镰状细胞贫血的一个密码子

实验目的

理解点突变怎样通过翻译改变蛋白质序列，认识镰状细胞贫血的分子病理。

实验原理

正常 β 珠蛋白第 7 个密码子（含起始密码子 AUG）为 GAG，编码谷氨酸；镰状细胞突变为 GUG，编码缬氨酸，即 Glu6Val。谷氨酸带负电、亲水，缬氨酸疏水。脱氧时 HbS 分子间通过疏水作用聚合成长纤维，红细胞变成镰刀形、变硬，易破裂和堵塞微血管。

实验器材

• 核糖体剖面原子级三维模型
• 正常 β 珠蛋白与镰状 HbS 两种 mRNA
• A 位密码子与氨基酸读数
• 按性质着色的新生肽链

实验步骤

1. 选择「正常 β 珠蛋白」，观察前几个密码子的翻译
2. 记下第 7 个密码子 GAG 与谷氨酸
3. 切换为「镰状 HbS」，重新从起始密码子开始翻译
4. 观察第 7 个密码子变为 GUG，接上缬氨酸
5. 比较肽链开头那颗氨基酸颜色的变化

实验现象与结论

正常基因第 7 个密码子 GAG 接上带负电的谷氨酸（红色珠子）；突变基因读到 GUG，接上疏水的缬氨酸（黄色珠子），其余序列不变。一个碱基替换即改变了蛋白质的一个氨基酸。

注意事项

• 本内容仅供教学演示，不能替代医生诊疗
• 仅前 10 个密码子取自真实基因，其余按常用密码子示意

常见问题

镰状细胞贫血是怎样的突变？

β 珠蛋白基因一个碱基替换，密码子 GAG 变为 GUG，蛋白第 6 位谷氨酸变为缬氨酸。

一个氨基酸改变为什么会让红细胞变形？

疏水的缬氨酸使脱氧血红蛋白相互黏连聚合成长纤维，把红细胞撑成镰刀形。