學習重點 熟記RNA的四種主要含氮鹼基為A、C、G、U;DNA則為A、C、G、T。 分清楚鹼基、核苷酸、胺基酸與細胞構造,避免因英文名稱相似而誤判。 密碼子通常以mRNA序列表示,每三個鹼基形成一個密碼子,閱讀方向為5′→3′。 判斷突變對蛋白質長度的影響,必須先確認使用的是標準遺傳密碼或人體粒線體遺傳密碼。 關鍵差異:UGA在標準遺傳密碼中為終止訊號,在人體粒線體中則編碼色胺酸。 核心觀念 一、RNA的含氮鹼基組成 RNA的主要含氮鹼基包括腺嘌呤(adenine,A)、胞嘧啶(cytosine,C)、鳥糞嘌呤(guanine,G)與尿嘧啶(uracil,U)。DNA的主要含氮鹼基則是A、C、G、T,其中T代表胸腺嘧啶(thymine)。因此,最快速的判斷原則是:RNA有U,DNA有T。 比較項目RNADNA 四種主要鹼基A、C、G、UA、C、G、T 特有鹼基尿嘧啶U胸腺嘧啶T 五碳糖核糖去氧核糖 雙股結構通常為單股通常為雙股 A與G屬於嘌呤;C、U與T屬於嘧啶。RNA與DNA都含有A、C、G,故只看到這三種鹼基時,還不能區分兩者,必須再確認第四種是U或T。 RNA由核糖核苷酸連接而成。每個核苷酸包含含氮鹼基、五碳糖與磷酸。若題目問「RNA由哪四種鹼基組成」,應選A、C、G、U,而不是胺基酸或核苷酸的名稱。部分RNA可能具有修飾鹼基,但一般基礎組成題仍以A、C、G、U為標準答案。 二、容易混淆的名稱層級 名稱性質判斷重點 adenine、cytosine、guanine、uracil含氮鹼基為RNA的四種主要鹼基。 asparagine、cysteine、glycine、threonine胺基酸分別為天門冬醯胺、半胱胺酸、甘胺酸與蘇胺酸,不是鹼基。 adenylate核苷酸相關名稱通常指腺苷酸,與腺嘌呤adenine並非同一層級。 cytosol細胞質液與胞嘧啶cytosine只是英文名稱相似。 若題目描述的是轉錄產物,其主要鹼基組成為A、C、G、U;若描述的是轉譯產物,則其組成單位是胺基酸。答題前應先確認所問的是「鹼基」還是「胺基酸」。 三、標準遺傳密碼與人體粒線體遺傳密碼 轉譯時,核糖體依照mRNA的閱讀框,每三個鹼基辨讀一個密碼子。密碼子通常以5′→3′方向書寫。密碼子可能指定一種胺基酸,也可能是終止訊號。 人體核染色體基因所編碼的蛋白質由細胞質中的核糖體轉譯,使用標準遺傳密碼;人體粒線體基因則由粒線體核糖體轉譯,使用粒線體遺傳密碼。多數密碼子的意義相同,但少數存在差異,因此同一密碼子變異可能在兩個系統中產生不同結果。 密碼子標準遺傳密碼人體粒線體遺傳密碼 UGG色胺酸(Trp)色胺酸(Trp) UGA終止訊號色胺酸(Trp) UAC酪胺酸(Tyr)酪胺酸(Tyr) UAG終止訊號終止訊號 GAA麩胺酸(Glu)麩胺酸(Glu) UAA終止訊號終止訊號 GGG、GGA皆為甘胺酸(Gly)皆為甘胺酸(Gly) UGA是本單元最重要的例外:它在標準遺傳密碼中使轉譯終止,但在人體粒線體遺傳密碼中指定色胺酸。相較之下,UAG與UAA在人體粒線體中仍是終止訊號。 四、如何判斷突變是否改變蛋白質長度 當UGG變為UGA時,若以標準遺傳密碼轉譯,原本指定色胺酸的密碼子會變成終止訊號。若此變異發生在正常終止位置之前,就會形成無義突變,使轉譯提早結束,預期產生較短的多胜肽。 若同一變異發生於人體粒線體基因,UGG與UGA都指定色胺酸,因此屬於同義變異;就密碼子的胺基酸指定意義而言,不會使粒線體蛋白質提早終止,也不會因此改變其預期長度。 其他變化可用相同方式比較: UAC變為UAG:由酪胺酸密碼子變為終止訊號;標準與人體粒線體遺傳密碼皆可能產生提前終止,因此無法只影響核染色體基因的轉譯產物。 GAA變為UAA:由麩胺酸密碼子變為終止訊號;兩套密碼中均會改變轉譯結果。 GGG變為GGA:兩者皆指定甘胺酸,屬同義變異,不會造成提前終止,因此不能用來解釋蛋白質長度改變。 因此,能在標準遺傳密碼中造成提前終止、卻在粒線體中維持相同胺基酸的關鍵變化,就是UGG轉為UGA。 常考陷阱 誤選A、C、G、T:這是DNA的主要鹼基組成;RNA的第四種主要鹼基是U。 把胺基酸英文名稱當成鹼基:asparagine、cysteine、glycine、threonine均為胺基酸。注意adenine與asparagine、cytosine與cysteine並非同一物質。 看到相似英文就認定同義:adenine是鹼基,adenylate是核苷酸相關名稱;cytosine是胞嘧啶,cytosol是細胞質液。 認為UGA在所有人體轉譯系統中都是終止訊號:必須先辨認基因位於核染色體或粒線體;人體粒線體的UGA編碼色胺酸。 誤認為UAG、UAA在人體粒線體中也編碼色胺酸:本單元需特別區分的是UGA;UAG與UAA在人體粒線體中仍為終止訊號。 認為鹼基一改變,蛋白質就一定變短:同義變異不會改變胺基酸;只有形成位於正常終止位置之前的提前終止訊號,才會縮短蛋白質。 忽略終止訊號出現的位置:即使新密碼子具有終止作用,若恰好位於原本正常終止的位置,仍不一定造成蛋白質縮短。題目所指的長度影響,須以正常終止前形成無義突變為前提。 混用DNA與RNA的序列符號:密碼子通常以mRNA表示,應使用U;只有對照DNA編碼股時,相應位置才寫成T。 記憶口訣 「RNA有U,DNA有T;A、G是嘌呤。」 「UGA特殊,核內停,粒線色胺;UGG變UGA,核內變短、粒線不變。」