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遺傳密碼 |
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遺傳密碼（geneticcode）又是如何翻譯的呢？首先是以DNA的一條鍊為模板合成與它互補的mRNA，根據鹼基互補配對原則在這條mRNA鏈上，A變為U，T變為A，C變為G，G變為C。因此，這條mRNA上的遺傳密碼與原來模板DNA的互補DNA鍊是一樣的，所不同的只是U代替了T。然後再由mRNA上的遺傳密碼翻譯成多肽鏈中的氨基酸序列。鹼基與氨基酸兩者之間的密碼關係，顯然不可能是1個鹼基決定1個氨基酸。因此，一個鹼基的密碼子（codon）是不能成立的。如果是兩個鹼基決定1個氨基酸，那麼兩個鹼基的密碼子可能的組合將是42=16。這種比現存的20種氨基酸還差4種因此不敷應用。如果每三個鹼基決定一個氨基酸，三聯體密碼可能的組合將是43=64種。這比20種氨基酸多出44種，所以會產生多餘密碼子。可以認為是由於每個特定的氨基酸是由1個或多個的三聯體（triplet）密碼決定的。一個氨基酸由一個以上的三聯體密碼子所決定的現象，稱為簡併（degeneracy）。每種三聯體密碼決定什麼氨基酸呢？從1961年開始，經過大量的實驗，分別利用64個已知三聯體密碼，找出了與他們對應的氨基酸。 1966-1967年，全部完成了這套遺傳密碼的字典。大多數氨基酸都有幾個三聯體密碼，多則6個，少則2個，這就是上面提到過的簡併現象。只有色氨酸與甲硫氨酸這兩種氨基酸例外，只有1個三聯體密碼。此外，還有3個三聯體密碼UAA、UAG和UGA不編碼任何氨基酸，它們是蛋白質合成的終止信號。三聯體密碼AUG在原核生物中編碼甲酰化甲硫氨酸，在真核生物中編碼甲硫氨酸，並起合成起點作用。 GUG編碼結氨酸，在某些生物中也兼有合成起點作用。分析簡併現象時可以看到，當三聯體密碼的第一個、第二個鹼基決定之後，有時不管第三個鹼基是什麼，都可能決定同一個氨基酸。例如，脯氨酸是由下列四個三聯體密碼決定的：CCU、CCC、CCA、CCG。也就是說，在一個三聯體密碼上，第一個，第二個鹼基比第三個鹼基更為重要，這就是產生簡併現象的基礎。 同義的密碼子越多，生物遺傳的穩定性越大。因為當DNA分子上的鹼基發生變化時，突變後所形成的三聯體密碼，可能與原來的三聯體密碼翻譯成同樣的氨基酸，或者化學性質相近的氨基酸，在多肽鏈上就不會表現任何變異或者變化不明顯。因而簡併現像對生物遺傳的穩定性具有重要意義。 歷史起源 除了少數的不同之外，地球上已知生物的遺傳密碼均非常接近；因此根據演化論，遺傳密碼應在生命歷史中很早期就出現。現有的證據表明遺傳密碼的設定並非是隨機的結果，對此有以下的可能解釋： 最近一項研究顯示，一些氨基酸與它們相對應的密碼子有選擇性的化學結合力，這顯示現在復雜的蛋白質製造過程可能並非一早存在，最初的蛋白質可能是直接在核酸上形成。 原始的遺傳密碼可能比今天簡單得多，隨著生命演化製造出新的氨基酸再被利用而令遺傳密碼變得複雜。雖然不少證據證明這觀點3，但詳細的演化過程仍在探索之中。 經過自然選擇，現時的遺傳密碼減低了突變造成的不良影響。 密碼子表 [2]此表列出了64種密碼子以及氨基酸的標準配對。 1994年版曾邦哲著《結構論》中對密碼子和氨基酸的組合數學計算公式[3]為：C1/4 2C2/4 C3/4=20氨基酸，C1/4 6（C2/4 C3 /4）=64密碼子。 - - 第二位鹼基 第二位鹼基 第二位鹼基 第二位鹼基 - - U C A G 第 一 位 鹼 基 U UUU (Phe/F)苯丙氨酸 |
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