第3节　遗传密码的破译（选学） (6)

1、第四章 基因的表达第3节 遗传密码的破译研究的背景： 1944年，理论物理学家薛定谔发表大胆地预言：染色体是由一些同分异构的单体连续所组成。这种连续体的精确性组成了遗传密码。同分异构单体可能作为一般民用的莫尔斯电码的两个符号：“ ”、“”，通过排列组合来储存遗传信息。 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: 研究的背景： 1944年，薛定谔

2、在遗传物质的化学本质是尚未明确，十年后DNA双螺旋模型才得以建立的背景下：将遗传信息设想为同分异构的单体连续所组成。连续体的精确性类比成一种电码式的遗传密码，实在是一种超越时代的远见卓识。 1953年沃森和克里克建立DNA双螺旋模型，给予科学家们很大的激励。破译遗传密码成了势在必行的工作。 遗传密码的试拼与阅读方式的探索 对于遗传密码来说最简单的破译方法应是将DNA顺序或mRNA顺序和蛋白质（多肽链）相比较。?决定蛋白质 20种氨基酸DNA、mRNA 4种碱基遗传密码的试拼与阅读方式的探索 1954年科普作家伽莫夫G.Gamor在Nature杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章，以数学逻辑推

3、理的方式指出三个碱基编码一个氨基酸。 在三个碱基（编码一个氨基酸）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？ 1.非重叠的阅读方式GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT 2.重叠的阅读方式GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT 遗传密码的试拼与阅读方式的探索 GGTTCGCACGCT1.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

4、 1957年布伦纳（Brenner.S）从理论上对蛋白质的氨基酸顺序分析：指出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。遗传密码子的验证（克里克的实验） 1961年，DNA分子结构的发现者克里克研究：在T4噬菌体的相关碱基序列中： 增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质 增加或者删除两个碱基，也无法产生正常功能的蛋白质 增加或者删除三个碱基，却合成了具有正常功能的蛋白质。为什么会产生这样的现象呢？遗传密码子的验证的推理2.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。后面全部的3遗

5、传密码子的验证（克里克的实验）类比分析原句中每个单词都有3个字母组成，7个单词连成一句 THE FAT CAT ATE THE BIG RAT在原第2个单词中插入一个字母R。 THE FA R /TCA TAT ETH EBI GRA T在原第2个单词中插入二个字母R。 THE FAR /RTC ATA TET HEB IGR AT在原第2个单词中插入三个字母。 THE FAR /ROT / CAT ATE THE BIG RAT遗传密码子的验证（克里克的实验） 结论：遗传密码中 碱基编码一个氨基酸3个遗传密码从一个 起点开始,以 的方式阅读，编码之间 分隔符固定的非重叠没有遗传密码对应规则的

6、发现 1961年，尼伦伯格和马太利用破碎的细胞溶液建立了一种利用人工合成的RNA在试管里合成多肽链的实验系统，设计了一个巧妙的实验，破译了第一个遗传密码。如果是你，如何设计实验破译遗传密码？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。 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，破译出了全部的密码子。结语： 我们注意到整个破译过程有薛定谔大胆的想象，伽莫夫的睿智的逻辑思维推理，克里克及尼伦伯格敏锐的创新性实验；他们的贡献不仅仅是对遗传密码的破译，更重要的是对生物研究方法上开启了新的思维方式。 归结起来：大胆、睿智、敏锐和创新是科学家的重要素养。小结 1944年理论物理学家薛定谔发表的什么是生命一书中就大胆地预言，遗传密码可能与莫尔斯电码类似，通过排列组合来储存遗传信息。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。1957年Brenner.S发表文章，在理论上否定了