遗传密码
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印度有机化学和生物化学家
1922年1月9日生于印度旁遮普邦瑞 普尔的一个小村庄（现属巴基斯坦） 1943年毕业于旁遮普大学，1945年 又获该校硕士学位 1948年获英国利物浦大学博士学位 1952年受聘去加拿大的哥伦比亚大 学领导一个有机化学研究小组 1959年合成了非常重要的一种物 质—辅酶A，因而名驰国际 1966年加入美国籍
结论： 至少三个碱基决定一个氨基酸
Francis Crickhe 和Sydney Brenner: １．遗传密码是从基因内一个固定位置按顺序解读的
２．遗传密码是三联体的
genetic codons are successive triplets
Altered amino acid sequences
Composition of triplets coding for certain amino acids were assigned by using copolymer RNAs to guide in vitro protein synthesis.
Khorana H.G.(1922- )
研究历程
khorana等利用有机化学和酶法制备了 已知序列的核苷酸重复序列，以此多聚核苷 酸作模板，在体外进行蛋白质合成，发现可 以生成3种重复的多肽链.经与核糖体结合技 术所得结果相比较,可确定那种三联体是什 么蛋白质的密码子.
重复核苷酸聚合物的翻译
Genetic studies by Crick et al using bacteriophage T4
Marshall W. Nirenberg (1927-)
1927年4年10日生于纽约市 1939年全家迁往佛罗里达州的奥兰多 1948年获盖恩斯维尔的佛罗里达大学 的理学士学位 1952年获该校动物学理科硕士学位 1959年，他开始研究与DNA，RNA和蛋 白质有关的生物化学过程 1959年，他开始研究与DNA，RNA和蛋 白质有关的生物化学过程
• １．大的RNA分子水解，生成短的片段 • ２．鉴定短的RNA片段中核甘酸种类和排 列顺序
Holley得到大量纯度高的酵母丙氨酸 tRNA,用高纯度的丙氨酸tRNA研究出其全 部结构
tRNA三叶草式的二级结构
tRNA的倒L型三级结构
遗传密码的研究历程
１９５４年，物理学家Gamov G 首先对遗传 密码进行探讨
大千世界五彩缤纷 生命以不同的形式展现各自的风采
Established the chemical structure of tRNA
Devised methods to synthesize RNAs with defined sequences
Established the in vitro system for revealing the genetic codes
Holley等人对tRNA的研究
• 在研究蛋白质合成的过程中，他发现 了丙氨酸运转RNA。以后10年，他的 工作一直围绕着该RNA进行，首先是 集中全力去分离该RNA，然后测定该 RNA的结构。
由于 tRNA 是核苷酸中分子量最小，结构最 简单的一种，因此他首先选中了核糖核酸
１９５７年，他从大鼠肝脏制备的匀浆 中，分离和鉴定了不同氨基酸tRNA ，并发 现所有的氨基酸首先要和腺苷三磷酸结合， 形成活化的氨基酸后，才能与相应的tRNA结 合
UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU Phe- Phe- Phe- Phe- Phe- Phe- Phe CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC Pro-Pro-Pro-Pro-Pro-Pro-Pro-Pro-Pro
为 什 么 不 用 鸟 嘌 呤 核 糖 核 苷 酸？
２ 接着，他们将人工 合成的密码子（核苷酸 三连体）固定在核糖体 上，然后和氨酰tRNA一 起温育，这个人工密码 子便会像天然的mRNA一 样“捞起”介质中与之 配对的 tRNA及其携带的 氨基酸 Cellulose nitrate filter （硝酸纤维素滤膜）
tRNA研究历程:
1958年 Francis Crick提出假说：
存在着一个与核酸和氨基酸都能相互作用的适配器 (adaptor)
他认为至少存在２０个适配器
1964年
Holley最早确定tRNA结构
Holley R.W.(1922-1993)
美国生物化学和分子生物学家
1922年1月28日 生于美国伊利诺伊州的厄本纳城 1942年以优异成绩毕业于伊利诺伊大学 1947年在康内尔大学获有机化学博士学位 1957年起开始研究细胞蛋白质和核酸分析及其合 成方面 • 其他主要成就： • 分离青霉素结晶 • 首先合成苄基青霉素 • 分析植物生长素吲哚乙酸 • 首先合成组氨酰肽
64种三联体都已合成，其中５０种以上都可得到确切结果
Amino acid sequence studies of tobacco mosaic virus （烟草花叶病毒） mutants and abnormal hemoglobins showed that alterations usually affected only one single amino acid: genetic codes are nonoverlapping.
尼伦伯格的研究历程： １ 尼伦伯格首先用大肠杆菌无细胞体系合成
了一条全部由尿嘧啶核苷酸（U）组成的多核 苷酸链，即UUUU-------合成了苯丙氨酸
与苯丙氨酸对应的遗传密码是UUU
核苷酸同聚物的翻译 均聚腺嘌呤核甘酸 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
Lys-Lys-Lys-Lys-Lys-Lys-Lys-Lys-Lys
他应用重组实验从酵母提纯并浓缩500 倍的活化氨基酸，让它与相应微量tRNA结 合，发现结合灵敏，此实验意义重大
氨基酸结合核糖体的研究
氨基酸 Leu Asp
tRNA
mRNA
GAA CUU
CUA GAU
Leabharlann Baidu
１９６３年Holley从１００磅酵母中提取出６５克 tRNA,后设计两个实验分析核甘酸种类和排列顺序
1922年1月9日生于印度旁遮普邦瑞 普尔的一个小村庄（现属巴基斯坦） 1943年毕业于旁遮普大学，1945年 又获该校硕士学位 1948年获英国利物浦大学博士学位 1952年受聘去加拿大的哥伦比亚大 学领导一个有机化学研究小组 1959年合成了非常重要的一种物 质—辅酶A，因而名驰国际 1966年加入美国籍
结论： 至少三个碱基决定一个氨基酸
Francis Crickhe 和Sydney Brenner: １．遗传密码是从基因内一个固定位置按顺序解读的
２．遗传密码是三联体的
genetic codons are successive triplets
Altered amino acid sequences
Composition of triplets coding for certain amino acids were assigned by using copolymer RNAs to guide in vitro protein synthesis.
Khorana H.G.(1922- )
研究历程
khorana等利用有机化学和酶法制备了 已知序列的核苷酸重复序列，以此多聚核苷 酸作模板，在体外进行蛋白质合成，发现可 以生成3种重复的多肽链.经与核糖体结合技 术所得结果相比较,可确定那种三联体是什 么蛋白质的密码子.
重复核苷酸聚合物的翻译
Genetic studies by Crick et al using bacteriophage T4
Marshall W. Nirenberg (1927-)
1927年4年10日生于纽约市 1939年全家迁往佛罗里达州的奥兰多 1948年获盖恩斯维尔的佛罗里达大学 的理学士学位 1952年获该校动物学理科硕士学位 1959年，他开始研究与DNA，RNA和蛋 白质有关的生物化学过程 1959年，他开始研究与DNA，RNA和蛋 白质有关的生物化学过程
• １．大的RNA分子水解，生成短的片段 • ２．鉴定短的RNA片段中核甘酸种类和排 列顺序
Holley得到大量纯度高的酵母丙氨酸 tRNA,用高纯度的丙氨酸tRNA研究出其全 部结构
tRNA三叶草式的二级结构
tRNA的倒L型三级结构
遗传密码的研究历程
１９５４年，物理学家Gamov G 首先对遗传 密码进行探讨
大千世界五彩缤纷 生命以不同的形式展现各自的风采
Established the chemical structure of tRNA
Devised methods to synthesize RNAs with defined sequences
Established the in vitro system for revealing the genetic codes
Holley等人对tRNA的研究
• 在研究蛋白质合成的过程中，他发现 了丙氨酸运转RNA。以后10年，他的 工作一直围绕着该RNA进行，首先是 集中全力去分离该RNA，然后测定该 RNA的结构。
由于 tRNA 是核苷酸中分子量最小，结构最 简单的一种，因此他首先选中了核糖核酸
１９５７年，他从大鼠肝脏制备的匀浆 中，分离和鉴定了不同氨基酸tRNA ，并发 现所有的氨基酸首先要和腺苷三磷酸结合， 形成活化的氨基酸后，才能与相应的tRNA结 合
UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU Phe- Phe- Phe- Phe- Phe- Phe- Phe CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC Pro-Pro-Pro-Pro-Pro-Pro-Pro-Pro-Pro
为 什 么 不 用 鸟 嘌 呤 核 糖 核 苷 酸？
２ 接着，他们将人工 合成的密码子（核苷酸 三连体）固定在核糖体 上，然后和氨酰tRNA一 起温育，这个人工密码 子便会像天然的mRNA一 样“捞起”介质中与之 配对的 tRNA及其携带的 氨基酸 Cellulose nitrate filter （硝酸纤维素滤膜）
tRNA研究历程:
1958年 Francis Crick提出假说：
存在着一个与核酸和氨基酸都能相互作用的适配器 (adaptor)
他认为至少存在２０个适配器
1964年
Holley最早确定tRNA结构
Holley R.W.(1922-1993)
美国生物化学和分子生物学家
1922年1月28日 生于美国伊利诺伊州的厄本纳城 1942年以优异成绩毕业于伊利诺伊大学 1947年在康内尔大学获有机化学博士学位 1957年起开始研究细胞蛋白质和核酸分析及其合 成方面 • 其他主要成就： • 分离青霉素结晶 • 首先合成苄基青霉素 • 分析植物生长素吲哚乙酸 • 首先合成组氨酰肽
64种三联体都已合成，其中５０种以上都可得到确切结果
Amino acid sequence studies of tobacco mosaic virus （烟草花叶病毒） mutants and abnormal hemoglobins showed that alterations usually affected only one single amino acid: genetic codes are nonoverlapping.
尼伦伯格的研究历程： １ 尼伦伯格首先用大肠杆菌无细胞体系合成
了一条全部由尿嘧啶核苷酸（U）组成的多核 苷酸链，即UUUU-------合成了苯丙氨酸
与苯丙氨酸对应的遗传密码是UUU
核苷酸同聚物的翻译 均聚腺嘌呤核甘酸 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
Lys-Lys-Lys-Lys-Lys-Lys-Lys-Lys-Lys
他应用重组实验从酵母提纯并浓缩500 倍的活化氨基酸，让它与相应微量tRNA结 合，发现结合灵敏，此实验意义重大
氨基酸结合核糖体的研究
氨基酸 Leu Asp
tRNA
mRNA
GAA CUU
CUA GAU
Leabharlann Baidu
１９６３年Holley从１００磅酵母中提取出６５克 tRNA,后设计两个实验分析核甘酸种类和排列顺序