《破译遗传密码》PPT课件

《《破译遗传密码》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、破译遗传密码许晓东xuxd@nwsuaf.edu.cn从DNA双螺旋结构的发现到遗传密码破译的发展道路是如此的复杂，以至于我们很难从严格的时代顺序来表述这个问题。为了弄清楚蛋白质合成过程中基因所发挥的作用，其中有两种可能的途径：1、可以根据DNA的分子结构和基因在细胞中的作用来推断DNA的作用。2、利用生化手段，主要通过建立体外的蛋白质合成系统。正是利用后一种方法才破译了遗传密码。DNA双螺旋发现之后多数观点都认为：DNA双螺旋结构的揭示几乎自然地引出了遗传密码的概念沃森和克里克1953年5月30日发表在《自然》上的论文论文发表后，沃森和克里克惊讶地

2、收到了一封乔治·盖莫（GeorgeGamow）的来信，信中提出了碱基和氨基酸之间的直接对应关系。盖莫的观点是：DNA的双螺旋结构包含有20种“空间”，每种“空间”的形状取决于其周围核苷酸的本质。这些“空间”可以是不同氨基酸的“容器”。盖莫的信让沃森和克里克感到十分吃惊。在那个时候，生物学家有关蛋白质的知识还太模糊了，不可能对氨基酸序列严格的遗传决定论有一个任何清楚的概念。盖莫之所以能够提出这么一个简单的假设，仅仅是因为他对这个领域无知的结果。为了证明盖莫是错误的，克里克指出盖莫选择的20种氨基酸不是基本氨基酸。克里克自己选出了20种基本氨基酸，令人吃惊的

3、是，这后来竟然被证明是正确的。虽然如此，盖莫的提议还是极富成果的。克里克采纳了其中关于遗传密码的想法……盖莫的建议意味着，密码可能被直接破译出来，而不需要做什么实验，不需要研究从DNA到蛋白质的所有中间的生化步骤。在盖莫的密码中，每三个碱基（叫做一个三联体或密码子）编码一种不同的氨基酸，但是编码连续不同氨基酸的三联体是重叠的。ABCDABCDABCDABCDABCD.....ABCBCDCDA该假设被沃森和克里克否定后，盖莫等又提出了“组合密码”，在这种密码中，碱基的顺序并不重要，重要的是它们的组合。（细胞机器如何识别）一套“简单”密码的问题在于，

4、如果使用两个字母（碱基），则只能提供16种可能（少于可能存在的氨基酸数目），如果使用三个字母则会有64种可能（又远多于氨基酸的数目）。另外，如果使用一套无重叠的密码，又存在一个阅读框架的问题。（细胞如何识别）1957年，克里克和莱斯利·奥格尔（LeslieOrgel）对这些问题提出了一个解决的办法。如果每个三联体都被在正确的“阅读框架”中阅读的话，那么它将编码一种氨基酸；但是一旦阅读框架被位移了一个碱基的话，那么所有的三联体将失去它们的编码意义。这意味着，只有20种有意义的密码子……这种密码子数目与氨基酸的数目之间的精确对应关系看起来似乎太完美了，不可能

5、是不对的！其他更多的密码子形式被提出来，所有这些密码子模型都：1）力图将“重要的”密码子的数目减少到20种，2）或是找出一种简单的方法来确定阅读框架。当遗传密码在1961年最终被破译之后，所有这些不同的尝试似乎都显得毫无意义……上述所采用的理论研究方法已经走向了一个死胡同。对蛋白质合成的认识在1950年的时候，科学家还没有这样的认识：即无论氨基酸的顺序是什么，一条多肽链都能够自发地折叠成一种稳定的构象。1937年，MaxBergmann和CarlNiemann提出了每一种蛋白质都是由2nX3m的氨基酸所组成的。并不是所有的生化学家都有这样一个蛋白质结构的

6、精确模型。然而，很多生物学家都认为一定有什么规则指导着氨基酸的组装。1940-1955年间，蛋白质合成的多酶模型得到了广泛接受。但是，这一模型逐渐地被推翻了。——一个严重的理论上的难点：多酶复合体中的酶又是怎样被合成的？如果它们自身也是由多酶系统合成的话，整个蛋白质合成系统是如何启动的；而且这也与一个基因一个酶的假说（1941年提出）不符。——多酶模型没有给核酸留下一个位置。1952年，亚历山大·道恩斯（AlexanderDounce）提出了一个与多酶模型迥异的模板模型：根据这个模型，为合成蛋白质，氨基酸在由核酸所形成的骨架上组装。“P1”酶把核苷酸

7、同氨基酸联接起来，非专一性的“P2”酶再把组装在一起的氨基酸通过肽键联接起来。DNAa.a.a.a.a.a.a.a.a.a.a.a.a.a.P1→P2↓P2↓P2↓P2↓P2↓P2↓为了回答“真核生物DNA和蛋白质合成场所不一致”的问题，道恩斯在1953年指出，DNA可能自身作为合成RNA的模板，而RNA又是合成蛋白质的模板。这是对中心法则的一个大胆预言，但不是首先提出的（1947年曾被提出过）。对道恩斯来说，P1酶单独作用就可使一个氨基酸和一个多核苷酸序列中的一个给定核苷酸联接起来。他第一个认为蛋白质和核酸之间的关系是间接的，而非立体特异的。……195

8、0年左右，很多生物学家都认为一定有什么规则指导着氨基酸的组装。但是，当第一个蛋白