遺傳密碼性質及應用

遺傳密碼性質及應用本文結合一些高考題或沖刺題，淺談遺傳密碼子的有關性質，以便師生對遺傳密碼表引起足夠重視以及對遺傳密碼子有關性質的應用。1.審察遺傳密碼，可以看出如下特點：（1）簡并性：除色氨酸和甲硫氨酸只有1個密碼子外，其它18種氨基酸均有1個以上的密碼子，其中有2至4個密碼子的氨基酸密碼子分布在同一方框內，即第一和第二個堿基相同，只有第三個堿基不同；有6個密碼子的氨基酸（如亮氨酸、絲氨酸）密碼子分別在不同方框內，它們的第一或第一和第二堿基不同。密碼子的簡并性，特別是第三位的C和U或G和A的簡并性常常等同，這說明為什么在不同生物的DNA中的AT/GC比率會有很大的變異，而其蛋白質的氨基酸相對比例卻沒有很大的變化。換句話說，只改變一個堿基（稱為點突變），并不一定編碼“錯誤”氨基酸。（2）通用性：除某些線粒體、葉綠體和原生生物外（如Barrell等在1979年發(fā)現(xiàn)人的線粒體中，通用的密碼子AUA卻是編碼甲硫氨酸，而不是異亮氨酸，UGA不是作為終止密碼子，而是編碼色氨酸），所有生物的遺傳密碼都是相同的。這也是基因工程得以實現(xiàn)的重要理論基礎之一。如1993年，中國農業(yè)科學院的科學家成功地將蘇云金孢桿菌的抗蟲基因轉入棉植株，培育成了能產(chǎn)生毒蛋白來抵抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉。（3）起始密碼子兼職性：64個密碼子中，其中3個并不編碼氨基酸的卻起著終止肽鏈合成作用的密碼子，稱為無義密碼子（又稱終止密碼子）；另61個是編碼各種氨基酸的密碼子，稱為有義密碼子，在61個有義密碼子中，編碼氨基酸同時兼職于啟動蛋白質形成的兩個密碼子（AUG和GUG），稱為起始密碼子。（4）非重疊性：在mRNA模板上的密碼子是連續(xù)的，在前一個密碼子與后一個密碼子之間沒有間隔，即沒有一個間斷的信號。因此，在進行翻譯時，解讀的框架決定于起始的堿基。如果核糖體在mRNA鏈上移動時，偶然跳越了1個核苷酸，便會生成“不完全”蛋白質，原因是mRNA上密碼子中增加或減少一個堿基將引起后續(xù)密碼子的改變。（5）方向性：在mRNA模板上密碼子讀取順序只能由起始密碼子開始，按順序順延下去（即5′—3′方向），不能反讀。2.精選習題演練（1）自然界中，一種生物某一基因及其三種突變基因決定的蛋白質的部分氨基酸序列如下：正常基因精氨酸苯丙氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因3精氨酸亮氨酸蘇氨酸酪氨酸丙氨酸根據(jù)上述氨基酸序列確定這三種突變基因DNA分子的改變是（）A、突變基因1和2為一個堿基的替換，突變基因3為一個堿基的增添B、突變基因2和3為一個堿基的替換，突變基因1為一個堿基的增添C、突變基因1為一個堿基的替換，突變基因2和3為一個堿基的增添D、突變基因2為一個堿基的替換，突變基因1和3為一個堿基的增添（2）已知AUG、GUG為起始密碼子，UAA、UGA、UAG為終止密碼子，某基因編碼區(qū)有意義鏈（轉錄時起模板作用的鏈）的堿基排列順序如下：TAAGCTACTG（省略40個堿基）—GAGATCTAGA，則此基因控制合成的蛋白質中含有氨基酸個數(shù)最多為（）A、20B、15C、16D、18（3）正常細胞的基因組中都帶有原癌基因。原癌基因在發(fā)生突變或被異常激活后就會變成具有致癌能力的癌基因，從而使正常細胞轉化為癌細胞。①某原癌基因上一個堿基對的突變，引起該基因編碼的蛋白質中的氨基酸的改變，即氨基酸順序上第19位氨基酸由脯氨酸轉變?yōu)榻M氨酸。已知脯氨酸的密碼子有CCU、CCC、CCA、CCG，組氨酸的密碼子有CAU、CAC。突變成的癌基因中決定第19位組氨酸密碼子的堿基對組成是_______________或_________________。這一原癌基因中發(fā)生突變的堿基對是____________________。②癌細胞在體內容易分散和轉移，是因為癌細胞的細胞膜上的____________，使得細胞間的______________________。③胰島素當人體自身組織的細胞轉變?yōu)榘┘毎院螅@些癌細胞就成為抗原，健康的機體可以通過______________________