遗传密码待用

第37章,遗传密码,生化教研室：孙洪亮,1.掌握遗传密码的概念、数目、起始密码子和终止密码子。2.掌握遗传密码基本特性。,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，那么碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？,遗传密码的破译,1954年伽莫夫用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。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。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。1966年科学家们破译了全部的密码。,历史研究,遗传密码的破译,Marshall Nirenberg和Heinrich Matthaei 建立了大肠杆菌无细胞翻译系统,无细胞抽取物核糖体各种tRNA氨基酸aaRSATP, GTP,+ mRNA = 蛋白质,保温,蛋白质合成停止,poly U，ATP，GTP，氨基酸,多聚苯丙氨酸（UUU是Phe的密码子）,同样方法证明了CCC是Pro的密码子，AAA是Lys的密码子。,提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖 体、酶、离子）,遗传密码的破译,他们使用多聚核苷酸磷酸化酶得到同聚物,破译第一个遗传密码,在1961年，Matthaei发现，当将Poly U加到由他们制备的大肠杆菌无细胞翻译系统中以后，一种仅由苯丙氨酸组成的多肽即多聚苯丙氨酸被合成了，这就意味着他们成功破译出第一个密码子即UUU的密码子。,19AAs + 14C-Pro + aaRSs,使用NC滤膜过滤,放射性在滤出液,滤膜,19AAs + 14C-Phe + aaRSs,使用NC滤膜过滤,放射线留在滤膜上,滤膜,mRNA分子上从5至3方向，由AUG开始，每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为遗传密码(genetic codon)。,mRNA上四种核甘酸：A、G、C、U组成64组遗传密码。,61种编码20种氨基酸，称为有意义密码。 AUG 起始密码，编码MetUAA，UAG，UGA为终止密码子，不编码任何氨基酸,从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框(open reading frame, ORF)。,遗传密码表,除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。,（一）密码的基本单位,按照从5到3方向编码、不重叠、无标点的三联体密码子。(连续性),(连续性),编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。,遗传密码的基本特性,基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致移码突变(frameshift mutation)。,弊 端：,谷 酪 蛋 丝,正常,5 G A G U A C A U G U C ,缺失C,由于遗传密码的连续性，可对mRNA进行编辑，使同一mRNA前体翻译出不同功能的多种蛋白质。,益 处：,（二）密码的简并性,同一氨基酸存在多个不同的遗传密码的现象称为遗传密码的简并性。,编码同一种氨基酸的多组密码，称为同义密码子。,遗传密码的简并性在保持遗传稳定性上具有意义。,同义密码间第一、二碱基多相同，第三位上有差异, 如，苏氨酸的密码：ACU、ACC、ACA、ACG。 当这些密码第三位的碱基发生突变时，而不影响所翻译氨基酸的种类。不同生物间在翻译中，对同一氨基酸的几组密码，可表现选择某些密码优先使用的特性，称为对遗传密码的 “偏爱性”,（三）密码的变偶性,一般说来，遗传密码的前两位碱基在和反密码子碱基配对时遵循碱基配对规律，而第三位碱基则有一定的灵活性，这种现象称为变偶性。(摆动配对),tRNA种类 遗传密码的种类,细胞内只需要32种tRNA 就能识别61个编码氨基酸的密码子。,U,摆动配对现象示意图,5,3,密码子与反密码子的摆动配对,（四）密码的通用性和变异性,蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。 也有少数例外。如，哺乳动物线粒体中，UGA不代表终止信号而代表色氨酸，由AGA与AGG代表终止信号。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。,（五）密码的防错系统 密码子在密码表中的分布有一定的规则，通常，密码子的第二位决定氨基酸的极性，第三位决定密码子的简并性。 1.第二位的碱基是U则决定的氨基酸是非极性的； 2.第二位的碱基是C则决定的氨基酸是非极性的，或是不带电荷的极性氨基酸； 3.第二位