現(xiàn)代分子生物學(xué)-08遺傳密碼.ppt

1、8 遺傳密碼,Universal triplet codon,codon的特征, codon是mRNA 上連續(xù)排列的三個核苷酸序列， 并編碼一個氨基酸信息 的遺傳單位, codon具有四大生物系統(tǒng)的通用性與保守性（除mt）, 在一個基因序列中 codon具有不重疊性和無標(biāo)點性,Marshall Nirenberg (1961),But,8.1 密碼子的破譯,M. Nirenberg 1399),In vitro,tRNAaa Ribosome Nitrocellulose filter,UCU (trinucleotide),8.2. Degeneracy of codon (密碼子的簡并現(xiàn)象

2、),a) 簡并現(xiàn)象的概念；,-一種氨基酸受2個以上codon編碼的遺傳現(xiàn)象,-編碼一種aa的4個codon間, 僅3rd Nt 不同, 稱為codon famly,例；Ser (6 codons) 1 codon family 負(fù)載同一氨基酸，但識別不同密碼子 的tRNA, Wobble hypothesis; tRNA 的 反密碼子中 : 密碼子 1th(Nt34) : 3 rd-Nt,3 isoacceptors,1 codon family 2 extra codons,8.3 密碼子的使用頻率, mt tRNA 與通用 密碼 tRNA 的結(jié)構(gòu)差異,- 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 二級結(jié)構(gòu)松弛，滿足于 codon family的識讀,8.4 起始密碼子與終止密碼子,密碼子AUG是與N-甲酰甲硫氨酸t(yī)RNA結(jié)合的密碼子,在原核生物中啟動蛋白質(zhì)的合成,所以叫做起始密碼子(initiation code)。 起先人們發(fā)現(xiàn)有一種專門攜帶N-甲酰甲硫氨酸t(yī)RNA,因此推想,它會識別與甲硫氨酸的密碼子AUG不同的另一種密碼子。但是,tRNAfMet進行順序分析,卻發(fā)現(xiàn)它的反密碼子與運載甲硫氨酸

4、的tRNAmMet一樣。tRNAfMet和tRNAmMet都是與AUG配對的。 那么,如何區(qū)別這兩種tRNA的對呢? 這是由蛋白質(zhì)合成的因子決定的,因為只有fMet-tRNAfMet才能和起始因子IF2結(jié)合生成30S起始復(fù)合物;也只有Met-tRNAmMet才能與延長因子EF-Tu結(jié)合。這樣,雖然它們用一個密碼子AUG,但甲酰甲硫氨酸只能在多肽鏈合成起始時摻入,而甲硫氨酸則只能在肽鏈延長時摻入到肽鏈內(nèi)部。,密碼子UAA,UAG和UGA并不編碼任何氨基酸, 稱為終止密碼子(termination codon)。UAA也稱為赭石型(ochre),UAG稱為琥珀型(amber),UGA稱為乳白型(蛋

5、白石型, opal)密碼子。 尚不清楚為什么需要3個終止密碼子。據(jù)對大腸桿菌的一些基因所做的堿基順序分析,多基因是用UAA作為終止密碼子。有些基因有2個甚至3個連續(xù)的終止密碼子。多個終止密碼子的存在,對保證蛋白質(zhì)合成的適時終止是很重要的。,8.5 遺傳密碼的突變,DNA發(fā)生突變會導(dǎo)致遺傳密碼的突變。,無義突變(nonsense mutation)：肽鏈終止無義密碼子改變?yōu)橛辛x密碼子，或有義密碼子改變?yōu)闊o義密碼子。 終止密碼子為3/61，發(fā)生無義突變的幾率少。無義突變影響多肽的長度。 錯義突變(missense mutation)：當(dāng)一個密碼子發(fā)生改變而使其編碼出一個“錯誤”的氨基酸。,8.6

6、遺傳密碼的改變,codon對氨基酸性質(zhì)的決定,2edNt of codon 對氨基酸性質(zhì)和蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) 的決定度較大,NUN 非極性氨基酸 -helix &-sheet的形成者,NCN 非極性或中性氨基酸, 位于疏水區(qū)， 分子量較小 與- helix &-sheet的形成無關(guān),NPuN 編碼的氨基酸往往位于蛋白質(zhì)分子的表面,Nt of codon 對蛋白質(zhì)功能的決定, 1th & 3rd Nt的搖擺 對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能影響不大, 2edNt不能搖擺,2edNt of codon對氨基酸的編碼特征 即為GGC or codon in codon,生物學(xué)意義,依據(jù)codon in codon （2edNt of codon）,蛋白質(zhì)性質(zhì)預(yù)測 蛋白質(zhì)定點誘變 蛋白質(zhì)改造,保證遺傳的穩(wěn)定,Codon in codon (依 2edNt of codon預(yù)測氨基酸的性質(zhì)),2ed Nt = U ( hydrophobic aa ) A ( hydrophilic aa ) G/C ( neutral aa ),8.7 重疊基因與重疊密碼,由于DNA的密碼子是連續(xù)的,在密碼子之間沒有間斷,這樣,一條DNA鏈便可以有3個解讀框架,編碼出3條不同的多肽鏈。但太多數(shù)的DNA只用其中一個框架,編碼出一條多肽鏈。而且,一般