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密碼子

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密碼子(codon)是指信使RNA分子（即mRNA）中每相鄰的三個核苷酸編成一組，在蛋白質合成時，代表某一種氨基酸的規律。信使RNA在細胞中能決定蛋白質分子中的氨基酸種類和排列次序。信使RNA分子中的四種核苷酸(鹼基)的序列能決定蛋白質分子中的20種氨基酸的序列。而在信使RNA分子上的三個鹼基能決定一個氨基酸。

基本信息

中文名； 密碼子

外文名； genetic code

學科； 生物學

別稱； 三聯體密碼

種類； 構成RNA的鹼基有四種，每三個鹼基的開始兩個決定一個氨基酸。從理論上分析鹼基的組合有4的3次方=64種，64種鹼基的組合即64種密碼子。怎樣決定20種氨基酸呢?仔細分析20種氨基酸的密碼子表，就可以發現，同一種氨基酸可以由幾個不同的密碼子來決定，起始密碼子為AUG(甲硫氨酸) ， 另外還有UAA、UAG、UGA三個密碼子不能決定任何氨基酸，是蛋白質合成的終止密碼子。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為:C1/4+2C2/4+C3/4=20氨基酸，C1/4+6(C2/4+C3/4)=64密碼子。(另有算法4*4*4=64，一個密碼子裡面三個鹼基每個位置有4種可能)

特點

①. 遺傳密碼子是三聯體密碼:一個密碼子由信使核糖核酸(mRNA)上相鄰的三個鹼基組成。② 密碼子具有通用性:不同的生物密碼子基本相同，即共用一套密碼子。

③ 遺傳密碼子無逗號:兩個密碼子間沒有標點符號，密碼子與密碼子之間沒有任何不編碼的核苷酸，讀碼必須按照一定的讀碼框架，從正確的起點開始，一個不漏地一直讀到終止信號。

④ 遺傳密碼子不重疊，在多核苷酸鏈上任何兩個相鄰的密碼子不共用任何核苷酸。

⑤ 密碼子具有簡併性:除了甲硫氨酸和色氨酸外，每一個氨基酸都至少有兩個密碼子。這樣可以在一定程度內，使氨基酸序列不會因為某一個鹼基被意外替換而導致氨基酸錯誤。

⑥ 密碼子閱讀與翻譯具有一定的方向性:從5'端到3'端。

⑦有起始密碼子和終止密碼子，起始密碼子有兩種，一種是甲硫氨酸(AUG)，一種是纈氨酸(GUG)，而終止密碼子(有3個，分別是UAA、UAG、UGA)沒有相應的轉運核糖核酸(tRNA)存在，只供釋放因子識別來實現翻譯的終止。

在信使RNA中，鹼基代碼A代表腺嘌呤，G代表鳥嘌呤，C代表胞嘧啶，U代表尿嘧啶(注意:RNA與DNA不同，RNA沒有胸腺嘧啶T，取而代之的是尿嘧啶U，按照鹼基互補配對原則，U與A形成配對)。

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(立體化學假說，stereochemical hypothesis)，這顯示現在複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。但也有學者認為，氨基酸和相應編碼的忠實性反映了氨基酸生物合成路徑的相似性，並非物理化學性質的相似性(共進化假說，co-evolution hypothesis)。

謝平指出，遺傳密碼子是生化系統的一部分，因此，必須與生化系統的演化相關聯，而生化系統的核心是ATP，只有它才能建立起核酸和蛋白質之間的聯繫(ATP中心假說，ATP-centric hypothesis)[4] :ATP(a)是光能轉化成化學能的終端，(b)導演了一系列的生化循環(如卡爾文循環、糖酵解和三羧酸循環等)及元素重組，(c)它通過自身的轉化與縮合將錯綜複雜的生命過程信息化--篩選出用4種鹼基編碼20多個氨基酸的三聯體密碼子系統、精巧地構建了一套遺傳信息的保存、複製、轉錄和翻譯以及多肽鏈的生產體系，(d)演繹出蛋白質與核酸互為因果的反饋體系，在個體生存的方向性篩選中，構築了對細胞內成百上千種同步發生的生化反應進行秩序化管控(自組織)的複雜體系與規則，並最終建立起個性生命的同質化傳遞機制--遺傳 。

原始的遺傳密碼可能比今天簡單得多，隨着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，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。即，遺傳密碼是由選擇(selection)、歷史(history)和化學(chemistry)三個因素在不同階段起作用的(綜合進化假說) 。