深圳大学理科选修《遗传学发现》课件6dna密码

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1、DNA密码一个基因一个酶理论1902年，伽罗德研究黑尿病，有人认为是细菌引起的，但一些新生儿出生几小时后即表现此病，而此时细菌系尚未建立，因此排除。此病是一种遗传缺陷，通过家谱的研究，发现有遗传倾向，其中多数是表兄妹结婚。这种性状是由隐性孟德尔因子（基因）控制的。只有当基因纯合时，才能表现出黑尿病症状。1908年，进一步指出，这种隐性基因纯合的个体不能产生一种特殊的蛋白质即酶（尿黑酸氧化酶），因此尿黑酸不能分解，尿中积累，遇空气被氧化成黑色——“先天性代谢错误”。伽罗德关于基因功能的研究大大超前

2、于他所处的时代，因此当时没有引起太多的注意。直到20世纪40年代初，由于比德尔等人的工作，人们才对基因的生理功能有了突破性认识。比德尔的一个基因一个酶理论1935年，摩尔根实验室的博士后比德尔与访问学者伊佛路斯对果蝇眼色性状的遗传机理进行研究。基因如何决定色素？他俩采用移植技术，把突变型果蝇幼虫的眼睛成功移植到正常的果蝇幼虫中，发现果蝇都有正常的褐红色。疑问：突变型果蝇的基因未变，为何眼褐红色？比德尔的结论：正常细胞含某种化学物质（色素），突变体缺乏，移植后，突变体得到了这种物质，因此表型正常。

3、推测：基因导致一种化学物质的产生，该物质又决定基因所表达的性状。基因的作用与特定化学物质的产生有关。（三）“一个基因一个酶”的假说1941年比德尔和塔特姆等提出的。红色面包霉各种突变体的代谢功能异常往往是因为一种酶的缺陷，产生这种酶缺陷的原因是单个基因的突变，提出了“一个基因一个酶”的学说。说明基因是通过控制酶的合成决定代谢过程和性状发育的。红色面包霉营养缺陷型突变体的筛选比德尔开辟了一个崭新的思路——性状的表达方式都可归纳为某种生化性质的表达，为遗传学与生物化学的结合构筑了桥梁。也揭开了人类认

4、识基因功能的序幕。基因与蛋白质的关系蛋白质的结构都由基因编码，基因里必须包含什么样的信息才能决定一个特定的多肽或蛋白质的结构呢？11遗传密码是20世纪60年代阐明的。盖莫夫最先对这个问题进行了挑战。他以著有《奇异王国的汤姆金斯》等优秀的科学读物而著称。由于他不是实验生物学家，所以，他专门从理论上尝试密码的解读。他设想如果每种碱基与一种氨基酸相对应，那么只能产生4种氨基酸。实际上，氨基酸有20种，不可能一个字母（碱基）与一种氨基酸相对应。那么，2个碱基与1种氨基酸对应又如何呢?4×4=16，只能产

5、生16种氨基酸，还不够数。因此，盖奠夫认为3个碱基与一种氨基酸相对应就好了，也就是说，4×4×4=64，产生64种氨基酸。遗传密码的发现虽然64这个数字比20（种氨基酸）大两倍以上，但后来的研究证实这一建议是正确的。后来查明，遗传信息的主要特征之一，就是连续的3个碱基与1种氨基酸相对应。这种连续的3个碱基称为三联体。伽莫夫的推理直到这一步还是正确的，但他也犯了错误。问题出在三联体中的每个碱基作为信息只读一次还是重复读多次。也许考虑到效率的问题，盖莫夫认定一个碱基可能被重复读多次。DNA密码是不是

6、三联体、阅读方式是哪种、有没有分隔符？1961年，克里克和布伦纳利用化学诱变剂来删除或插入DNA碱基对，发现相关碱基序列中增加或删除1个碱基，无法产生正常的蛋白质，增加或删除2个碱基，也无法产生正常的蛋白质。但增加或删除3个碱基，却可以产生正常的蛋白质。这是为什么？JIMATETHEFATCATJIMAETHEFATCATJIMATETHEFATCATJIMATHEFATCATJIMATETHEFATCATJIMTHEFATCATJIMATETHEFATCATJIMAHEFATCAT无细胞系统尼

7、伦伯格在1961年前开创了蛋白质的无细胞合成。这方法对了解mRNA如何翻译为功能性蛋白质，作出了重要贡献。蛋白质无细胞表达系统（去掉了DNA、RNA）蛋白质生物合成的机器是核糖体，如果存在有tRNA，以及必要的酶和各种因子，只要提供外援的RNA模版、氨基酸和能量，无需其他的细胞组分（包括细胞核），蛋白质也能顺利地合成。也就是说，转录和翻译是可以彼此独立，不需偶合。而在各种细胞的裂解液中几乎都含有蛋白质生物合成所需的核糖体以及各种酶和因子。尼伦伯格首先把多（聚）尿苷酸[许多含U的核苷酸组成的多（聚

8、）核苷酸，称为Po1y（U）]作为密码加入体系之中，结果合成了只由一种叫做苯丙氨酸的氨基酸连接起来的多（聚）苯丙氨酸。由此可见，对应于遗传密码UUU的氨基酸是苯丙氨酸。核糖体结合技术保温硝酸纤维滤膜过滤分析留在滤膜上的核糖体-AA-tRNA确定与核糖体结合的AA特定三核苷酸为模板+核糖体+20种AA-tRNA1966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