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密码子

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密码子(codon)是指信使RNA分子（即mRNA）中每相邻的三个核苷酸编成一组，在蛋白质合成时，代表某一种氨基酸的规律。信使RNA在细胞中能决定蛋白质分子中的氨基酸种类和排列次序。信使RNA分子中的四种核苷酸(碱基)的序列能决定蛋白质分子中的20种氨基酸的序列。而在信使RNA分子上的三个碱基能决定一个氨基酸。

基本信息

中文名； 密码子

外文名； genetic code

学科； 生物学

别称； 三联体密码

种类； 构成RNA的碱基有四种，每三个碱基的开始两个决定一个氨基酸。从理论上分析碱基的组合有4的3次方=64种，64种碱基的组合即64种密码子。怎样决定20种氨基酸呢?仔细分析20种氨基酸的密码子表，就可以发现，同一种氨基酸可以由几个不同的密码子来决定，起始密码子为AUG(甲硫氨酸) ， 另外还有UAA、UAG、UGA三个密码子不能决定任何氨基酸，是蛋白质合成的终止密码子。1994年版曾邦哲著《结构论》中对密码子和氨基酸的组合数学计算公式为:C1/4+2C2/4+C3/4=20氨基酸，C1/4+6(C2/4+C3/4)=64密码子。(另有算法4*4*4=64，一个密码子里面三个碱基每个位置有4种可能)

特点

①. 遗传密码子是三联体密码:一个密码子由信使核糖核酸(mRNA)上相邻的三个碱基组成。② 密码子具有通用性:不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子。

③ 遗传密码子无逗号:两个密码子间没有标点符号，密码子与密码子之间没有任何不编码的核苷酸，读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。

④ 遗传密码子不重叠，在多核苷酸链上任何两个相邻的密码子不共用任何核苷酸。

⑤ 密码子具有简并性:除了甲硫氨酸和色氨酸外，每一个氨基酸都至少有两个密码子。这样可以在一定程度内，使氨基酸序列不会因为某一个碱基被意外替换而导致氨基酸错误。

⑥ 密码子阅读与翻译具有一定的方向性:从5'端到3'端。

⑦有起始密码子和终止密码子，起始密码子有两种，一种是甲硫氨酸(AUG)，一种是缬氨酸(GUG)，而终止密码子(有3个，分别是UAA、UAG、UGA)没有相应的转运核糖核酸(tRNA)存在，只供释放因子识别来实现翻译的终止。

在信使RNA中，碱基代码A代表腺嘌呤，G代表鸟嘌呤，C代表胞嘧啶，U代表尿嘧啶(注意:RNA与DNA不同，RNA没有胸腺嘧啶T，取而代之的是尿嘧啶U，按照碱基互补配对原则，U与A形成配对)。

起源

除了少数的不同之外，地球上已知生物的遗传密码均非常接近;因此根据演化论，遗传密码应在生命历史中很早期就出现。现有的证据表明遗传密码的设定并非是随机的结果，对此有以下的可能解释 :

最近一项研究显示，一些氨基酸与它们相对应的密码子有选择性的化学结合力(立体化学假说，stereochemical hypothesis)，这显示现在复杂的蛋白质制造过程可能并非一早存在，最初的蛋白质可能是直接在核酸上形成。但也有学者认为，氨基酸和相应编码的忠实性反映了氨基酸生物合成路径的相似性，并非物理化学性质的相似性(共进化假说，co-evolution hypothesis)。

谢平指出，遗传密码子是生化系统的一部分，因此，必须与生化系统的演化相关联，而生化系统的核心是ATP，只有它才能建立起核酸和蛋白质之间的联系(ATP中心假说，ATP-centric hypothesis)[4] :ATP(a)是光能转化成化学能的终端，(b)导演了一系列的生化循环(如卡尔文循环、糖酵解和三羧酸循环等)及元素重组，(c)它通过自身的转化与缩合将错综复杂的生命过程信息化--筛选出用4种碱基编码20多个氨基酸的三联体密码子系统、精巧地构建了一套遗传信息的保存、复制、转录和翻译以及多肽链的生产体系，(d)演绎出蛋白质与核酸互为因果的反馈体系，在个体生存的方向性筛选中，构筑了对细胞内成百上千种同步发生的生化反应进行秩序化管控(自组织)的复杂体系与规则，并最终建立起个性生命的同质化传递机制--遗传 。

原始的遗传密码可能比今天简单得多，随着生命演化制造出新的氨基酸再被利用而令遗传密码变得复杂。虽然不少证据证明这观点，但详细的演化过程仍在探索之中,。 经过自然选择，现时的遗传密码减低了突变造成的不良影响。即，遗传密码是由选择(selection)、历史(history)和化学(chemistry)三个因素在不同阶段起作用的(综合进化假说) 。