主要区别 – 密码子与反密码子

密码子和反密码子是核苷酸三联体，它们指定多肽中的特定氨基酸。存在特定的规则集用于将遗传信息存储为 DNA 或 mRNA 分子上的核苷酸序列，以便合成蛋白质。该特定规则集称为遗传密码。密码子是一组三个核苷酸，尤其是在 mRNA 上。反密码子存在于 tRNA 分子上。这 主要区别 密码子和反密码子之间是 密码子是表示 mRNA 分子上的氨基酸的语言，而反密码子是 tRNA 分子上密码子的互补核苷酸序列。

本文考察，

1. 什么是密码子——定义、特征 2. 什么是反密码子——定义、特征 3. 密码子和反密码子有什么区别

什么是密码子

密码子是由三个核苷酸组成的序列，它指定了多肽链中的一个氨基酸。每个编码特定蛋白质的基因都由一个核苷酸序列组成，这些核苷酸代表该特定蛋白质的氨基酸序列。基因利用通用语言遗传密码来存储蛋白质的氨基酸序列。遗传密码由称为密码子的核苷酸三联体组成。例如，密码子 TCT 代表氨基酸丝氨酸。可以鉴定 61 个密码子以指定翻译所需的 20 个必需氨基酸。

阅读框

单链 DNA 分子中的特定核苷酸序列由链的 5' 到 3' 方向的三个阅读框组成。考虑图1中的核苷酸序列，第一个阅读框从第一个核苷酸A开始。第一个阅读框以蓝色显示。它包含密码子 AGG TGA CAC CGC AAG CCT TAT ATT AGC。第二个阅读框从第二个核苷酸 G 开始，以红色显示。它包含密码子 GGT GAC ACC GCA AGC CTT ATA TTA。第三个阅读框从第三个核苷酸 G 开始，以绿色显示。它包含密码子 GTG ACA CCG CAA GCC TTA TAT TAG。

图 1：阅读框架

由于 DNA 是双链分子，因此可以在两条链中找到六个阅读框。但是，只有一种阅读框架有可能被翻译。该阅读框称为开放阅读框。密码子只能用开放阅读框识别。

起始/终止密码子

开放阅读框的定义基本上是由 mRNA 编码的起始密码子的存在。通用起始密码子是 AUG，它编码真核生物中的氨基酸甲硫氨酸。在原核生物中，AUG 编码甲酰甲硫氨酸。真核开放阅读框架因框架中间存在内含子而中断。翻译在开放阅读框中的终止密码子处停止。在 mRNA 上发现了三个通用终止密码子：UAG、UGA 和 UAA。 mRNA 片段上的密码子系列如图 2 所示。

图 2：mRNA 上的密码子系列

突变的影响

复制过程中会发生错误，从而导致核苷酸链发生变化。这些变化称为突变。突变可能会改变多肽链的氨基酸序列。两种类型的点突变是错义突变和无义突变。错义突变通过改变氨基酸残基来改变多肽链的特性，它们可能导致镰状细胞性贫血等疾病。无义突变会改变终止密码子的核苷酸序列，并可能导致地中海贫血。

退化

遗传密码中出现的冗余称为简并性。例如，密码子 UUU 和 UUC 都指定了氨基酸苯丙氨酸。 RNA密码子表如图3所示。

图 3：RNA 密码子表

密码子使用偏差

特定密码子在基因组中出现的频率称为密码子使用偏好。例如，密码子UUU在人类基因组中的出现频率为17.6%。

变化

在考虑人类线粒体基因组时，可以发现标准遗传密码存在一些变异。一些支原体物种还将密码子 UGA 指定为色氨酸而不是终止密码子。一些念珠菌物种将密码子 UCG 指定为丝氨酸。

什么是反密码子

tRNA 上的三个核苷酸序列与 mRNA 上的密码子序列互补，称为反密码子。在翻译过程中，反密码子通过氢键与密码子互补碱基配对。因此，每个密码子在不同的 tRNA 分子上都包含一个匹配的反密码子。反密码子与其密码子的互补碱基配对见图4。

图 4：互补碱基配对

摆动底座配对

单个反密码子与 mRNA 上的一个以上密码子进行碱基配对的能力称为摆动碱基配对。摆动碱基配对的发生是由于 tRNA 分子上第一个核苷酸的丢失。肌苷存在于 tRNA 反密码子的第一个核苷酸位置。肌苷可以与不同的核苷酸形成氢键。由于存在摆动碱基配对，氨基酸由密码子的第三个位置指定。例如，甘氨酸由 GGU、GGC、GGA 和 GGG 指定。

RNA的转移

可以找到 61 种不同类型的 tRNA，以指定 20 种必需氨基酸。由于摆动碱基配对，许多细胞中不同 tRNA 的数量减少。翻译所需的不同 tRNA 的最少数量为 31。 tRNA分子的结构如图5所示。反密码子以灰色显示。以黄色显示的受体茎在分子的 3' 末端包含一个 CCA 尾。指定的氨基酸与 CCA 尾部的 3' 羟基共价结合。与氨基酸结合的 tRNA 称为氨酰 tRNA。

图 5：RNA 的转移

密码子和反密码子的区别

地点

密码子： 密码子位于 mRNA 分子上。

反密码子： 反密码子位于 tRNA 分子中。

互补性质

密码子： 密码子与 DNA 中的核苷酸三联体互补。

反密码子： 反密码子与密码子互补。

连续性

密码子： 密码子依次存在于 mRNA 上。

反密码子： 反密码子单独存在于 tRNA 上。

功能

密码子： 密码子决定了氨基酸的位置。

反密码子： 反密码子通过密码子带来指定的氨基酸。

结论

密码子和反密码子都涉及以正确的顺序定位氨基酸，以便在翻译过程中合成功能性蛋白质。它们都是核苷酸三联体。可以找到 61 个不同的密码子，指定合成多肽链所需的 20 种必需氨基酸。因此，需要 61 个不同的 tRNA 才能与 61 个密码子互补碱基配对。但是，由于摆动碱基配对的存在，所需的 tRNA 数量减少到 31 个。与密码子的反密码子互补碱基对被认为是一种普遍特征。因此，密码子和反密码子之间的主要区别在于它们的互补性。

参考：“遗传密码”。维基百科，免费百科全书，2017 年。2017 年 3 月 3 日访问“转移 RNA”。维基百科，免费百科全书，2017 年。2017 年 3 月 3 日访问

图片提供：Hornung Ákos 的“阅读框架”——自己的作品（CC BY-SA 3.0）来自 Commons Wikimedia “RNA-codon” 原上传者是英语维基百科的 Sverdrup——从 en.wikipedia 转移到 Commons。，公共领域）通过Commons Wikimedia “06 chart pu” NIH –（公共领域）通过Commons Wikimedia “Ribosome” 通过pluma – 自己的作品（CC BY-SA 3.0）通过Commons Wikimedia “TRNA-Phe 酵母1ehz” 作者Yikrazuul – 自己的作品（CC BY-SA 3.0）通过Commons Wikimedia