试题研究：基因的表达始终是高中生物教学中的难点，教材中出现“核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的密码”，那么，核糖体的方向是由起始密码子决定的？通过以下试题展开学习发现，核糖体移动方向的决定并不是简单的过程，原核生物和真核生物机理上还有区别，以下参考《生物化学》在线课堂材料。

试题：大多数生物的翻译起始密码子为AUG 或GUG。如下图所示为某mRNA部分序列，若下划线“0”表示的是一个决定谷氨酸的密码子，下划线“1”－“4”之一表示的为该mRNA 的起始密码子。下列叙述错误的是

A. 该部分序列编码10 个氨基酸

B. 该mRNA的起始密码子为2

C. 起始密码子的位置决定了核糖体的移动方向

D. 4不是该起始密码子

答案：C

解析：根据下划线“0”表示的是一个决定谷氨酸的密码子，三个相邻的碱基为一个密码子，2应该是起始密码子，1不是决定氨基酸的三个相邻的碱基，从2往后数，该部分序列编码10 个氨基酸（起始密码子同时也是编码氨基酸的），所以A和B正确；一般来说，一个mRNA有一个起始密码子，D正确；因为决定核糖体的移动方向起始密码子前面的片段，不是有起始密码子的位置决定，C错误。因此答案为C。

试题值得商榷之处：

D项“4不是该起始密码子”，如果算正确的话，材料最好取自于真核生物，因为原核生物有特殊性，在原核细胞中，是一个多顺反子的结构，前一个基因翻译完毕，终止密码子终止后，下一个基因的起始密码子开始。否则容易让学生误解一个mRNA只能通过翻译合成一条多肽链。

因此，试题原来的供选答案D是“GAA也是一个决定谷氨酸的密码子，这有利于提高合成肽链的速率”，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速率。

那么，供选答案C“起始密码子的位置决定了核糖体的移动方向”为什么是错误的？我个人认为，这个内容已经超出了高中生物学习的范围。

一、原核生物中的理解

在各种mRNA起始AUG上游约8～13核苷酸部位，存在一段由4～9个核苷酸组成的一致序列，富含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为Shine-Dalgarno序列（SD序列），又称核糖体结合位点（RBS）。用于mRNA与核糖体小亚基的结合，然后携带其实氨基酸的tRNA与小亚基结合，最后大小亚基结合，起始复合物形成，接着是肽链的延伸阶段。一条多顺反子mRNA序列上的每个基因编码序列均拥有各自的SD序列和起始AUG。

 

小亚基中的16S-rRNA 3¢-端有一富含嘧啶碱基的短序列，如-UCCUCC-，通过与S-D序列碱基互补而使mRNA与小亚基结合。

mRNA上邻近RBS下游，还有一段短核苷酸序列，可被小亚基蛋白rpS-1识别并结合。

通过上述RNA-RNA、RNA-蛋白质相互作用，小亚基可以准确定位mRNA上的起始AUG。 

二、真核生物中的理解

在真核生物中，先由携带起始氨基酸tRNA与核糖体结合，mRNA再进入核糖体，真核mRNA由于没有SD序列，与小亚基的结合依赖于帽子结构。

帽子结构是指在真核生物中转录后修饰形成的成熟mRNA在5'端的一个特殊结构，即m7GPPPN结构，又称为甲基鸟苷帽子。

具体的翻译步骤：

1. 核糖体大小亚基分离；

2. Met-tRNAi^Met定位结合于小亚基P位；

3. mRNA与核糖体小亚基定位结合；

4. 核糖体大亚基结合。

链接：核糖体是怎么认读mRNA中遗传密码的