遗传密码的破译.ppt
/ / / / : 短音短音 念作念作滴滴（di） : 长音长音 念作念作答答（da）无论从电文译成英文还是从英文译成电文都离不开无论从电文译成英文还是从英文译成电文都离不开莫尔斯密码表莫尔斯密码表 : 短音短音 念作念作滴滴（di） : 长音长音 念作念作答答（da）字码字码:A: B: C: D: E: F: G: H: I: J: K: L: M: N: O: P: Q: R: S: T: U: V: W: X: Y: Z: ?: /: : 数码数码(长码长码):1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 0: / / / / : 短音短音 念作念作滴滴（di） : 长音长音 念作念作答答（da）字码字码:A: B: C: D: E: F: G: H: I: J: K: L: M: N: O: P: Q: R: S: T: U: V: W: X: Y: Z: ?: /: : 数码数码(长码长码):1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 0: / / / /Where are genes located/DNA我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译实际上就是将息，翻译实际上就是将mRNA中的碱基序中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列，那么列翻译为蛋白质的氨基酸序列，那么碱基碱基序列序列与与氨基酸序列氨基酸序列是如何是如何对应对应的呢？的呢？一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式1954年科普作家年科普作家在在自自然然Nature杂志首次发表了遗传密码的杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出理论研究的文章，指出。 接下来，人们不禁又要问在三联体中的每个碱接下来，人们不禁又要问在三联体中的每个碱基作为信息基作为信息只读一次只读一次还是还是重复阅读重复阅读呢？以重叠和非呢？以重叠和非重叠方式阅读重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢序列会有什么不同呢1、非重叠的方式阅读、非重叠的方式阅读2、重叠的方式阅读、重叠的方式阅读1、当图中、当图中DNA的第三个碱基（的第三个碱基（T）发生）发生改变改变时，如果密时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？码是重叠的，又将产生怎样的影响？密码是非重叠的：密码是非重叠的： 影响影响1 1个氨基酸，个氨基酸，密码是重叠的：密码是重叠的： 影响影响3 3个氨基酸个氨基酸2、当图中、当图中DNA的第三个碱基（的第三个碱基（T）后）后插入插入一个碱基一个碱基A时，如果时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入2个、个、3个碱基呢？个碱基呢？ 密码是非重叠的密码是非重叠的: :插入插入1 1、2 2个个, ,影响后面所有的氨基酸（影响后面所有的氨基酸（无法产无法产生正常功能的蛋白质）生正常功能的蛋白质） ；插入；插入3 3个碱基个碱基, ,将会在原氨基酸序列中多一将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸。个氨基酸。如果插入如果插入1 1个碱基，个碱基，3 3个氨基酸，多肽比原正常多肽多个氨基酸，多肽比原正常多肽多1 1个氨基酸个氨基酸如果插入如果插入2 2个碱基：个碱基：4 4个氨基酸，多肽比原正常多肽多个氨基酸，多肽比原正常多肽多2 2个氨基酸个氨基酸如果插入如果插入3 3个碱基：个碱基：5 5个氨基酸，多肽比原正常多肽多个氨基酸，多肽比原正常多肽多3 3个氨基酸个氨基酸密码是重叠的：密码是重叠的：思考与讨论思考与讨论非重叠方式阅读非重叠方式阅读在碱基增加在碱基增加1、2个时个时 重叠方式阅读重叠方式阅读在碱基增加在碱基增加1、2、3个时个时在增加在增加3个碱基时个碱基时不能形成正常功能的蛋白质不能形成正常功能的蛋白质(后面所有氨基酸序列改变后面所有氨基酸序列改变)。能形成正常功能的蛋白质。能形成正常功能的蛋白质。都能形成正常功能的蛋白质。都能形成正常功能的蛋白质。二、克里克的实验证据：二、克里克的实验证据：克里克以克里克以T4噬菌体为实验材料噬菌体为实验材料在相关碱基序列中增加或删除在相关碱基序列中增加或删除1个碱基个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；，无法产生正常功能的蛋白质；在相关碱基序列中增加或删除在相关碱基序列中增加或删除2个碱基个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；，无法产生正常功能的蛋白质；在相关碱基序列中增加或删除在相关碱基序列中增加或删除3个碱基个碱基，却合成了正常功能的蛋白质；，却合成了正常功能的蛋白质；3、编码之间没有分隔符。、编码之间没有分隔符。 实验结论：实验结论：1、遗传密码中、遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸个碱基编码一个氨基酸2、遗传密码从一个固定的起点开始，以非重读的方式阅读。、遗传密码从一个固定的起点开始，以非重读的方式阅读。三、遗传密码对应规则的发现：三、遗传密码对应规则的发现：尼伦柏格和马太尼伦柏格和马太实验过程实验过程1、每个试管中分别加入、每个试管中分别加入一种氨基酸一种氨基酸；2、每个试管中分别加入除去了、每个试管中分别加入除去了DNA和和mRNA的的细胞提取液细胞提取液；3、每个试管中分别加入人工合成的、每个试管中分别加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸多聚尿嘧啶核苷酸；结果结果：只有加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链；：只有加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链；结果说明：结果说明： 多聚尿嘧啶核苷酸多聚尿嘧啶核苷酸导致了导致了多聚苯丙氨酸多聚苯丙氨酸的合成的合成苯丙氨酸的苯丙氨酸的密码子密码子为为UUU.比较的莫尔斯密码与遗传密码的异同比较的莫尔斯密码与遗传密码的异同项项 目目莫尔斯电码莫尔斯电码遗传密码遗传密码密码间有无隔符密码间有无隔符长度是否固定长度是否固定阅读方式是否重叠阅读方式是否重叠密码所采用的符号密码所采用的符号有间隔符有间隔符“/”长度不固定，长度不固定，1到到4隔符号不等隔符号不等非重叠方式阅读非重叠方式阅读 无分隔符无分隔符长度固定，长度固定，3隔符号隔符号非重读方式阅读非重读方式阅读AUGC遗传密码的特点：遗传密码的特点：不间断性不间断性不重叠性不重叠性简并性简并性通用性通用性 1.1.19541954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断年科普作家伽莫夫用数学的方法推断3 3个个碱基编码一个氨基酸。碱基编码一个氨基酸。2.2.19611961年克里克第一个用年克里克第一个用T4T4噬菌体实验证明了噬菌体实验证明了遗传密码中遗传密码中3 3个碱基编码一个氨基酸。个碱基编码一个氨基酸。3.3.19611961年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外合成破译了第一个遗传密码。体外合成破译了第一个遗传密码。4.4.19691969年科学家们破译了全部的密码。年科学家们破译了全部的密码。 我们注意整个破译过程中科学家思维的变化，伽我们注意整个破译过程中科学家思维的变化，伽莫夫通过数学的排列组合的计算来推测密码子是由莫夫通过数学的排列组合的计算来推测密码子是由三个碱基组成的，克里克则是巧妙地设计实验，使三个碱基组成的，克里克则是巧妙地设计实验，使DNA增加或减少碱基的方法从实验上证明了伽莫夫增加或减少碱基的方法从实验上证明了伽莫夫的三联体密码子的推测，由理论走向实验，为密码的三联体密码子的推测，由理论走向实验，为密码子的破译迈出重要的一步。而尼伦伯格的实验则更子的破译迈出重要的一步。而尼伦伯格的实验则更富有创新性，他建立巧妙的无细胞系统进行体外蛋富有创新性，他建立巧妙的无细胞系统进行体外蛋白质合成，成功地破译了第一个密码子，随后的方白质合成，成功地破译了第一个密码子，随后的方法不断创新最终破译了所有的密码子。他的贡献不法不断创新最终破译了所有的密码子。他的贡献不仅仅在于对遗传密码的破译，更重要的也在对生物仅仅在于对遗传密码的破译，更重要的也在对生物研究方法上开启了新的思维方式。研究方法上开启了新的思维方式。 归结起来，我们看到，归结起来，我们看到，敏锐、大敏锐、大胆、睿智和创新胆、睿智和创新是科学家的重要素养，是科学家的重要素养，也正如尼伦伯格在也正如尼伦伯格在1968年诺贝尔生理年诺贝尔生理学或医学奖获奖时说的：学或医学奖获奖时说的：一个善于捕一个善于捕捉细节的人才是能领略事物真谛的人。捉细节的人才是能领略事物真谛的人。 项项 目目克里克的克里克的T4噬菌体实验噬菌体实验尼伦柏格体外蛋白质合尼伦柏格体外蛋白质合成实验成实验主要思路主要思路前提前提优势优势不足不足 比较克里克与尼伦柏格所采用的实验方法，想一想者两种比较克里克与尼伦柏格所采用的实验方法，想一想者两种方法各有那些优势和不足。方法各有那些优势和不足。通过研究碱基改变对蛋通过研究碱基改变对蛋白质合成的影响推断遗白质合成的影响推断遗传密码的性质传密码的性质建立体外蛋白质合成系统，建立体外蛋白质合成系统，直接破解遗传密码规则直接破解遗传密码规则找到使找到使DNA 脱落或插入脱落或插入单个碱基的方法单个碱基的方法-原黄原黄素处理素处理多核苷酸磷酸化酶的发多核苷酸磷酸化酶的发现，为得到现，为得到polyU提供提供条件条件不需要理解蛋白质合成不需要理解蛋白质合成过程，就能作出推断密过程，就能作出推断密码子的总体特征码子的总体特征快速、直接快速、直接证据相对间接，工作证据相对间接，工作量较大量较大需要首先了解中细胞中需要首先了解中细胞中蛋白质合成所需要的条蛋白质合成所需要的条件件（1）在下列基因的改变中，合成出具有正常功能）在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋白质的可能性最大的是：（蛋白质的可能性最大的是：（ ） A在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基对碱基对 B在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基对碱基对 C在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对碱基对 D在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对碱基对（2）最早提出）最早提出3个碱基编码一个氨基个碱基编码一个氨基酸酸 的科学家和首次用实验的方法的科学家和首次用实验的方法加以证明的科学家分别是：（加以证明的科学家分别是：（ ）A克里克、伽莫夫克里克、伽莫夫 B克里克、沃森式化克里克、沃森式化 C摩尔根、尼伦伯格摩尔根、尼伦伯格 D伽莫夫、克里克伽莫夫、克里克D（3）采用蛋白质体外合成的技术揭示遗传密码）采用蛋白质体外合成的技术揭示遗传密码实验中，改变下列哪项操作，即可测出全部的遗传实验中，改变下列哪项操作，即可测出全部的遗传密码与氨基酸的对应规则：密码与氨基酸的对应规则：( )A无无DNA和和mRNA细胞的提取液细胞的提取液B人工合成的多聚核苷酸人工合成的多聚核苷酸C加入的氨基酸种类和数量加入的氨基酸种类和数量D测定多肽链中氨基酸种类的方法测定多肽链中氨基酸种类的方法
