遗传密码的破译-课件2.ppt

1、遗传密码的破译谁是大谁是大侦探？侦探？摩尔斯电码（又译为摩斯密码，摩尔斯电码（又译为摩斯密码，Morse code）是一种时通时断的信号代码，通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。摩尔斯电码（又译为摩斯密码，摩尔斯电码（又译为摩斯密码，Morse code）基本信号：短促的点信号“”，读“滴”（Di）；保持一定时间的长信号“”，读“嗒”（Da）。求救信号SOS 1912年，著名的泰坦尼克号游轮首航遇险时，船上的无线电首席官员约翰乔治菲利普一直在发送CQD求救信号，但因D（）易与其他字母混淆，所以周围船只并未意识到是求救信号，没有快速进行救援。直到下级无线电操作员哈罗德布莱德建

2、议他：“发送SOS吧，这是新的求救信号，这也可能是你最后的机会来发送它了！”然后菲利普才在传统的CQD求救信号中夹杂SOS信号。不过，求救信号直到第二天早上才被加州人号收到（因为它并没有24小时都监听无线电）。泰坦尼克号沉没之后，SOS才被广泛接受和使用。遗遗 传传 密密 码码第第3节节 遗传密码的破译遗传密码的破译早期研究早期研究 早期，有关基因功能的研究开展地如火如荼，并产生了一些研究成果，如“一个基因一个酶”的假说，即基因中的碱基顺序，决定了其蛋白质产物的氨基酸数目与排列顺序。破译遗传密码，实际上就是要找到基因中的碱基序列与它所编码的氨基酸序列之间的对应关系：几个碱基决定1个氨基酸？哪几

3、个碱基决定哪种氨基酸？破译一：遗传密码的组成破译一：遗传密码的组成 基因中的基因中的 种碱基种碱基 生物体内的生物体内的 种氨基酸种氨基酸 如果1个碱基决定1个氨基酸，最多决定_种 如果2个碱基决定1个氨基酸，最多决定_种 如果3个碱基决定1个氨基酸，最多决定_种破译一：遗传密码的组成破译一：遗传密码的组成 历史上，第一位对遗传密码提出挑战的，是科普作家伽莫夫。1954年，他在Nature杂志上首次发表了遗传密码的理论研究文章，指出三个碱基编码一个氨基酸。伽莫夫以著有奇异王国的汤姆金斯等优秀的科学幻想作品而著称，具有丰富的想象力，但他并不是实验科学家，所以只能从理论上来尝试密码的解读。考虑到效

4、率的问题，伽莫夫认为一个碱基可能被重复读多次，也就是说遗传密码的阅读是完全重叠的。破译二：遗传密码的阅读方式破译二：遗传密码的阅读方式GGACTCCTC重叠阅读非重叠阅读验证一：遗传密码的阅读方式验证一：遗传密码的阅读方式 1957年，布伦纳发表了一篇令人兴奋的理论文章，他通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现不存在氨基酸的邻位限制作用，从而否定了遗传密码重叠阅读的可能性。镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症血红蛋白血红蛋白分子链中的一段序列：GGACTCCTC 1956年，英格拉姆等人用酶将正常的血红蛋白和镰刀型细胞的血红蛋白在相同条件下切成肽段，通过电泳对二者进行分析，发现有一个肽段的位置不同。镰刀

5、型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症GGACTCCTCGGACACCTC重叠阅读非重叠阅读验证二：验证二：3个碱基决定个碱基决定1个氨基酸个氨基酸 1961年，克里克与布雷纳合作，利用大肠杆菌的T4噬菌体做突变实验，研究某个基因中碱基发生增加或缺失，对其所编码的蛋白质的影响。增加/删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质增加/删除两个碱基，无法产生正常功能的蛋白质 增加/删除三个碱基，合成具有正常功能的蛋白质 影响 （大/小）影响 （大/小）影响 （大/小）验证二：验证二：3个碱基决定个碱基决定1个氨基酸个氨基酸 ABC ABC ABC ABC 增加一个碱基 ABC AAB CAB CAB C 增加两个

6、碱基 ABC AAA BCA BCA BC 增加三个碱基 ABC AAA ABC ABC ABC 证明：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式进行阅读。破译三：遗传密码的对应规则破译三：遗传密码的对应规则1961年，尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。背景：早期，“一个基因一个酶”等 1957年，克里克提出中心法则（缺少实验证据）破译三：遗传密码的对应规则破译三：遗传密码的对应规则（一）确定是（一）确定是DNA还是还是RNA直接指导了蛋白质的合成。直接指导了蛋白质的合成。先制备了大肠杆菌的破碎细胞溶液(也称为无细胞系统)，经过一段时间保温后，可破坏细胞原

7、有的DNA和RNA（为保证没有DNA还添加了DNA酶），此时蛋白质合成基本停止。随后分别加入DNA和RNA，结果发现只有加入RNA可加快蛋白质的合成。（二）确定是（二）确定是RNA上的哪三个碱基决定哪种氨基酸。上的哪三个碱基决定哪种氨基酸。破译三：遗传密码的对应规则破译三：遗传密码的对应规则实验步骤：1）取20只试管，标号，往每只试管中分别加入一种用14C标记的氨基酸，如1号试管中加入标记的酪氨酸，2号试管中加入标记的丝氨酸等；2）每只试管中均加入人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸（UUUUU）；3）每只试管中均加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；4）补充能量，保温使其合成新的蛋白质；5）用三氯乙

8、酸将蛋白质沉淀，并转移至滤纸片上，测定其放射性的有无或强度。破译三：遗传密码的对应规则破译三：遗传密码的对应规则实验结果：实验结果：添加了放射性标记的苯丙氨酸体系中检测到合成的蛋白质有放射性，而其他氨基酸均没有这种效应。实验结论：实验结论：UUU是编码苯丙氨酸的密码子 不久，尼伦伯格等应用同样的方法，又破译了AAA是编码赖氨酸的密码子，CCC是编码脯氨酸的密码子。破译三：遗传密码的对应规则破译三：遗传密码的对应规则 但密码子肯定不全是3个相同碱基的聚合，一个密码子也可能是2种（UCU）或3种（ACG）不同碱基的任意排列。怎样才能知道其他密码子（如UCU）对应的氨基酸呢？1966年，科学家霍拉纳

9、发明了一种新的RNA合成方法，通过这种方法合成的RNA可以是2个、3个或4个碱基为单位的重复序列，例如:将U、C两种核苷酸缩合为UCUCUCUCUC，以它作人工信使进行蛋白质合成，结果发现产物是丝氨酸和亮氨酸的多聚体。破译三：遗传密码的对应规则破译三：遗传密码的对应规则破译三：遗传密码的对应规则破译三：遗传密码的对应规则 利用这种方法，霍拉纳破译了很多遗传密码。同期，尼伦伯格等也找到了另外一种高效破译遗传密码的方法。至此，1966年，64种遗传密码全部被破译，并有了第一张遗传密码子表。1968年，尼伦伯格由于“对遗传密码及其在蛋白质合成过程方面作用的解释”而与霍拉纳及霍利分享了诺贝尔生理学或医学奖。（2019.2）用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是（）同位素标记的tRNA蛋白质合成所需的酶同位素标记的苯丙氨酸人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A.B.C.D.