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第四章第3节遗传密码子的破译选学ppt课件.ppt

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    • 第第4 4章章 基因的表达基因的表达第第3 3节节 遗传密码的破译遗传密码的破译 Where are genes located --··/--·/·-- (在(在DNA上) 研究的背景研究的背景薛定谔薛定谔预测遗传密码的形式预测遗传密码的形式 19441944年,物理学家年,物理学家薛定谔薛定谔发表发表《《什么是生命什么是生命》》,,预言预言预言预言::染色体是由一些同分异构的单染色体是由一些同分异构的单体分子连续所组成他认为体分子连续所组成他认为遗遗传物质是一种信息分子传物质是一种信息分子,相当,相当于于莫尔斯电码莫尔斯电码的两个符号:的两个符号:““· ”· ”、、““—”—”,通过排列,通过排列组合来储存遗传信息组合来储存遗传信息 研究的背景研究的背景沃森沃森和和克里克克里克双螺旋模型建立双螺旋模型建立 19531953年双螺旋模型建立,破译遗传密码势在必年双螺旋模型建立,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对于遗传密码来说,最简单的破译方法是将DNADNA或或mRNAmRNA顺序和多肽比较。

      但和一般破译密码不顺序和多肽比较但和一般破译密码不同的是,遗传信息的译文同的是,遗传信息的译文————肽链上氨基酸的顺序肽链上氨基酸的顺序是已知的,未知的是遗传密码是已知的,未知的是遗传密码 19541954年,科普作家年,科普作家伽莫夫伽莫夫在在《《NatureNature》》上首次上首次发表了遗传密码的理论研究文章,指出发表了遗传密码的理论研究文章,指出三个碱基编三个碱基编码一个氨基酸码一个氨基酸 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?还是非重叠方式阅读呢? 这两种阅读方式会有什这两种阅读方式会有什么不同吗?么不同吗? 1 1、当图中、当图中DNADNA的第三个碱基(的第三个碱基(T T)发生改变时,如果)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?果密码是重叠的,又将产生怎样的影响?密码是非重叠的:密码是非重叠的:密码是重叠的:密码是重叠的: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 1 1个氨基酸,个氨基酸,3 3个氨基酸。

      个氨基酸 2 2、当图中、当图中DNADNA的第三个碱基(的第三个碱基(T T)后插入一个碱基)后插入一个碱基A A时,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?如果密码是重叠的,又将产生怎样的影响?如果插入入2 2个、个、3 3个碱基呢?个碱基呢? 密码是非重叠的密码是非重叠的, ,插入插入1 1或或2 2个碱基:影响后面所有个碱基:影响后面所有的氨基酸(的氨基酸(无法产生正常功能的蛋白质无法产生正常功能的蛋白质)) ,插入,插入3 3个个碱基将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸碱基将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸如果插入如果插入1 1个碱基,个碱基,3 3个氨基酸,多肽比原正常多肽多个氨基酸,多肽比原正常多肽多1 1个氨基酸个氨基酸如果插入如果插入2 2个碱基:个碱基:4 4个氨基酸,多肽比原正常多肽多个氨基酸,多肽比原正常多肽多2 2个氨基酸个氨基酸如果插入如果插入3 3个碱基:个碱基:5 5个氨基酸,多肽比原正常多肽多个氨基酸,多肽比原正常多肽多3 3个氨基酸个氨基酸密码是重叠的:密码是重叠的: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 19571957年年布雷内布雷内((Brenner.SBrenner.S))通过蛋白质的氨基酸顺通过蛋白质的氨基酸顺序分析,发现:不存在氨基酸的序分析,发现:不存在氨基酸的邻位限制作用邻位限制作用,,否定否定了遗传密码了遗传密码重叠阅读重叠阅读的可能性。

      的可能性 同时人们也发现在镰刀形细胞中,血红蛋白中仅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遗传密码的试拼与阅读方式的探索 正常正常异常异常……--脯氨酸脯氨酸--谷氨酸谷氨酸--谷氨酸谷氨酸—…—… ……--脯氨酸脯氨酸--缬氨酸缬氨酸--谷氨酸谷氨酸 —…—… 遗传密码子的验证遗传密码子的验证克里克克里克证明三联体密码子证明三联体密码子 19611961年,年,克里克克里克用原黄素处理用原黄素处理T T4 4噬菌体噬菌体DNADNA上的上的基因,使基因,使DNADNA脱落脱落或或插入插入单个碱基引起移码突变,获单个碱基引起移码突变,获得一系列的突变得一系列的突变T T4 4噬菌体 他们发现:加入或减少他们发现:加入或减少1 1个个或或2 2个碱基个碱基所引起噬所引起噬菌体突变,都菌体突变,都无法翻译出正常功能的蛋白质无法翻译出正常功能的蛋白质,而加,而加入或减少入或减少3 3个碱基个碱基时,却翻译出时,却翻译出多多1 1个个或或少少1 1个氨基酸个氨基酸的蛋白质的蛋白质,这说明什么?,这说明什么? 从从实验实验上证明了上证明了伽莫夫伽莫夫的的三联体密码子三联体密码子的推测。

      的推测 遗传密码从一个固定的起点开始,以非重叠的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方式阅读,编码之间没有分隔符 遗传密码对应规则的发现遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太尼伦伯格和马太 1961-19621961-1962年,年,尼伦伯格尼伦伯格((M.W.NirenbergM.W.Nirenberg,,19271927~)~)和和马太马太((H.MatthaeiH.Matthaei))进行细胞体外蛋白质合成实验,成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功地破译第一个遗传密码:: 实验过程:实验过程:1 1、每个试管中分别加入一种氨基酸;、每个试管中分别加入一种氨基酸;2 2、每个试管中分别加入除去了、每个试管中分别加入除去了DNADNA和和mRNAmRNA的细胞提取液;的细胞提取液;3 3、每个试管中分别加入人工合成的、每个试管中分别加入人工合成的RNARNA多聚尿嘧啶核苷酸;多聚尿嘧啶核苷酸;结果结果::加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链;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:结果说明: 多聚尿嘧啶核苷酸多聚尿嘧啶核苷酸导致了导致了多聚苯丙氨酸多聚苯丙氨酸的合成,而的合成,而多多聚尿嘧啶聚尿嘧啶的碱基序列是由的碱基序列是由多个尿嘧啶多个尿嘧啶组成的组成的((UUUUUU······UUUUUU······),可见),可见尿嘧啶尿嘧啶的的碱基序列编码碱基序列编码由由苯苯丙氨酸丙氨酸组成的肽链;组成的肽链; 苯丙氨酸--苯丙氨酸--UUU.UUU.遗传密码对应规则的发现遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太尼伦伯格和马太 小结小结 薛定谔富有远见卓识的大胆想象薛定谔富有远见卓识的大胆想象预测遗传密码的预测遗传密码的形式形式 伽莫夫通过数学的排列组合伽莫夫通过数学的排列组合推测密码子由三个碱推测密码子由三个碱基组成基组成 克里克巧妙地设计实验,利用原黄素处理噬菌体,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,从使基因中的碱基脱落或插入,从实验上证明了伽莫夫实验上证明了伽莫夫的三联体密码子的三联体密码子的推测。

      的推测 尼伦伯格富有创新性的实验,尼伦伯格富有创新性的实验,建立巧妙的无细胞建立巧妙的无细胞系统系统进行体外蛋白质合成,成功进行体外蛋白质合成,成功破译了第一个密码子破译了第一个密码子 1.1.在下列基因的改变中,合成出具有正常功能蛋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:(白质的可能性最大的是:( ))A A.在基因的碱基序列中删除或增加一个碱基.在基因的碱基序列中删除或增加一个碱基 B B.在基因的碱基序列中删除或增加二个碱基.在基因的碱基序列中删除或增加二个碱基C C.在基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对.在基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对D D.在基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对.在基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对课堂反馈课堂反馈C C2.2.最早提出最早提出3 3个碱基编码一个氨基酸的科学家和首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:(次用实验的方法加以证明的科学家分别是:( ))A A.克里克、伽莫夫.克里克、伽莫夫 B B.克里克、沃森式化.克里克、沃森式化 C C.摩尔根、尼伦伯格.摩尔根、尼伦伯格 D D.伽莫夫、克里克.伽莫夫、克里克D D 。

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