸 AUC (Ile/I)异亮氨酸 AUA (Ile/I)异亮氨酸 AUG (Met/M)甲硫氨 酸, 起始1 ACU (Thr/T)苏 氨酸 ACC (Thr/T)苏 氨酸 ACA (Thr/T)苏 氨酸 ACG (Thr/T)苏 氨酸 AAU (Asn/N)天 冬酰胺 AAC (Asn/N)天 冬酰胺 AAA (Lys/K)赖 氨酸 AAG (Lys/K)赖 氨酸 AGU (Ser/S)丝 氨酸 AGC (Ser/S)丝 氨酸 AGA (Arg/R)精 氨酸 AGG (Arg/R)精 氨酸 G GUU (Val/V)缬氨酸 GUC (Val/V)缬氨酸 GUA (Val/V)缬氨酸 GUG (Val/V)缬氨酸 GCU (Ala/A)丙 氨酸 GCC (Ala/A)丙 氨酸 GCA (Ala/A)丙 氨酸 GCG (Ala/A)丙 氨酸 GAU (Asp/D)天 冬氨酸 GAC (Asp/D)天 冬氨酸 GAA (Glu/E)谷 氨酸 GAG (Glu/E)谷 氨酸 GGU (Gly/G)甘 氨酸 GGC (Gly/G)甘 氨酸 GGA (Gly/G)甘 氨酸 GGG (Gly/G)甘 氨酸

密码子 反密码子及tRNA

密码子、反密码子及tRNA 密码子 1、定义 指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基的排列顺序 2、特点 ① 遗传密码子是三联体密码：一个密码子由信使核糖核酸（mRNA）上相邻的三个碱基组成。 ② 密码子具有通用性：不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子。 ③ 遗传密码子无逗号：两个密码子间没有标点符号，密码子与密码子之间没有任何不编码的核苷酸，读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。

④ 遗传密码子不重叠，在多核苷酸链上任何两个相邻的密码子不共用任何核苷酸。 ⑤ 密码子具有简并性：除了甲硫氨酸和色氨酸外，每一个氨基酸都至少有两个密码子。这样可以在一定程度内，使氨基酸序列不会因为某一个碱基被意外替换而导致氨基酸错误。 ⑥ 密码子阅读与翻译具有一定的方向性：从5'端到3'端。 ⑦有起始密码子和终止密码子，起始密码子有两种，一种是甲硫氨酸（AUG），一种是缬氨酸（GUG），而终止密码子（有3个，分别是UAA、UAG、UGA）没有相应的转运核糖核酸（tRNA）存在，只供释放因子识别来实现翻译的终止。反密码子 1、定义 指转运RNA上的一端的三个碱基排列顺序,转运RNA一端携带氨基酸，另一端反密码子与信使RNA上的密码子(碱基)配对。 2、特点 反密码子的摆动配对 最初人们认为每一个密码子都有特异的tRNA反密码子。如果这种假说是正确的，生物体中应该有至少61种不同的tRNA，可能还有另外3种对应于链终止密码子。然而有证据表明：某种高度纯化的已知序列的tRNA可以识别几种不同的密码子。也有研究发现反密码子除了4种常规的碱基之外，还有第5种碱基次黄嘌呤(inosine，I)。和其他tRNA中的次要碱基一样，次黄嘌呤是通过对完整tRNA链中的碱基进行酶修饰而得来的。次黄嘌呤源于腺嘌呤，即腺嘌呤分子上第6个碳原子脱去氨基，成为次黄嘌呤的6一酮基基团。[实际上，次黄嘌

氨基酸密码子对照表

丙氨酸Alanine A 或 Ala CH 3 -脂肪族类 精氨酸Arginine R 或 Arg HN=C(NH 2 )-NH-(CH 2 ) 3 - 碱性氨基酸 类 天冬酰胺Asparagine N 或 Asn H 2 N-CO-CH 2 -酰胺类 天冬氨酸Aspartic acid D 或 Asp HOOC-CH 2 - 酸性氨基酸 类 半胱氨酸Cysteine C 或 Cys HS-CH 2 -含硫类谷氨酰胺Glutamine Q 或 Gln H 2 N-CO-(CH 2 ) 2 -酰胺类 谷氨酸Glutamic acid E 或 Glu HOOC-(CH 2 ) 2 - 酸性氨基酸 类 甘氨酸Glycine G 或 Gly H-脂肪族类 组氨酸Histidine H 或 His N=CH-NH-CH=C-CH 2 - |__________| 碱性氨基酸 类 异亮氨酸Isoleucine I 或 Ile CH 3 -CH 2 -CH(CH 3 )-脂肪族类亮氨酸Leucine L 或 Leu(CH 3 ) 2 -CH-CH 2 -脂肪族类 赖氨酸Lysine K 或 Lys H 2 N-(CH 2 ) 4 -碱性氨基酸类 蛋氨酸Methionine M 或 Met CH 3 -S-(CH 2 ) 2 -含硫类 苯丙氨酸Phenylalani ne F 或 Phe Phenyl-CH 2 -芳香族类 脯氨酸Proline P 或 Pro -N-(CH 2 ) 3 -CH- |_________| 亚氨基酸 丝氨酸Serine S 或 Ser HO-CH 2 -羟基类苏氨酸Threonine T 或 Thr CH 3 -CH(OH)-羟基类 色氨酸Tryptophan W 或 Trp Phenyl-NH-CH=C-CH 2 - |___________| 芳香族类 酪氨酸Tyrosine Y 或 Tyr4-OH-Phenyl-CH 2 -芳香族类缬氨酸Valine V 或 Val CH 3 -CH(CH 2 )-脂肪族类