標準遺傳密碼表(以「太陽圖」放射狀排列 64 個 codon)。
9.5.1 遺傳密碼的 7 個性質
三聯體(triplet):3 個核苷酸 = 1 codon;64 個 codon 編碼 20 種胺基酸 + 3 個終止。
不重疊(non-overlapping):每 3 個讀一組,不共用。
無間隔(comma-less):codon 之間沒間隔字元。
簡併性(degenerate):一個胺基酸可對應多個 codon(尤其第三個位置常可變)。
近乎通用(near-universal):例外:粒線體遺傳碼、支原體、某些原生動物。
起始密碼子:AUG(編碼 Met);終止密碼子:UAA、UAG、UGA(不編碼任何胺基酸)。
讀碼框(reading frame):從 AUG 開始固定三聯體分組;插入或缺失 1–2 個核苷酸 → frameshift → 下游全錯。
9.5.2 起始胺基酸:fMet vs Met
生物 起始胺基酸 起始 tRNA
原核 / 粒線體 / 葉綠體 N-formylmethionine(fMet) fMet-tRNAᶠᴹᵉᵗ
真核細胞質 Methionine(Met) Met-tRNAᵢᴹᵉᵗ
起始甲基化 Met 在原核有 甲醯基(由 formyl-methionyl-tRNA transformylase 加上;tRNAᵢᴹᵉᵗ 已接上 Met 後才甲醯化)。
真核內部 Met 用的是一般 Met-tRNAᴹᵉᵗ,與起始 tRNA 不同。
9.5.3 tRNA 結構
tRNA 二級結構:三葉草,含 acceptor stem、D-loop、anticodon loop、TψC-loop。
3' 端共同序列:–CCA–3'-OH(無論原核/真核,所有成熟 tRNA 都有 CCA 尾)
口訣:「tRNA can Carry Amino acid」CCA
Anticodon loop 含 3 個核苷酸的反密碼子(anticodon),以反平行方式配對 codon
tRNA 還有大量修飾鹼基(inosine、pseudouridine、dihydrouridine 等)
3D 結構為 L 形,兩端分別是 anticodon 與 CCA-aa
定量細節(國考曾出):
Acceptor stem 7 bp(5' 端與 3' 端配對的雙股區)
D-arm 4 bp、TψC-arm 5 bp、anticodon arm 5 bp
成熟 tRNA 約 73–93 nt;anticodon 永遠由 anticodon loop 中央 3 nt 組成
9.5.4 Wobble hypothesis(擺動假說)
密碼子第 3 位(3' 端)與反密碼子第 1 位(5' 端)的 wobble 配對。inosine(I)可與 U、A、C 三者配對。
核心概念:
Codon(mRNA)與 anticodon(tRNA)都從 5' 讀起,彼此反平行配對。
Codon 1、2 位嚴格 Watson-Crick 配對;Codon 第 3 位(3' 端) 與 anticodon 第 1 位(5' 端) 可彈性配對,此即擺動位。
擺動使一種 tRNA 可辨識多個 codon(解釋為何 61 個編碼 codon 不需要 61 種 tRNA,僅需約 40–50 種)。
Inosine(I)的特殊性:
I 可與 U、A、C 三者配對(最廣適)
例題:anticodon 5'-ICG-3' 可配對的 codon(讀 5'→3')為 CGU、CGA、CGC(皆編碼 Arg);所以 5'-CGA-3' 就對了。
國考陷阱:
• 「反密碼子第一個鹼基可與多種密碼子的第三個鹼基形成配對」正確(就是 wobble)。
• 「密碼子第 3 位一般以 Watson-Crick 配對」錯,第 3 位才是 wobble。
9.5.5 Aminoacyl-tRNA synthetase(胺醯-tRNA 合成酶)
反應(兩步、一總能量帳單):
(1) Amino acid + ATP → Aminoacyl-AMP + PPi (消耗 ATP,形成混合酸酐)
(2) Aminoacyl-AMP + tRNA → Aminoacyl-tRNA + AMP (轉到 tRNA 3' 端 CCA 的 OH 上)
每形成一個 aminoacyl-tRNA = 消耗 2 個高能磷酸鍵(ATP → AMP + PPi;PPi 水解再費一鍵以推反應)
酯化作用(esterification):胺基酸的羧基與 tRNA 3'-CCA 末端的 2'-OH 或 3'-OH 形成 ester bond
需 Mg²⁺ 作輔因子
高度專一性:每種胺基酸對應一種合成酶,同時辨識胺基酸與對應的 tRNA,專一性失準會將錯誤胺基酸接到正確 tRNA 上 → 轉譯解碼錯誤 → 功能異常蛋白
國考陷阱:
• 「合成酶需要 GTP」錯,用 ATP。
• 「對每種胺基酸特異性高,但可接受任何 tRNA」錯,對 tRNA 也高度專一。
本節對應國考題 共 9 題 · 隨選 3 題
現場作答這 3 題
- 110-1-醫學一 Q86 下列何者是擺動假說(wobble hypothesis)的特點?(密碼子與反密碼…
- 109-2-醫學一 Q83 胺醯-tRNA 合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)的功…
- 113-1-醫學一 Q85 Arg 擺動假說(wobble hypothesis)允許某些 tRNA 識別多…