课外阅读遗传密码的破译.ppt

1、遗传密码的破译(选学),国际莫尔斯密码表,Where genes located,没有这张密码表你能破译电报的信息吗？,问题探讨,mRNA中碱基序列与蛋白质中的氨基酸序列相对应的那份遗传密码子表是如何被破译出来 的呢？,解读摩尔斯密码,在莫尔斯密码中只有. _ 这两种信息，信息的长度可以为一个，例如E,T;(2) 信息的长度可为两个，例如A，N,M,I(2X2=4) 信息的长度可是三个，例如D,G,K,O,R,S,U,W,(2X2X2=8) 信息的长度是四个，例如B,C,F,H,J,L,P,Q,V,X,Y,Z,共12个，(2X2X2X2=16) 代表遗传信息的碱基语言的长度是几个碱基决定一个氨

2、基酸呢？,一.伽莫夫设想,一个碱基编码一个氨基酸， A U C G 最多能决定几个氨基酸？,两个碱基编码一个氨基酸， A U C G 最多能决定几个氨基酸？,三个碱基编码一个氨基酸， A U C G 最多能决定几个氨基酸？,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，指出三个碱基编码一个氨基酸的设想。,遗传密码阅读方式的探索,请同学唱一下这段123123123123,即使同一个碱基序列，不同的阅读方式解读出来的含义会完全不同。,我们的遗传密码，是不是也需要以三个碱基为1个阅读单位依次阅读呢？ 或者是以重叠的阅读方式，三个碱基三个碱基的读取呢？,遗

3、传密码阅读方式的探索,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,O-O-O-O,遗传密码阅读方式-非重叠,遗传密码阅读方式-非重叠（替换）,O-O-O-O,遗传密码阅读方式-非重叠（插入一个）,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,O-O-O-O,遗传密码阅读方式-非重叠（插入两个）,GGTAATCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,GG

4、TAATCGCACGCT,O-O-O-O,遗传密码阅读方式-非重叠（插入三个）,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,O-O-O-O-O,思考与讨论1:,遗传密码阅读方式-非重叠时，改变一个碱基和增添、删除三个碱基时对蛋白质的影响最小。,遗传密码阅读方式-非重叠时，增添、删除一个或两碱基时对蛋白质的影响很大，导致变化处的每一个氨基酸发生改变。,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,遗

5、传密码阅读方式-重叠,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,O-O-O-O-O-O-O-O-O-O,O-O-O-O,GGTTCGCACGCT,GGATCGCACGCT,GGATCGCACGCT,GGATCGCACGCT,GGATCGCACGCT,遗传密码阅读方式-重叠（替换）,GGATCGCACGCT,GGATCGCACGCT,GGATCGCACGCT,GGATCGCACGCT,GGATCGCACGCT,GGATCGCACGCT,O-O-O-O-O-O-O-O-O-O,GGTA

6、TCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,遗传密码阅读方式-重叠（插入一个）,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,GGTATCGCACGCT,O-O-O-O-O-O-O-O-O-O-O,GGTATCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,GGTTCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,遗传密码阅读方式-重叠（插入两个）,GGTAA

7、TCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,O-O-O-O-O-O-O-O-O-O-O-O,GGTAATCGCACGCT,GGTAATCGCACGCT,遗传密码阅读方式-重叠（插入三个）,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,GGTAAATCGCACGCT,O-O-O-O-O-O-O-O-O-O-O-O-O,思考与

8、讨论2:,遗传密码阅读方式-重叠时，改变一个碱基和增添一个碱基时对蛋白质的影响最小，只影响三个氨基酸，其它氨基酸不受影响。,遗传密码阅读方式-重叠时，增添、删除碱基越多，影响的氨基酸个数越多，对蛋白质的影响很大。,到底是哪种情况呢？,克里克的实验（遗传密码子是三个一组非重叠的验证的证据）,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。 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。,为什么会这样呢？,这只能解释为：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。,类比推理,THE FAT CA

9、T EAT HTE BIG RAT,THA FAT CAT EAT HTE BIG RAT,THE AFA TCA TEA THT EBI GRA T,THE AAA FAT CAT EAT HTE BIG RAT,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

10、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，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。,小结,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。 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

11、无细胞系统进行体外合成破译了第一个遗传密码。 1969年科学家们破译了全部的密码。,我们注意整个破译过程中科学家思维的变化，伽莫夫通过数学的排列组合的计算来推测密码子是由三个碱基组成的，克里克则是巧妙地设计实验，使DNA增加或减少碱基的方法从实验上证明了伽莫夫的三联体密码子的推测，由理论走向实验，为密码子的破译迈出重要的一步。而尼伦伯格的实验则更富有创新性，他建立巧妙的无细胞系统进行体外蛋白质合成，成功地破译了第一个密码子，随后的方法不断创新最终破译了所有的密码子。他的贡献不仅仅在于对遗传密码的破译，更重要的也在对生物研究方法上开启了新的思维方式。,小结,归结起来，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奖时说的：一个善于捕捉细节的人才是能领略事物真谛的人。,练习,（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在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基对 B在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基对 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,C,（2）最早提出3个碱基编码一个氨基酸的科学