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1、第第3 3节节 遗传密码的破译遗传密码的破译问题探讨问题探讨 我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译实际上我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译实际上就是将就是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列，那么中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列，那么碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？ 研究的背景： “中心法则中心法则”提出后更为明确地指出了提出后更为明确地指出了遗传信息传递的方向，总体上来说是从遗传信息传递的方向，总体上来说是从DNARNA蛋白质。那蛋白质。那DNA和蛋白质之间和蛋白质之间究竟是什么关系？或者说究竟是什么关系？或者说DNA是
2、如何决定蛋是如何决定蛋白质？这个有趣而深奥的问题在五十年代末就白质？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兴趣。开始引起了一批研究者的极大兴趣。 遗传密码的试拼与阅读方式的探索 1954年科普作家年科普作家伽莫夫伽莫夫伽莫夫伽莫夫G.GamorG.Gamor对破对破译密码首先提出了挑战。当年，他在自译密码首先提出了挑战。当年，他在自然然Nature杂志首次发表了遗传密码的理杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出论研究的文章，指出三个碱基编码一个氨三个碱基编码一个氨三个碱基编码一个氨三个碱基编码一个氨基酸基酸基酸基酸。 遗传密码的试拼与阅读方式的探索 接下来，人们不禁
3、又要问在三联体接下来，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中的每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复阅读呢？以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？序列会有什么不同呢？ 遗传密码的试拼与阅读方式的探索遗传密码的试拼与阅读方式的探索 思考思考:当图中当图中DNA的第三个碱基的第三个碱基(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,这一改这一改变将影响变将影响_个氨基酸个氨基酸,如果是重如果是重叠的又将影响叠的又将影响_个氨基酸。个氨基酸。13在图中在图中DNA的第三个碱基的第三个碱基(T)后插入一个碱后插入一个碱基基A,如
4、果密码是非重叠的如果密码是非重叠的,这一改变将影响这一改变将影响_个氨基酸个氨基酸,如果密码是重叠的如果密码是重叠的,又将影又将影响响_个氨基酸。个氨基酸。33遗传密码子的验证（克里克的实验）遗传密码子的验证（克里克的实验） 1961年年,克里克对克里克对T4噬菌体噬菌体DNA上的一个上的一个基因进行处理，使基因进行处理，使DNA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个个和和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个碱基时却个碱基时却可以合成
5、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个碱基编码个碱基编码1个氨基酸。个氨基酸。请比较分析下图请比较分析下图:插入插入_个碱基对原有个碱基对原有氨基酸序列影响最小氨基酸序列影响最小.GGTTCGCACGCTTTGAGC插插一一个个碱碱基基GGTATCGCACGCTTTGAGC插插二二个个碱碱基基GGTAATCGCACGCTTTGAGC插插三三个个碱碱基基GGTAAATCGCACGCTTTGAGC3进一步分析上图进一步分析上图:减少减少_个碱基对原有氨基酸序个碱基对原有氨基酸序列影响最小。列影响最小。3 克
6、里克是第一个用实验证克里克是第一个用实验证明遗传密码中明遗传密码中3个碱基编码个碱基编码1个个氨基酸的科学家。这个实验还氨基酸的科学家。这个实验还同时表明同时表明:遗传密码从一个固定遗传密码从一个固定的起点开始的起点开始,以非重叠的方式阅以非重叠的方式阅读读.遗传密码对应规则的发现 1961-1962年，年，尼伦伯格（尼伦伯格（M.W.Nirenberg，1927）和马太（）和马太（H.Matthaei） 的实验的实验 ：遗传密码对应规则的发现遗传密码对应规则的发现 这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，同时还这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，同时还表明表明UUU是苯丙氨酸的密码子。是苯丙氨酸
7、的密码子。 这是第一个遗传密码子被破译。尼伦伯格的实验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无细胞系统进行体外合成蛋白质，巧妙之处在于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质，他这富有创新的实验方法为他带来了重大的成功他这富有创新的实验方法为他带来了重大的成功！ 遗传密码对应规则的发现 在接下来的六七年里，科学家沿着体外合在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成蛋白质的思路，不断地改进实验方法，破译成蛋白质的思路，不断地改进实验方法，破译出了全部的密码子，并编制出了密码子表。这出了全部的密码子，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里程碑！项工作成为生物学史上的一个伟
8、大的里程碑！为人类探索和提示生命的本质的研究向前迈进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的发展有着重一大步，为后面分子遗传生物学的发展有着重要的推动作用。要的推动作用。 小结小结 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
9、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。练习C C（1）在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋）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：（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、克里克练习练习D
