第3節(jié)　遺傳密碼的破譯（選學(xué)） (5).pptx

1、第4章 基因的表達(dá)第3節(jié) 遺傳密碼的破譯(選學(xué)),問題探討,核酸中的堿基序列就是遺傳信息，翻譯是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列，那堿基序列與氨基酸序列是如何對應(yīng)的呢？,探索歷程,1、1866年，孟德爾提出遺傳定律。 2、1883年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)馬蛔蟲配中的染色體數(shù)目只有體細(xì)胞中的一半。 3、1890年，科學(xué)家確認(rèn)了減數(shù)分裂產(chǎn)生配子。 4、1891年，科學(xué)家描述了減數(shù)分裂的全過程。 5、1902年，鮑維豐(T.Boveri)和1903年薩頓(W.Sutton)在研究減數(shù)分裂時，發(fā)現(xiàn)遺傳因子的行為與染色體行為呈平行關(guān)系，提出染色體是遺傳因子載體，可說是染色體遺傳學(xué)說的初步論證。 6、

2、1909年的約翰遜(W.Johannsen)稱孟德爾假定的“遺傳因子”為“基因”，并明確區(qū)別基因型和表型。 7、1909年，詹森斯 (F.A.Janssen)觀察到染色體在減數(shù)分裂時呈交叉現(xiàn)象，為解釋基因連鎖現(xiàn)象提供了基礎(chǔ)。 8、1909年，摩爾根(T.H.Morgan,1866-1945)開始對果蠅迸行實驗遺傳學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)了伴性遺傳的規(guī)律。他和他的學(xué)生還發(fā)現(xiàn)了連鎖、交換和不分離規(guī)律等。并進一步證明基因在染色體上呈直線排列，從而發(fā)展了染色體遺傳學(xué)說。 1926年摩爾根提出基因?qū)W說，發(fā)表基因論,9、 20世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。 10、1928年格里菲思的肺炎雙球

3、菌實驗。 11、1940年艾弗里用純化因子研究肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化的實驗。 12、1941年提出了一個基因一種酶的假說。一個基因一種酶假說暗示了基因的作用 是指導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的最后構(gòu)型，從而決定其特異性。 13、1944年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命一書中就大膽地預(yù)言，遺傳物質(zhì)是一種信息分子，可能類似作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個符號：“ ”、“”，通過排列組合來儲存遺傳信息。 14、1952年赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗。確認(rèn)DNA是遺傳物質(zhì)。 15、1953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。 16、1957年提出一個中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，也可以從DN

4、A流向RNA， 進而流向蛋白質(zhì)。 17、1958年科學(xué)家以大腸桿菌為實驗材料，證實了DNA的半保留復(fù)制。 18、1961年克里克等證明了他于1958年提出的關(guān)于遺傳三聯(lián)密碼的推測，1969年 Nirenberg 等解譯出全部遺傳密碼。 19、60年代，闡明mRNA、tRNA 及核糖體的功能、蛋白質(zhì)生物合成的過程。,探索歷程,1941年比德爾（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum ）的工作則強有力地證明了基因突變引起了酶的改變，而且每一種基因一定控制著一種特定酶的合成，從而提出了一個基因一種酶的假說。人們逐步地認(rèn)識到基因和蛋白的關(guān)系。 “中心法則”提出后更為明確地指指出了遺傳信息傳遞的方向

5、，總體上來說是從DNARNA蛋白質(zhì)。那DNA和蛋白質(zhì)之間究竟是什么關(guān)系？或者說DNA是如何決定蛋白質(zhì)？這個有趣而深奧的問題在五十年代末就開始引起了一批研究者的極大興趣。 1944年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命一書中就大膽地預(yù)言，染色體是由一些同分異構(gòu)的單體分子連續(xù)所組成。這種連續(xù)體的精確性組成了遺傳密碼。他認(rèn)為遺傳物質(zhì)是一種信息分子，同分異構(gòu)單體可能作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個符號：“ ”、“”，通過排列組合來儲存遺傳信息。,資料1,莫爾斯電報,字碼:A: B: C: D: E: F: G: H: I: J: K: L: M: N: O: P: Q: R: S: T: U: V: W

6、: X: Y: Z: ?: /: : 數(shù)碼(長碼):1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 0: ,資料2,1944年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命一書，而當(dāng)時遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是尚未明確的，十年后DNA雙螺旋模型才得以建立，在這樣的背景下能將遺傳信息設(shè)想成一種電碼式的遺傳密碼形式，實在是一種超越時代的遠(yuǎn)見卓識。,到1953年雙螺旋模型的建立，給予科學(xué)家們以很大的激勵。破譯遺傳密碼也就成了勢在必行的工作。,遺傳密碼的試拼與閱讀方式的探索,1954年科普作家伽莫夫G.Gamor對破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。他以著有奇異王國的湯姆金斯等優(yōu)秀的科學(xué)幻想作品而著稱，具有豐富的想象力，但

7、他不是一位實驗科學(xué)家，所以只能從理論上來嘗試密碼的解讀。當(dāng)年，他在自然Nature雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出三個堿基編碼一個氨基酸。,遺傳密碼的試拼與閱讀方式的探索,遺傳密碼的試拼與閱讀方式的探索,1957年Brenner.S發(fā)表了一篇令人興奮的理論文章，他通過蛋白質(zhì)的氨基酸順序分析，發(fā)現(xiàn)不存在氨基酸的鄰位限制作用，從而否定了遺傳密碼重疊閱讀的可能性。同時人們也發(fā)現(xiàn)在鐮刀形細(xì)胞貧血的例子中，血紅蛋白中僅有一個氨基酸發(fā)生改變。,遺傳密碼子的驗證（克里克的實驗）,他們用T4噬菌體染色體上的一個基因通過用原黃素處理，可以使DNA脫落或插入單個堿基，插入叫“加字”突變，脫落叫“減字”

8、突變，無論加字和減字都可以引起移碼突變。Crick小組用這種方法獲得一系列的T4噬菌體“加字”和“減字”突變，再進行雜交來獲得加入或減少一個，二個，三個的不同堿基數(shù)的系列突變。 通過這樣的方法他們發(fā)現(xiàn)加入或減少一個和二個堿基都會引起噬菌體突變，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白，而加入或減少3個堿基時卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)，為什么會這樣呢？,遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn),1961-1962年，尼倫伯格（M.W.Nirenberg，1927）和馬太（H.Matthaei） 的實驗 ：,遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn),這一結(jié)果不僅證實了無細(xì)胞系統(tǒng)的成功，同時還表明UUU是苯丙氨酸的密碼子。 這是第一個遺傳密碼子被破譯。

9、尼倫伯格的實驗巧妙之處在于利用無細(xì)胞系統(tǒng)進行體外合成蛋白質(zhì)，他這富有創(chuàng)新的實驗方法為他帶來了重大的成功！,對比克里克和尼倫伯格的實驗,小結(jié),1、 1941年提出了一個基因一種酶的假說。一個基因一種酶假說暗示了基因的作用是指導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的最后構(gòu)型，從而決定其特異性。 2、1944年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命一書中就大膽地預(yù)言，遺傳物質(zhì)是一種信息分子，可能類似作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個符號：“ ”、“”，通過排列組合來儲存遺傳信息。 3、1953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。 4、1954年Sanger用紙層析分析了胰島素的結(jié)構(gòu)后，對蛋白質(zhì)的氨基酸序列了解得越來越多。 5、1

10、954年科普作家伽莫夫G.Gamor對破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。指出三個堿基編碼一個氨基酸，他同時也認(rèn)為遺傳密碼的閱讀是完全重疊的，因此氨基酸數(shù)目和核苷酸數(shù)目存在著一對一的關(guān)系。 6、1957年提出一個中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質(zhì)。 7、1957年Brenner.S發(fā)表的理論文章，他通過蛋白質(zhì)的氨基酸順序分析，發(fā)現(xiàn)不存在氨基酸的鄰位限制作用，從而否定了遺傳密碼重疊閱讀的可能性。 8、1961年克里克等證明了關(guān)于遺傳三聯(lián)密碼的推測。 9、1962年尼倫伯格和馬太蛋白質(zhì)體外合成實驗破譯出了第一個遺傳密碼UUU。 10、1969年科學(xué)家們解譯出全部遺傳密碼。,小結(jié),1、1944年理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命一書中就大膽地預(yù)言，遺傳密碼可能與莫爾斯電碼類似，通過排列組合來儲存遺傳信息。 2、1954年科普作家伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷3個堿基編碼一個氨基酸。 3、1957年Brenner.S發(fā)表文章，在理論上否定了遺傳密碼重疊閱讀的可能性。 4、1961年克