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主要内容

基因序列

基因密码将mRNA中的核苷酸群与蛋白质中的氨基酸连接起来。启动密码子,停止密码子,读取框架。

介绍

您是否曾将一个秘密消息写给你的朋友?如果是,你可能使用 密码来隐藏信息。例如,您可能按照一套特定的规则用数字或符号替换该词字母。为了使你的朋友了解信息,他们需要知道代码,然后再使用同一套规则来解码它。
解码信息也是基因表达的一个关键步骤,在这一步中,信息从基因读出来构建蛋白质。 在本条中,我们将进一步仔细研究 基因代码,从而使DNA和RNA序列能够“解读”成蛋白质的氨基酸。

背景:制作蛋白质

提供蛋白质指令的基因在两步过程中被表达。
  • 转录 中,基因中的DNA序列使用RNA被“重写”。 在真核生物中,RNA必须经过额外的加工步骤,才能成为一个信使RNA 或mRNA。
  • 转译中,mRNA中的核苷酸序列被“”翻译“”成多肽(蛋白质链)中的氨基酸序列。
要是这对你是一个新概念,你可能希望在Sal关于转录和转译中了解更多。

密码子

细胞通过以三个一组读取mRNA的核苷酸,这个组被叫做密码子。这里有一些密码子的特点:
  • 大多数密码子是定一个氨基酸
  • 三个“停止”密码子标记蛋白质的终点
  • 一个“开始”密码子标记蛋白质的开始,和蛋氨酸。
在转译过程中,mRNA的密码子被读取,以一个起始密码子开始,并在到达结束密码子之前继续进行读取过程。mRNA从5‘一段读到3’一段,这说明了蛋白质中的氨基酸从N端(蛋氨酸)到C端的顺序。
mRNA序列是:
5'-AUGAUCAUGUAA-5'
翻译涉及到以三个一组读取mRNA的核苷酸,每一组都对应了一个氨基酸(或者提供一个终止信号,表明翻译完成。)
3'-AUG AUC UCG UAA-5'
AUG 蛋氨酸(开始) AUC 异亮氨酸 UCG 丝氨酸 UAA “终止”
多肽序列:(N端)蛋氨酸-异亮氨酸-丝氨酸(C端)

遗传密码表

密码子和氨基酸(或停止信号)之间的关系叫做基因代码。基因代码经常被汇总在一个表格中。
遗传代码表。每三个字母序列的mRNA核苷酸对应一个特定的氨基酸,或停止密码子。UGA、UAA和UAG是停止密码子。AUG是蛋氨酸的密码子,也是蛋氨酸的起始密码子。
图片来源: "The genetic code," 由 OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).
注意,很多氨基酸在这个表上都被多个密码子所代表。例如,有6种方法来在RNA语言中“写”亮氨酸(看看你找不找得到全部的6种)
基因代码的一个重要点就是它的普遍性。这代表,除了小例外,几乎所有物种(从细菌到你)都是用上图的基因编码来进行蛋白质合成的。

阅读框架

为了可靠的从mRNA中得到蛋白质,我们还需要一个概念:阅读框架。阅读框架决定mRNA序列在转译中式怎么被分成密码子的。
这是一个非常抽象的概念,所以让我们看一个例子来更好的理解它。底下的那条mRNA可以被编码成三个完全不同的蛋白质,按照它被读取的框架来看。
mRNA序列:5'-UCAUGAUCUCGUAAGA-3'
在框架1中读取:
5'-UCA UGA UCU CGU AAG A-3'
Ser-停止-Ser-Arg-Lys
在框架2中读取:
5'-U CAU GAU CUC GUA AGA-3'
His-Asp-Leu-Val-Arg
在框架3中读取:
5'-UC AUG AUC UCG UAA GA-3'
Met(开始)-Ile-Ser-停止
起始密码子的位置确保了第三个框架被选来转译mRNA。
所以,一个细胞是怎么知道该造什么蛋白质的?起始密码子是关键的。因为转译从起始密码子开始,并三个核苷酸一组读取,起始密码子的位置保证mRNA在正确的框架中被读取(在上图中,框架3)
插入或删除一个或两个核苷酸的突变(DNA的变化)可以改变阅读框架,导致变异点的“下游”产生不正确的蛋白质:
图象显示了一个移码突变,删除两个氨基酸的事件改变了读取的框架。
_图片来自; "The genetic code: Figure 3," by OpenStax College, Biology, CC BY 4.0._

基因编码是怎么被发现的?

基因代码被发现的故事是一个很酷,很史诗级的故事。我们在下面的弹窗中隐藏好了我们的版本,这样你要是赶时间可以不转移你的注意力。 但是你要是有时间的话,绝对值得一读。
我一直想想想我要是解开了基础的生命密码的人该多酷啊。虽然我们知道了基因代码,但还有很多生物秘密等着解决(也许是你呢)。

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