遗传密码的破译PPT课件
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16
将多核苷酸链分裂为几个小片段，然 后确定小片段在RNA分子中的次序，从 而重建原先的核苷酸序列。
17
1968年，霍利、霍拉纳、尼伦伯 格因对遗传密码的解释及其在蛋白 质合成中功能的揭示而共同获得诺 贝尔奖。
18
请认真阅读密码子表，分析回答下列问题，总结遗传 密码的特点。
1、在mRNA上两个密码子之间有无核苷酸隔开？ 2、一个氨基酸具有1个、2个还是2个以上的密码子？ 3、密码子都决定氨基酸吗？ 4、将人的胰岛素基因导入大肠杆菌，控制合成了人的胰岛
14
实验思想和推理思维的完美结合
当重复序列为（UC）n 时，组成的重复RNA无 论怎么阅读，只可能是UCU-CUC，翻译的多肽 也是由丝氨酸和亮氨酸之间排列的序列。
当重复序列为(UUC)n时，无论怎么阅读，都 只产生三种多聚氨基酸，即丝,亮和苯丙。
再看第三行重复序列（UUAC）n，无论怎么读 法，只会是四个密码子的循环；UUA－CUU－ ACU－UAC，但合成的肽链中氨基酸三种，－ 亮-亮-苏-酪 。
遗传密码的破译
1
DNA
mRNA
蛋白质
2
3
mRNA是怎样把其中的碱基序列转化为 蛋白质中相应氨基酸排列次序的？ mRNA的碱基与氨基酸之间是如何对应的？
4
mRNA只有4种碱基，而组成蛋白质的氨基酸有20种，这 四种碱基是怎么决定蛋白质的20种氨基酸的呢？ 假设： 1个碱基决定一个氨基酸，情形如何？ 2个碱基决定一个氨基酸，情形如何？ 3个碱基决定一个氨基酸，情形如何？ 4个碱基决定一个氨基酸，情形如何？
10
2019/11/7
11
尼伦伯格(Nirenberg)的新突破 －－三联体结合实验
原理： （1）tRNA和氨基酸及三联体的结合是特异的； （2）上述结合的复合体大分子是不能通过硝酸
纤维滤膜（NC）的微孔，而tRNA-氨基酸的 复合体是可以通过的。
12
先发现当简单的特定的核苷酸加入到 E.coli的核糖体上时，它们并不促使蛋白 质的合成，而引起了特定的tRNA及其携带 的氨基酸结合到核糖体上，形成大的复合 体。因此他们每次在无细胞系统中仅加一 种已知序列的三联体RNA（如ACA），同时 在氨基酸中只用14C标记一种氨基酸（如丝 氨酸）。若ACA进入核糖体后，与其结合 tRNA上携带的不是所标记的丝氨酸，那么 tRNA和丝氨酸就会从NC上透过，所以通过 测定透过NC的tRNA-aa 复合体是否带有标 记，就可判定结果。
5
克里克T4噬菌体实验
上世纪50～60年代，DNA分子结构的发现者 克里克研究表明：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；增加或删除两个碱基，也不 能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或 者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能 的蛋白质。
6பைடு நூலகம்
THE FAT CAT ATE THE BIG RAT
素，说明什么？
19
2019/11/7
20
你能分析吗？ 15
霍利（Holley)的贡献
什么是细胞内翻译遗传密码的机制？霍利着手解 决这个问题并取得了成功。有一类特别的核酸， 称为转运RNA，霍利就是转运RNA的发现者之一。 转运RNA能读出遗传密码，并将它翻译成蛋白质字 母系统。经过多年工作，霍利成功地制备了一种 纯的转运RNA，最后于1965年搞清其准确的化学结 构。霍利的工作表明，有生物学活性的核酸的化 学结构首次得到完全测定。
试着插入或删去其中的一个、两个、三 个字母，看后面的语意会有什么变化？
类比推理即可得知：“出现上述现象的原因是，信使 RNA上的每三个碱基决定一个氨基酸”。
7
尼伦伯格(Nirenberg)和马太的大肠杆菌实验
1961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的 破碎细胞溶液，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，其中 含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。 利用这个实验系统，尼伦伯格和马太设计了 一个巧妙的实验，破译了第一个遗传密码， 即UUU-苯丙氨酸。
苯丙氨酸（UUU）：半胱氨酸（UGU）＝ 5：1 苯丙氨酸（UUU）：缬氨酸（GUU） ＝ 5：1 苯丙氨酸（UUU）：甘氨酸（GGU） ＝24：1 苯丙氨酸的密码子是已知的，由3个U组成。那么半胱氨酸一
定是由2个U，1个G组成；缬氨酸同样如此；甘氨酸应是由 一个U两个G组成。结果搞清了各种氨基酸的碱基组成，但 是无法判断其具体序列。
如果是你，如何设计实验破译遗传密码？
8
上述方法只能破译AAA是赖氨酸的密码子，CCC是 脯氨酸的密码子，GGG是甘氨酸的密码子，UUU是 苯丙氨酸的密码子。只能确定4种氨基酸的遗传密码， 所以密码子中肯定还有2种或3种碱基组合的情况。
9
由于当时还未分离RNA pol酶，无法按设计的模板来合成 RNA，但除了UUU,CCC,AAA,GGG以外，还必须破译其它的密 码，Nirenberg又想出了一种新的方法，就是按一定的碱 基比例来合成RNA。比如在底物中加5份的UDP和1份的GDP， 碱基比为U：G＝5：1，它们能组成的三联体不外乎8种： UUU，UUG，UGU，GUU，GGG，GGU，GUG，UGG。U和G将随机 地加入到三联体中，这样按比例各个位置上进入U和G 的 概率不同，如UUU：UGG＝（555）：（511）＝25：1； 同理UUU：UUG＝5：1，根据这样的推测，在无细胞系统中 以这种比例合成的mRNA产生的氨基酸的比例也应是相应的， 这样可以推测出密码子的组成。如氨基酸测定结果：
13
霍拉纳（Khorana)的RNA重复序列翻译实验
1966年科学家霍拉纳发明了一种新的RNA合 成方法，通过这种方法合成的RNA可以是2 个、3个或4个碱基为单位的重复序列，例 如:将A、C两种核苷酸缩合为 ACACACACAC……长链，以它作人工信使进 行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和 组氨酸的多聚体，说明苏氨酸的密码子可 能是ACA，也可能是CAC；同样，组氨酸的 密码子可能是CAC，也可能是ACA。
将多核苷酸链分裂为几个小片段，然 后确定小片段在RNA分子中的次序，从 而重建原先的核苷酸序列。
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1968年，霍利、霍拉纳、尼伦伯 格因对遗传密码的解释及其在蛋白 质合成中功能的揭示而共同获得诺 贝尔奖。
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请认真阅读密码子表，分析回答下列问题，总结遗传 密码的特点。
1、在mRNA上两个密码子之间有无核苷酸隔开？ 2、一个氨基酸具有1个、2个还是2个以上的密码子？ 3、密码子都决定氨基酸吗？ 4、将人的胰岛素基因导入大肠杆菌，控制合成了人的胰岛
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实验思想和推理思维的完美结合
当重复序列为（UC）n 时，组成的重复RNA无 论怎么阅读，只可能是UCU-CUC，翻译的多肽 也是由丝氨酸和亮氨酸之间排列的序列。
当重复序列为(UUC)n时，无论怎么阅读，都 只产生三种多聚氨基酸，即丝,亮和苯丙。
再看第三行重复序列（UUAC）n，无论怎么读 法，只会是四个密码子的循环；UUA－CUU－ ACU－UAC，但合成的肽链中氨基酸三种，－ 亮-亮-苏-酪 。
遗传密码的破译
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DNA
mRNA
蛋白质
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mRNA是怎样把其中的碱基序列转化为 蛋白质中相应氨基酸排列次序的？ mRNA的碱基与氨基酸之间是如何对应的？
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mRNA只有4种碱基，而组成蛋白质的氨基酸有20种，这 四种碱基是怎么决定蛋白质的20种氨基酸的呢？ 假设： 1个碱基决定一个氨基酸，情形如何？ 2个碱基决定一个氨基酸，情形如何？ 3个碱基决定一个氨基酸，情形如何？ 4个碱基决定一个氨基酸，情形如何？
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尼伦伯格(Nirenberg)的新突破 －－三联体结合实验
原理： （1）tRNA和氨基酸及三联体的结合是特异的； （2）上述结合的复合体大分子是不能通过硝酸
纤维滤膜（NC）的微孔，而tRNA-氨基酸的 复合体是可以通过的。
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先发现当简单的特定的核苷酸加入到 E.coli的核糖体上时，它们并不促使蛋白 质的合成，而引起了特定的tRNA及其携带 的氨基酸结合到核糖体上，形成大的复合 体。因此他们每次在无细胞系统中仅加一 种已知序列的三联体RNA（如ACA），同时 在氨基酸中只用14C标记一种氨基酸（如丝 氨酸）。若ACA进入核糖体后，与其结合 tRNA上携带的不是所标记的丝氨酸，那么 tRNA和丝氨酸就会从NC上透过，所以通过 测定透过NC的tRNA-aa 复合体是否带有标 记，就可判定结果。
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克里克T4噬菌体实验
上世纪50～60年代，DNA分子结构的发现者 克里克研究表明：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；增加或删除两个碱基，也不 能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或 者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能 的蛋白质。
6பைடு நூலகம்
THE FAT CAT ATE THE BIG RAT
素，说明什么？
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2019/11/7
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你能分析吗？ 15
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什么是细胞内翻译遗传密码的机制？霍利着手解 决这个问题并取得了成功。有一类特别的核酸， 称为转运RNA，霍利就是转运RNA的发现者之一。 转运RNA能读出遗传密码，并将它翻译成蛋白质字 母系统。经过多年工作，霍利成功地制备了一种 纯的转运RNA，最后于1965年搞清其准确的化学结 构。霍利的工作表明，有生物学活性的核酸的化 学结构首次得到完全测定。
试着插入或删去其中的一个、两个、三 个字母，看后面的语意会有什么变化？
类比推理即可得知：“出现上述现象的原因是，信使 RNA上的每三个碱基决定一个氨基酸”。
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尼伦伯格(Nirenberg)和马太的大肠杆菌实验
1961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的 破碎细胞溶液，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，其中 含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。 利用这个实验系统，尼伦伯格和马太设计了 一个巧妙的实验，破译了第一个遗传密码， 即UUU-苯丙氨酸。
苯丙氨酸（UUU）：半胱氨酸（UGU）＝ 5：1 苯丙氨酸（UUU）：缬氨酸（GUU） ＝ 5：1 苯丙氨酸（UUU）：甘氨酸（GGU） ＝24：1 苯丙氨酸的密码子是已知的，由3个U组成。那么半胱氨酸一
定是由2个U，1个G组成；缬氨酸同样如此；甘氨酸应是由 一个U两个G组成。结果搞清了各种氨基酸的碱基组成，但 是无法判断其具体序列。
如果是你，如何设计实验破译遗传密码？
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上述方法只能破译AAA是赖氨酸的密码子，CCC是 脯氨酸的密码子，GGG是甘氨酸的密码子，UUU是 苯丙氨酸的密码子。只能确定4种氨基酸的遗传密码， 所以密码子中肯定还有2种或3种碱基组合的情况。
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由于当时还未分离RNA pol酶，无法按设计的模板来合成 RNA，但除了UUU,CCC,AAA,GGG以外，还必须破译其它的密 码，Nirenberg又想出了一种新的方法，就是按一定的碱 基比例来合成RNA。比如在底物中加5份的UDP和1份的GDP， 碱基比为U：G＝5：1，它们能组成的三联体不外乎8种： UUU，UUG，UGU，GUU，GGG，GGU，GUG，UGG。U和G将随机 地加入到三联体中，这样按比例各个位置上进入U和G 的 概率不同，如UUU：UGG＝（555）：（511）＝25：1； 同理UUU：UUG＝5：1，根据这样的推测，在无细胞系统中 以这种比例合成的mRNA产生的氨基酸的比例也应是相应的， 这样可以推测出密码子的组成。如氨基酸测定结果：
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霍拉纳（Khorana)的RNA重复序列翻译实验
1966年科学家霍拉纳发明了一种新的RNA合 成方法，通过这种方法合成的RNA可以是2 个、3个或4个碱基为单位的重复序列，例 如:将A、C两种核苷酸缩合为 ACACACACAC……长链，以它作人工信使进 行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和 组氨酸的多聚体，说明苏氨酸的密码子可 能是ACA，也可能是CAC；同样，组氨酸的 密码子可能是CAC，也可能是ACA。