第三节遗传密码子的破译.ppt

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1、见教材见教材P P7373 “ “中心法则中心法则”提出后更为明确地提出后更为明确地指出了遗传信息传递的方向，总体上来说指出了遗传信息传递的方向，总体上来说是从是从DNARNADNARNA蛋白质。那蛋白质。那DNADNA和蛋白质和蛋白质之间究竟是什么关系？或者说之间究竟是什么关系？或者说DNADNA是如何是如何决定蛋白质？这个有趣而深奥的问题在五决定蛋白质？这个有趣而深奥的问题在五十年代末就开始引起了一批研究者的极大十年代末就开始引起了一批研究者的极大兴趣。兴趣。 1954 1954年科普作家年科普作家对破译密对破译密码首先提出了挑战。当年，他在码首先提出了挑战。当年，他在自然自然杂志杂志首次

2、发表了遗传密码的理论研究的文章，指出首次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出。 接下来，人们不禁又要问在三联体中的每接下来，人们不禁又要问在三联体中的每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢？个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢？以重叠和非重叠方式阅读以重叠和非重叠方式阅读DNADNA序列会有什么不序列会有什么不同呢？同呢？ 思考思考: 当图中当图中DNADNA的第三个碱基的第三个碱基(T)(T)发生改发生改变时变时, ,如果密码是非重叠的如果密码是非重叠的, ,这一改变将影这一改变将影响响_个氨基酸个氨基酸, ,如果是重叠的又将影如果是重叠的又将影响响_个氨基酸。个氨基酸。13 在图中在图中D

3、NADNA的第三个碱基的第三个碱基(T)(T)后插入后插入一个碱基一个碱基A,A,如果密码是非重叠的如果密码是非重叠的, ,这一改这一改变将影响变将影响_个氨基酸个氨基酸, ,如果密码是重如果密码是重叠的叠的, ,又将影响又将影响_个氨基酸。个氨基酸。33 在图中在图中DNADNA的第三个碱基的第三个碱基(T)(T)后插入后插入二个碱基二个碱基A,A,如果密码是非重叠的如果密码是非重叠的, ,这一改这一改变将影响变将影响_个氨基酸个氨基酸, ,如果密码是重如果密码是重叠的叠的, ,又将影响又将影响_个氨基酸。个氨基酸。34 在图中在图中DNADNA的第三个碱基的第三个碱基(T)(T)后插入后插

4、入三个碱基三个碱基A,A,如果密码是非重叠的如果密码是非重叠的, ,这一改这一改变将影响变将影响_个氨基酸个氨基酸, ,如果密码是重如果密码是重叠的叠的, ,又将影响又将影响_个氨基酸。个氨基酸。15 1961 1961年年, ,克里克对克里克对T T4 4噬菌体噬菌体DNADNA上的一个上的一个基因进行处理，使基因进行处理，使DNADNA增加或减少碱基。增加或减少碱基。 通过这样的方法他们发现加入或减少通过这样的方法他们发现加入或减少1 1个个和和2 2个碱基都会引起噬菌体突变，无法产生正个碱基都会引起噬菌体突变，无法产生正常功能的蛋白质，而加入或减少常功能的蛋白质，而加入或减少3 3个碱基

5、时却个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质。可以合成正常功能的蛋白质。为什么会这样呢？为什么会这样呢？这只能解释为：这只能解释为：遗传密码中遗传密码中3 3个碱基编码个碱基编码1 1个氨基酸。个氨基酸。密码是非重叠的密码是非重叠的 克里克是第一个用实验证明遗传克里克是第一个用实验证明遗传密码中密码中3 3个碱基编码个碱基编码1 1个氨基酸的科学个氨基酸的科学家。这个实验还同时表明家。这个实验还同时表明: :遗传密码从遗传密码从一个固定的起点开始一个固定的起点开始, ,以非重叠的方式以非重叠的方式阅读阅读, ,编码之间没有分隔符。编码之间没有分隔符。 1961-1962年，年，尼伦伯格（尼伦伯格（M

6、.W.Nirenberg，1927）和马太（）和马太（H.Matthaei） 的实验的实验 ： 这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，同时还表明同时还表明UUUUUU是苯丙氨酸的密码子。是苯丙氨酸的密码子。 这是第一个遗传密码子被破译。尼伦伯格这是第一个遗传密码子被破译。尼伦伯格的实验巧妙之处在于利用的实验巧妙之处在于利用无细胞系统进行体外无细胞系统进行体外合成蛋白质，合成蛋白质，他这富有创新的实验方法为他带他这富有创新的实验方法为他带来了重大的成功！来了重大的成功！ 在接下来的六七年里，科学家沿着体外在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成蛋白质的思路，不断地

7、改进实验方法，合成蛋白质的思路，不断地改进实验方法，破译出了全部的密码子，并编制出了密码子破译出了全部的密码子，并编制出了密码子表。这项工作成为生物学史上的一个伟大的表。这项工作成为生物学史上的一个伟大的里程碑！为人类探索和提示生命的本质的研里程碑！为人类探索和提示生命的本质的研究向前迈进一大步，为后面分子遗传生物学究向前迈进一大步，为后面分子遗传生物学的发展有着重要的推动作用。的发展有着重要的推动作用。 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

8、个用T T4 4噬菌体实验证明了遗噬菌体实验证明了遗传密码中传密码中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化，伽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，使地

9、设计实验，使DNADNA增加或减少碱基的方法从实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，为密码子的破译迈出重要的一理论走向实验，为密码子的破译迈出重要的一步。而尼伦伯格的实验则更富有创新性，他建步。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白质合成，成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，随后的方法不断创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。他的贡献不仅仅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。