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第4章基因的表达第3节遗传密码的破译Wherearegeneslocated－··/－·/·－（在DNA上）。研究的背景薛定谔预测遗传密码的形式1944年，物理学家薛定谔发表《什么是生命》，预言：染色体是由一些同分异构的单体分子连续所组成。他认为遗传物质是一种信息分子，相当于莫尔斯电码的两个符号：“·”、“—”，通过排列组合来储存遗传信息。研究的背景沃森和克里克双螺旋模型建立1953年双螺旋模型建立，破译遗传密码势在必行。对于遗传密码来说，最简单的破译方法是将DNA或mRNA顺序和多肽比较。但和一般破译密码不同的是，遗传信息的译文——肽链上氨基酸的顺序是已知的，未知的是遗传密码。1954年，科普作家伽莫夫在《Nature》上首次发表了遗传密码的理论研究文章，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遗传密码中，碱基作为信息是以重叠方式阅读还是非重叠方式阅读呢？这两种阅读方式会有什么不同吗？1、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，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？密码是非重叠的：密码是重叠的：遗传密码的试拼与阅读方式的探索1个氨基酸，3个氨基酸。2、当图中DNA的第三个碱基（T）后插入一个碱基A时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入2个、3个碱基呢？密码是非重叠的,插入1或2个碱基：影响后面所有的氨基酸（无法产生正常功能的蛋白质），插入3个碱基将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸。如果插入1个碱基，3个氨基酸，多肽比原正常多肽多1个氨基酸如果插入2个碱基：4个氨基酸，多肽比原正常多肽多2个氨基酸如果插入3个碱基：5个氨基酸，多肽比原正常多肽多3个氨基酸密码是重叠的：遗传密码的试拼与阅读方式的探索1957年布雷内（Brenner.S）通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现：不存在氨基酸的邻位限制作用，否定了遗传密码重叠阅读的可能性。同时人们也发现在镰刀形细胞中，血红蛋白中仅有一个氨基酸发生改变。遗传密码的试拼与阅读方式的探索正常异常…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—……－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸—…遗传密码子的验证克里克证明三联体密码子1961年，克里克用原黄素处理T4噬菌体DNA上的基因，使DNA脱落或插入单个碱基引起移码突变，获得一系列的突变T4噬菌体。他们发现：加入或减少1个或2个碱基所引起噬菌体突变，都无法翻译出正常功能的蛋白质，而加入或减少3个碱基时，却翻译出多1个或少1个氨基酸的蛋白质，这说明什么？从实验上证明了伽莫夫的三联体密码子的推测。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尼伦伯格和马太1961-1962年，尼伦伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和马太（H.Matthaei）进行细胞体外蛋白质合成实验，成功地破译第一个遗传密码：实验过程：1、每个试管中分别加入一种氨基酸；2、每个试管中分别加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；3、每个试管中分别加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸；结果：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：多聚尿嘧啶核苷酸导致了多聚苯丙氨酸的合成，而多聚尿嘧啶的碱基序列是由多个尿嘧啶组成的（UUUUUU······），可见尿嘧啶的碱基序列编码由苯丙氨酸组成的肽链；苯丙氨酸－－UUU.遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太小结薛定谔富有远见卓识的大胆想象预测遗传密码的形式伽莫夫通过数学的排列组合推测密码子由三个碱基组成克里克巧妙地设计实验，利用原黄素处理噬菌体，使基因中的碱基脱落或插入，从实验上证明了伽莫夫的三联体密码子的推测。尼伦伯格富有创新性的实验，建立巧妙的无细胞系统进行体外蛋白质合成，成功破译了第一个密码子。1.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．在基因的碱基序列中删除或增加一个碱基B．在基因的碱基序列中删除或增加二个碱基C．在基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对D．在基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对课堂反馈C2.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D