高中生物里，为什么一个密码子只对应一个氨基酸，不会有零个或者2个吗?
高中生物里，密码子和氨基酸的关系，这确实是个特别有意思的话题，而且也决定了我们身体里蛋白质是怎么组装起来的。咱们来掰开了揉碎了聊聊，为什么一个密码子就是“一对一”地认准一个氨基酸，不多不少，不像是“独享”模式，而是“专一”模式。
首先，得明白密码子是个啥。密码子，简单说，就是mRNA（信使RNA）上连续的三个碱基。这些碱基就像是字母，它们组合起来，就形成了“指令”，告诉核糖体（也就是蛋白质的制造工厂）应该把哪个氨基酸送到工作岗位上。
你知道mRNA的碱基有四种：腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。如果一个密码子只有一个碱基，那只有4种组合，根本不够编码20种必需氨基酸的。如果一个密码子是两个碱基，那最多也就4x4=16种组合，还是不够。
所以，科学家们发现，三个碱基组成一个密码子，这是最经济有效，又能满足编码需求的组合方式。 为什么是三个呢？咱们来算一下：
四个碱基，每三个组合： 4 x 4 x 4 = 64种。
这64种组合，足够我们编码20种氨基酸了。而且，你可能会好奇，既然有64种密码子，但只有20种氨基酸，那是不是有些密码子“没事干”或者“重复工作”？
答案是：是的，存在“重复工作”的情况，也就是密码子的“简并性”。 也就是说，很多氨基酸不止对应一个密码子，可能有两个、三个、甚至四个密码子都指向同一个氨基酸。比如，亮氨酸（Leu）就有6个密码子！
那么，为什么不会出现“零个”或者“两个”密码子对应一个氨基酸的情况呢？
这就要说到遗传密码的“准确性”和“可读性”了。
1. “零个”密码子对应一个氨基酸？
这根本不可能。如果一个氨基酸没有对应的密码子，那在mRNA的指令里，就永远不会出现这个氨基酸，那我们身体就没办法合成含有这种必需氨基酸的蛋白质。生命是靠各种蛋白质来执行功能的，少了任何一种必需的氨基酸，都会导致严重的后果。所以，从进化的角度来说，不可能出现“失联”的氨基酸。
2. “两个”密码子对应一个氨基酸？
这听起来好像也挺简单，但实际上会导致信息的混乱和解读的困难。
想象一下，你读一本书，如果一句“我爱你”有时候指的是“I love you”，有时候又指的是“I hate you”，你还能读懂书里的意思吗？蛋白质的合成是一个极其精密的、循序渐进的过程，每一步的准确翻译都至关重要。
如果两个密码子对应同一个氨基酸，在mRNA转录和翻译的过程中，核糖体在读取时，一旦遇到这样的情况，就很难准确地知道是使用哪一个密码子，或者说，核糖体在识别tRNA（转运RNA）时，可能会出现混淆。
更重要的是，tRNA的“反密码子”起到了关键的识别作用。每个tRNA分子带有一个与mRNA密码子互补的“反密码子”，同时携带特定的氨基酸。如果一个氨基酸有两个密码子，那么理论上就需要两个不同的tRNA分子来与之配对，或者一个tRNA分子能同时识别这两个密码子。虽然科学研究发现了一些“摆动碱基配对”（wobble base pairing）的现象，使得一个tRNA可以识别不止一个密码子，但这通常是发生在第三个碱基上的，并且有一定规律性。但如果一个氨基酸对应两个密码子，并且这两个密码子在碱基组成上差异很大，那tRNA的识别和携带氨基酸的机制就会变得非常复杂和容易出错。
信息传递的效率和鲁棒性： 遗传密码的“三个碱基”设计，以及大部分氨基酸对应多个密码子（简并性），恰好是在保证信息传递的准确性和鲁棒性之间取得了一个绝佳的平衡。
简并性的好处是，即使在mRNA复制或转录过程中，某个碱基发生了突变，特别是第三个碱基的突变，很多时候仍然会编码出同一个氨基酸，或者一个功能非常相似的氨基酸。这样一来，突变的影响就被大大减弱了，保证了生命信息传递的稳定性。
如果只有“两个”密码子对应一个氨基酸，这种简并性就会减弱，突变的影响就可能被放大。
“帧移”（Frameshift）的意义： 密码子的读取是连续、无间隔的，就像在读句子时，你从一个字母开始，每三个字母读一组，读完一组就接着读下一组，中间没有停顿。这叫做“读码框”（reading frame）。如果一个密码子对应两个氨基酸，那么当核糖体读到一个“对应两个氨基酸”的密码子时，它就不知道该停在哪里，是把前两个碱基看作一个密码子，还是把中间两个碱基看作一个密码子？这会导致整个后续的氨基酸序列都发生错乱，产生一个完全错误、甚至有毒的蛋白质。这就像你读句子，遇到一个特殊的词，你不知道它到底算一个词还是两个词，导致后面整个句子都读不通了。
总结一下：
三个碱基是编码20种氨基酸所需的最低组合数，能产生64种组合，既能满足需求，又留有余量。
“零个”密码子对应一个氨基酸在生理上不可能，因为所有必需氨基酸都必须能在蛋白质合成中被编码。
“两个”密码子对应一个氨基酸会严重干扰信息的准确解读和传递，增加核糖体识别的错误率，并可能导致灾难性的“帧移”效应，影响整个蛋白质的合成。
所以，遗传密码的“一个密码子对应一个氨基酸”（但一个氨基酸可能对应多个密码子）的设计，是经过漫长进化筛选出来的，既能确保生命的正常运转，又能提供一定的容错能力，是一种非常精巧而稳定的信息编码系统。这就像一个高度发达的语言系统，每一个词汇（密码子）都有明确的含义（氨基酸），并且有一些同义词（简并性），方便交流（蛋白质合成）。
首先，得明白密码子是个啥。密码子，简单说，就是mRNA（信使RNA）上连续的三个碱基。这些碱基就像是字母，它们组合起来，就形成了“指令”，告诉核糖体（也就是蛋白质的制造工厂）应该把哪个氨基酸送到工作岗位上。
你知道mRNA的碱基有四种：腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。如果一个密码子只有一个碱基，那只有4种组合，根本不够编码20种必需氨基酸的。如果一个密码子是两个碱基，那最多也就4x4=16种组合，还是不够。
所以，科学家们发现，三个碱基组成一个密码子，这是最经济有效，又能满足编码需求的组合方式。 为什么是三个呢？咱们来算一下：
四个碱基，每三个组合： 4 x 4 x 4 = 64种。
这64种组合，足够我们编码20种氨基酸了。而且，你可能会好奇，既然有64种密码子，但只有20种氨基酸，那是不是有些密码子“没事干”或者“重复工作”？
答案是：是的，存在“重复工作”的情况，也就是密码子的“简并性”。 也就是说，很多氨基酸不止对应一个密码子，可能有两个、三个、甚至四个密码子都指向同一个氨基酸。比如，亮氨酸（Leu）就有6个密码子！
那么，为什么不会出现“零个”或者“两个”密码子对应一个氨基酸的情况呢？
这就要说到遗传密码的“准确性”和“可读性”了。
1. “零个”密码子对应一个氨基酸？
这根本不可能。如果一个氨基酸没有对应的密码子，那在mRNA的指令里，就永远不会出现这个氨基酸，那我们身体就没办法合成含有这种必需氨基酸的蛋白质。生命是靠各种蛋白质来执行功能的，少了任何一种必需的氨基酸，都会导致严重的后果。所以，从进化的角度来说，不可能出现“失联”的氨基酸。
2. “两个”密码子对应一个氨基酸？
这听起来好像也挺简单，但实际上会导致信息的混乱和解读的困难。
想象一下，你读一本书，如果一句“我爱你”有时候指的是“I love you”，有时候又指的是“I hate you”，你还能读懂书里的意思吗？蛋白质的合成是一个极其精密的、循序渐进的过程，每一步的准确翻译都至关重要。
如果两个密码子对应同一个氨基酸，在mRNA转录和翻译的过程中，核糖体在读取时，一旦遇到这样的情况，就很难准确地知道是使用哪一个密码子，或者说，核糖体在识别tRNA（转运RNA）时，可能会出现混淆。
更重要的是，tRNA的“反密码子”起到了关键的识别作用。每个tRNA分子带有一个与mRNA密码子互补的“反密码子”，同时携带特定的氨基酸。如果一个氨基酸有两个密码子，那么理论上就需要两个不同的tRNA分子来与之配对，或者一个tRNA分子能同时识别这两个密码子。虽然科学研究发现了一些“摆动碱基配对”（wobble base pairing）的现象，使得一个tRNA可以识别不止一个密码子，但这通常是发生在第三个碱基上的，并且有一定规律性。但如果一个氨基酸对应两个密码子，并且这两个密码子在碱基组成上差异很大，那tRNA的识别和携带氨基酸的机制就会变得非常复杂和容易出错。
信息传递的效率和鲁棒性： 遗传密码的“三个碱基”设计，以及大部分氨基酸对应多个密码子（简并性），恰好是在保证信息传递的准确性和鲁棒性之间取得了一个绝佳的平衡。
简并性的好处是，即使在mRNA复制或转录过程中，某个碱基发生了突变，特别是第三个碱基的突变，很多时候仍然会编码出同一个氨基酸，或者一个功能非常相似的氨基酸。这样一来，突变的影响就被大大减弱了，保证了生命信息传递的稳定性。
如果只有“两个”密码子对应一个氨基酸，这种简并性就会减弱，突变的影响就可能被放大。
“帧移”（Frameshift）的意义： 密码子的读取是连续、无间隔的，就像在读句子时，你从一个字母开始，每三个字母读一组，读完一组就接着读下一组，中间没有停顿。这叫做“读码框”（reading frame）。如果一个密码子对应两个氨基酸，那么当核糖体读到一个“对应两个氨基酸”的密码子时，它就不知道该停在哪里，是把前两个碱基看作一个密码子，还是把中间两个碱基看作一个密码子？这会导致整个后续的氨基酸序列都发生错乱，产生一个完全错误、甚至有毒的蛋白质。这就像你读句子，遇到一个特殊的词，你不知道它到底算一个词还是两个词，导致后面整个句子都读不通了。
总结一下：
三个碱基是编码20种氨基酸所需的最低组合数，能产生64种组合，既能满足需求，又留有余量。
“零个”密码子对应一个氨基酸在生理上不可能，因为所有必需氨基酸都必须能在蛋白质合成中被编码。
“两个”密码子对应一个氨基酸会严重干扰信息的准确解读和传递，增加核糖体识别的错误率，并可能导致灾难性的“帧移”效应，影响整个蛋白质的合成。
所以，遗传密码的“一个密码子对应一个氨基酸”（但一个氨基酸可能对应多个密码子）的设计，是经过漫长进化筛选出来的，既能确保生命的正常运转，又能提供一定的容错能力，是一种非常精巧而稳定的信息编码系统。这就像一个高度发达的语言系统，每一个词汇（密码子）都有明确的含义（氨基酸），并且有一些同义词（简并性），方便交流（蛋白质合成）。
网友意见
同学, 这个题很可能在理综选择题你考你
"一个密码子对应一个氨基酸"
这是错误的. 不需要大学的知识, 高中知识就告诉你了终止密码子不编码氨基酸.
正好我今天在写从pseudo基因通过核酸序列反应成氨基酸序列的代码, 用到的是细菌的编码规则[1](是的, 不同类生物可能用不同的编码规则, 所以并不是所有生物都用完全相同的密码子表)
codon=['TTT','TCT','TAT','TGT','TTC','TCC','TAC','TGC','TTA','TCA','TAA','TGA','TTG','TCG','TAG','TGG','CTT','CCT', 'CAT','CGT','CTC','CCC','CAC','CGC','CTA','CCA','CAA','CGA','CTG','CCG','CAG','CGG','ATT','ACT','AAT','AGT', 'ATC','ACC','AAC','AGC','ATA','ACA','AAA','AGA','ATG','ACG','AAG','AGG','GTT','GCT','GAT','GGT','GTC','GCC', 'GAC','GGC','GTA','GCA','GAA','GGA','GTG','GCG','GAG','GGG'] aminoAcid=['F','S','Y','C','F','S','Y','C','L','S','*','*','L','S','*','W','L','P','H','R','L','P','H','R','L','P','Q', 'R','L','P','Q','R','I','T','N','S','I','T','N','S','I','T','K','R','M','T','K','R','V','A','D','G','V','A', 'D','G','V','A','E','G','V','A','E','G'] 注意 * 就代表终止密码子, 是不编码氨基酸的.
不过我们学姐说在翻译pseudo基因的时候遇到终止密码子也要写成 * 不能省略, 我其实挺不理解的, 如果未来在BLAST或者KEGG或者OrthoFinder的时候因为 * 而造成一些奇奇怪怪的问题, 又得重新去掉 * 再跑一遍.
参考
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