现代分子生物学-08遗传密码.ppt

1、8 遗传密码,Universal triplet codon,codon的特征, codon是mRNA 上连续排列的三个核苷酸序列， 并编码一个氨基酸信息 的遗传单位, codon具有四大生物系统的通用性与保守性（除mt）, 在一个基因序列中 codon具有不重叠性和无标点性,Marshall Nirenberg (1961),But,8.1 密码子的破译,M. Nirenberg 1399),In vitro,tRNAaa Ribosome Nitrocellulose filter,UCU (trinucleotide),8.2. Degeneracy of codon (密码子的简并现象

2、),a) 简并现象的概念；,-一种氨基酸受2个以上codon编码的遗传现象,-编码一种aa的4个codon间, 仅3rd Nt 不同, 称为codon famly,例；Ser (6 codons) 1 codon family 负载同一氨基酸，但识别不同密码子 的tRNA, Wobble hypothesis; tRNA 的 反密码子中 : 密码子 1th(Nt34) : 3 rd-Nt,3 isoacceptors,1 codon family 2 extra codons,8.3 密码子的使用频率, mt tRNA 与通用 密码 tRNA 的结构差异,- no TC loop in mt-

3、tRNA,-no DHU loop in some mt-tRNA,-G+C/A+U = 0.250.94 in mt-tRNA,G+C/A+U = 12 in universal tRNA 二级结构松弛，满足于 codon family的识读,8.4 起始密码子与终止密码子,密码子AUG是与N-甲酰甲硫氨酸tRNA结合的密码子,在原核生物中启动蛋白质的合成,所以叫做起始密码子(initiation code)。 起先人们发现有一种专门携带N-甲酰甲硫氨酸tRNA,因此推想,它会识别与甲硫氨酸的密码子AUG不同的另一种密码子。但是,tRNAfMet进行顺序分析,却发现它的反密码子与运载甲硫氨酸

4、的tRNAmMet一样。tRNAfMet和tRNAmMet都是与AUG配对的。 那么,如何区别这两种tRNA的对呢? 这是由蛋白质合成的因子决定的,因为只有fMet-tRNAfMet才能和起始因子IF2结合生成30S起始复合物;也只有Met-tRNAmMet才能与延长因子EF-Tu结合。这样,虽然它们用一个密码子AUG,但甲酰甲硫氨酸只能在多肽链合成起始时掺入,而甲硫氨酸则只能在肽链延长时掺入到肽链内部。,密码子UAA,UAG和UGA并不编码任何氨基酸, 称为终止密码子(termination codon)。UAA也称为赭石型(ochre),UAG称为琥珀型(amber),UGA称为乳白型(蛋

5、白石型, opal)密码子。 尚不清楚为什么需要3个终止密码子。据对大肠杆菌的一些基因所做的碱基顺序分析,多基因是用UAA作为终止密码子。有些基因有2个甚至3个连续的终止密码子。多个终止密码子的存在,对保证蛋白质合成的适时终止是很重要的。,8.5 遗传密码的突变,DNA发生突变会导致遗传密码的突变。,无义突变(nonsense mutation)：肽链终止无义密码子改变为有义密码子，或有义密码子改变为无义密码子。 终止密码子为3/61，发生无义突变的几率少。无义突变影响多肽的长度。 错义突变(missense mutation)：当一个密码子发生改变而使其编码出一个“错误”的氨基酸。,8.6

6、遗传密码的改变,codon对氨基酸性质的决定,2edNt of codon 对氨基酸性质和蛋白质空间结构 的决定度较大,NUN 非极性氨基酸 -helix &-sheet的形成者,NCN 非极性或中性氨基酸, 位于疏水区， 分子量较小 与- helix &-sheet的形成无关,NPuN 编码的氨基酸往往位于蛋白质分子的表面,Nt of codon 对蛋白质功能的决定, 1th & 3rd Nt的摇摆 对蛋白质的结构与功能影响不大, 2edNt不能摇摆,2edNt of codon对氨基酸的编码特征 即为GGC or codon in codon,生物学意义,依据codon in codon （2edNt of codon）,蛋白质性质预测 蛋白质定点诱变 蛋白质改造,保证遗传的稳定,Codon in codon (依 2edNt of codon预测氨基酸的性质),2ed Nt = U ( hydrophobic aa ) A ( hydrophilic aa ) G/C ( neutral aa ),8.7 重叠基因与重叠密码,由于DNA的密码子是连续的,在密码子之间没有间断,这样,一条DNA链便可以有3个解读框架,编码出3条不同的多肽链。但太多数的DNA只用其中一个框架,编码出一条多肽链。而且,一般