第三节 遗传密码的破译

1、第第3 3节节 遗传密码的破译遗传密码的破译制作人制作人 李倩李倩我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译实我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译实际上就是将际上就是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列，那碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？酸序列，那碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？ “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和蛋白质之和蛋白质之间究竟是什么关系？或者说间究竟是什么关系？或者说DNA是如何是如何决定

2、蛋白质？这个有趣而深奥的问题在决定蛋白质？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五十年代末就开始引起了一批研究者的极大兴趣。极大兴趣。 1954年科普作家年科普作家对破译对破译密码首先提出了挑战。当年，他在密码首先提出了挑战。当年，他在Nature杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章，杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出指出。 1、当图中当图中DNA的第三个碱基的第三个碱基(T)发生改变时发生改变时,如果密码是非重叠的如果密码是非重叠的,这一改变将影响这一改变将影响_个氨基酸个氨基酸,如果是重叠的又将影响如果是重叠的又将影响_个个氨基酸。氨基酸。2、当图中当图中DN

3、A的第三个碱基的第三个碱基(T)后插入一个后插入一个A时时,如果密码是非重叠的如果密码是非重叠的,这一改变将影响这一改变将影响多少多少个氨基酸个氨基酸,如果是重叠的又将影响如果是重叠的又将影响多少多少个氨基个氨基酸酸?如果插入如果插入2个、个、3个碱基呢？个碱基呢？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插一个碱基插一个碱基GGTATCGCACGCTTTGAGC插二个碱基插二个碱基GGTAATCGCACGCTTTGAGC插三个碱基插三个碱基GGTAAATCGCACGCTTTGAGC 1961年年,

4、克里克对克里克对T4噬菌体噬菌体DNA上的一上的一个基因进行处理，使个基因进行处理，使DNA增加或增加或删除删除碱基。碱基。 通过这样的方法他们发现通过这样的方法他们发现增加增加或或删除删除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，而常功能的蛋白质，而增加增加或或删除删除3个碱基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？ 克里克第一个用实验证明克里克第一个用实验证明：遗传：遗传密码中密码中3个碱基编码个碱基编码1个氨基酸个氨基酸；同时；同时遗传密码从一个固定的起点开始，以遗传密码从

5、一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分非重叠的方式阅读，编码之间没有分隔符。隔符。 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 ： 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UUU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，他这富有创新的实验方法体外合成蛋白质，他这富有创新的实验

6、方法为他带来了重大的成功为他带来了重大的成功！ 在接下来的六七年里，科学家沿着在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成蛋白质的思路，不断地改进实体外合成蛋白质的思路，不断地改进实验方法，破译出了全部的密码子，并编验方法，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！为人类探索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究向前迈进一大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步，为后面分子遗传生物学的发展有着重要的推动作用。重要的推动作用。 19541954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断年

7、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。 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。 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。 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。（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：（ ）

8、 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的科学家和首次用实验的方法加以酸的科学家和首次用实验的方法加以证明的科学家分别是：（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