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第3节遗传密码的破译（选学）莫尔斯电报•:短音念作滴（di）—:长音念作答（da）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(长码):1:•————2:••———3:•••——4:••••—5:•••••6:—••••7:——•••8:———••9:————•0:—————问题探讨：我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译实际上就是将mRNA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？研究的背景：“中心法则”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DNA→RNA→蛋白质。那DNA和蛋白质之间究竟是什么关系？或者说DNA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开始引起了一批研究者的极大兴趣。研究的背景：1944年，理论物理学家薛定谔，将遗传信息设想成一种电码式的遗传密码形式，实在是一种超越时代的远见卓识。到1953年双螺旋模型的建立，给予科学家们以很大的激励。破译遗传密码也就成了势在必行的工作。1954年科普作家伽莫夫，指出三个碱基编码一个氨基酸。遗传密码的试拼与阅读方式的探索接下来，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？以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？遗传密码的阅读方式：当图中DNA的第三个碱基(T)发生改变时,如果密码是非重叠的,这一改变将影响______个氨基酸,如果是重叠的又将影响________个氨基酸。13在图中DNA的第三个碱基(T)后插入一个碱基A,如果密码是非重叠的,这一改变将影响_____个氨基酸,如果密码是重叠的,又将影响______个氨基酸。33《思考与讨论》：P74遗传密码子的验证（克里克的实验证据）1961年,克里克对T4噬菌体DNA上的一个基因进行处理，使DNA增加或减少碱基。通过这样的方法他们发现加入或减少1个和2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3个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质。克里克是第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家。这个实验还同时表明:遗传密码从一个固定的起点开始,以非重叠的方式阅读,编码之间没有分隔符。遗传密码对应规则的发现1961-1962年，尼伦伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和马太（H.Matthaei）的实验：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，同时还表明UUU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，科学家沿着体外合成蛋白质的思路，不断地改进实验方法，1967年，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的发展有着重要的推动作用。遗传密码的破译，测序方法的建立以及体外重组的实现是基因工程的三大基石。小结了解了遗传密码的整个破译过程，我们看到，敏锐、大胆、睿智和创新是科学家的重要素养，也正如尼伦伯格在1968年诺贝尔生理学或医学奖获时说过：一个善于捕捉细节的人才是能领略事物真谛的人。小结1.1954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。2.1961年克里克第一个用T4噬菌体实验证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。3.1961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。4.1969年科学家们破译了全部的密码。练习（P76第2题）：项目莫尔斯电码遗传密码密码间有无分隔符长度是否固定阅读方式是否重叠密码所采用的符号遗传密码的特点：不间断性；不重叠性；简并性；通用性。有分隔符“/”无分隔符长度不固定，1到4个符号不等长度固定，3个符号非重叠方式阅读非重叠方式阅读—•ACGU对比克里克和尼伦伯格的实验克里克的T4噬菌体实验尼伦伯格体外蛋白质合成实验主要思路通过研究碱基的改变对蛋白质合成的影响推断遗传密码的性质。建立体外蛋白质合成系统，直接破解遗传密码规则。前提找到使DNA脱落或插入单个碱基的方法——原黄素处理多核苷酸磷酸化酶的发现，为得到polyU提供条件优势不需要理解蛋白质合成过程，就能作出推断密码子的总体特征。快速，直接不足证据相对间接，工作量较大。需要首先了解细胞中蛋白质合成所需的条件。练习：C1.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：（）A．在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基B．在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基C．在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对D．在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对D2.最早提出3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证明的科学家分别是：（）A．克里克、伽莫夫B．克里克、沃森式化C．摩尔根、尼伦伯格D．伽莫夫、克里克B3.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密码与氨基酸的对应规则：（）A．无DNA和mRNA细胞的提取液B．人工合成的多聚核苷酸C．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