如何理解《Crick 4*4 *4 遗传密码表》中的「碱基互补配对」 ？

谢邀。没什么经不住推敲的，多的是我们不知道的事。

蕴含在DNA双链中的遗传信息，通常是指DNA双链中四种脱氧核苷酸的排列。表观遗传也会研究核苷酸的甲基化修饰和组蛋白的甲基化、乙酰化、泛素化等对基因表达的影响，甚至还有RNA表观遗传学，研究RNA的可逆化修饰对基因表达的调控。此处我们把表观遗传放一边，先把经典的中心法则中最基本的一条线拎出来说一说。就是DNA转录到RNA，RNA翻译成蛋白质。

碱基互补配对原则贯穿DNA的复制，DNA转录出mRNA和包括rRNA / tRNA / snRNA / snoRNA / piRNA / circleRNA / miRNA / siRNA / lncRNA等 在内的各种非编码RNA，核糖体上mRNA与tRNA在rRNA的帮助下配对进行翻译。所以，细胞内不经过碱基互补配对，就无法完成上述环节中的任何一步，更不可能合成蛋白质。

DNA复制和转录都是发生在核酸上的，不管是双链还是单链，其化学结构相似，序列互补配对，这个大家也都没什么疑问，我们不作过多讨论。本问题主要集中在mRNA上的信息如何准确的变成蛋白质中的氨基酸序列，我们详细说一下mRNA翻译过程和遗传信息传递的保真性。先简要回顾翻译中各个步骤，再逐个解答其中疑点。

mRNA经过转录，5'加帽，3'加polyA，内含子剪接等加工，成为成熟mRNA，通过核孔复合体被运出细胞核，进行翻译。

进入细胞质的mRNA会在核糖体上翻译成蛋白质。核糖体是由50种以上的蛋白包裹rRNA形成的复合体，由大小两个亚基组成：小亚基提供mRN与tRNA配对的框架，大亚基催化氨基酸间肽键的形成。

大小亚基的结合通常发生在mRNA的5'端，标志着翻译事件的起始。核糖体在mRNA上游5'端的结合常有识别位点，是一段短的位于起始密码上游3-9碱基位置的序列，成为RBS (Ribosome Binding Site) 或 SD序列 (Shine-Dalgarno sequence)。RBS是通过序列比较发现的，RBS可以和核糖体小亚基里的16SrRNA的3'端互补配对，对翻译有较大影响。

当mRNA结合了核糖体以后，mRNA会被以一次三个碱基，逐渐拉入核糖体，其上的密码子进入核糖体核心，进行翻译。翻译过程中氨基酸分子与DNA碱基是对应的，这个对应不是氨基酸直接识别DNA碱基序列，而是由一系列统称为tRNA的中介分子来完成。tRNA分子的3'端氨基酸接受臂携带相应的氨基酸，同时通过其反密码子环与mRNA配对，将mRNA对应的氨基酸加到肽链。

一个核糖体有4个RNA结合位点，一个是mRNA的结合位点，剩下三个是tRNA的结合位点（A site，P site，E site） 。

A位置和P位置tRNA的碱基互补配对保障了正确的tRNA与其携带的氨基酸进入核糖体。由于AP两个位点很近，正确结合的tRNA足够靠近利于肽键形成，肽键的形成也受到大亚基里的肽基转移酶的催化。肽基转移后大亚基移动（3个核苷酸距离），失去氨基酸的tRNA进入E位置随后离开，而后小亚基移动，新的携带氨基酸的tRNA进入A位置，就这样翻译得以持续进行，肽链得以延伸。直至遇见终止密码，大小亚基解离离开mRNA，标志着翻译事件的结束。

以上我们粗略的回顾了mRNA的翻译过程，下面我们会讨论一些翻译过程中蛋白质质量调控的具体问题。

（1）不经过“碱基互补配对”，天然蛋白质在细胞内是否可以生成？

碱基互补配对原则贯穿DNA的复制、转录、翻译。地球上现有的生物体，离开碱基互补配对不可能合成新的蛋白质，存活下去繁衍后代就更不可能。

（2）信使RNA的3个碱基对应1个氨基酸分子，没有什么不可思议。

因为这个过程借助tRNA和氨酰tRNA合成酶作为中介，而不是氨基酸直接识别核苷酸序列。氨基酸不能直接识别对应核苷酸，由tRNA作为中介根据密码子带着氨基酸过来合成肽链；氨基酸也不能识别tRNA，不知道加到谁上边，由氨酰tRNA合成酶作为中介指导氨基酸与tRNA的结合。tRNA氨基酸接受臂带了对应的氨基酸，反密码子环识别密码子，就可以将mRNA上的核苷酸序列对应成蛋白质中的氨基酸序列。

（3）碱基互补配对怎么就能保证加上的tRNA是正确的？会不会错误地把不配对的tRNA加上去？

前边说过核糖体上的A位点和P位点是接受tRNA和肽键形成的位点。只有当tRNA与mRNA严格配对时，才能保证tRNA紧密结合在该位点，否则密码子与反密码子不配对，就会形成结构上的扭曲，使tRNA不易进入核糖体或容易脱离。小亚基提供mRNA与tRNA配对的框架，小亚基里的16SrRNA也会监测密码子-反密码子的配对，增加蛋白质合成的准确性。

（4）氨基酸怎么加到tRNA上去？

氨基酸加到tRNA3'端氨基酸接受臂是由一些列被称为氨酰tRNA合成酶的东西完成的。氨酰tRNA合成酶利用ATP活化氨基酸。ATP水解高能磷酸键，AMP连接氨基酸形成腺苷酸化的氨基酸，在不离开合成酶的情况下，将AMP上连接的氨基酸的羧基转移到tRNA分子3'末端的糖羟基上。通过活化酯键连接氨基酸到tRNA并形成最终的氨酰-tRNA分子。

（5）碱基互补配对可以保证tRNA与mRNA严格对应，保证tRNA是对的就行了吗，怎么才能保证对的tRNA也携带了对的氨基酸？

tRNA通过反密码子与mRNA上的密码子通过碱基互补进行配对，但是tRNA本身不能识别氨基酸。氨酰tRNA合成酶负责往tRNA上加氨基酸。每一种氨基酸都有特定的酶将其结合到合适的tRNA上。tRNA与氨基酸的正确对应需要靠氨酰tRNA合成酶来识别和催化。

氨酰tRNA合成酶依据其结构和化学互补性识别正确的tRNA，tRNA允许合成酶探测tRNA的各种特征。大多数tRNA合成酶直接识别匹配的tRNA反密码子，这些合成酶含有三个相邻的核苷酸结合口袋，每个口袋在形状和电荷上与反密码子中的核苷酸进行互补。 也有一些合成酶识别的是氨基酸接受臂上的核苷酸信息。大多数情况下合成酶识别tRNA上多个区域。

体外实验中，如果人为的将tRNA连上不是它对应的氨基酸，那么这样的非对应氨基酸会被加入到肽链。所以保证氨酰tRNA合成酶往tRNA上加氨基酸这一过程的准确性，是碱基互补配对以外的保证mRNA正确翻译所必需的，两个过程缺一不可。

你这个是用google把英文翻译成中文的么，读着非常不通顺啊。。。

最开始研究密码子的时候确实是在体外的试管里面，利用包含核糖体在内细胞提取液发现这个规则，但是后来在体内进一步验证的时候，实验结果跟这套理论吻合得很好，说明这套法则完全没问题～如果这个法则有问题，那么基因工程尤其是重组胰岛素生产之类的基本就是瞎扯淡，更别提从无到有的合成生物学。。。不过这个密码子表上面还是有些变数，比如部分古菌里面吡咯赖氨酸用UAG，硒半胱氨酸用UGA等。

而且如果你把蛋白质的范围放宽点的话，比如十几个氨基酸的也算，那么有一部分蛋白是可以通过非核糖体肽途径合成的，这类主要以细菌次级代谢产物为主～