生物化学第37章.ppt

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1、第37章遗传密码(Geneticcode)一、DNA是遗传信息的携带分子二、RNA传递和加工遗传信息三、遗传密码的破译四、遗传密码的基本特性三、遗传密码的破译蛋白质氨基酸序列的信息存在于核酸的核苷酸序列中，那么它们之间的对应关系是什么呢？1954年物理学家GamovG首先对遗传密码进行探讨。核酸分子中只有4种碱基，要为蛋白质分子中20种氨基酸编码，显然一种碱基代表一种氨基酸是不行的；如果每两个碱基代表一个氨基酸，4种碱基也只能编码42=16种氨基酸的信息。所以至少需要3个碱基编码一种氨基酸，这样4种碱基可以编码43=64种氨基酸的信息。遗传密码的理论推测根据理

2、论推测，密码子（codon）应该是三联体（triplet），那么密码子是重叠的还是不重叠的？Gamov指出，重叠的密码子更为经济。但是重叠密码子使氨基酸序列中每一个氨基酸都受前后氨基酸的约束，显然自由度不够。推测的密码子格式推测的密码子格式Crick的实验1961年Crick及其同事提供了确切的证据，证明三联体密码子学说是正确的。他们研究了T4噬菌体γⅡ位点A和B两个顺反子变异的影响，这两个基因与噬菌体能否感染大肠杆菌K株有关。实验结果见后：Crick等的实验结果表明三联体密码是非重叠的，而且连续编码无标点符号隔开。Crick等的实验结果CATCATCATCA

3、TCATCAT正常-1CATCA∨CATCATCATCATC缺陷-1+1CATCA∨CAXTCATCATCAT正常+3CAXTXCATXCATCATCAT正常此实验表明密码子是三联体。∨缺少一个碱基X增加一个碱基无细胞翻译系统Nirenberg等将大肠杆菌破碎，离心除去细胞碎片，上清液中含有蛋白质合成所需的各种成分，其中包括DNA、mRNA、tRNA、核糖体、氨酰tRNA合成酶以及蛋白质合成必需的各种因子。将上清液保温一段时间，内源mRNA被降解，该系统自身蛋白质的合成停止。当补充外源mRNA以及ATP、GTP和氨基酸等成分，再在37℃保温就能合成新的蛋白质。

4、为了检测某种氨基酸是否掺入了新合成的蛋白质，需将氨基酸用放射性标记。体外翻译研究密码子Nirenberg等早期实验使用的mRNA是多聚尿嘧啶核苷酸，发现翻译出的肽链是多聚苯丙氨酸，说明UUU代表了苯丙氨酸。用同样的方法研究出polyC指导多聚脯氨酸合成，polyA指导多聚赖氨酸合成，说明CCC代表了脯氨酸，AAA代表了赖氨酸。他们实验时使用的Mg2+浓度较高，以致合成的均聚核苷酸不需要起始密码子就可以起始翻译。此时翻译的起点是任意的。无序polyUG对氨基酸的密码（U:G=5:1)可能的密码子密码子出现的相对频率氨基酸掺入的相对分子数UUU100Phe（100

5、）UUGUGUGUU20Cys（20）Val（20）UGGGUGGGU4Gly（4）Trp（5）GGG0.8—此表有问题三核苷酸取代mRNA的实验1964年Nirenberg发现，用人工合成的三核苷酸取代mRNA，在没有GTP时，不能合成蛋白质，但三核苷酸却能与其对应的氨酰tRNA一起结合在核糖体上。将此反应混合物通过硝酸纤维素膜过滤，核糖体和三核苷酸以及特异结合的氨酰tRNA形成的复合物能留在膜上。用此方法，可以直接测定三核苷酸与氨基酸的对应关系。三核苷酸取代mRNA的实验重复序列共聚核苷酸指导下多聚氨基酸的合成多聚核苷酸含有的密码子合成的多肽(AG)nAG

6、A，GAG(Arg-Glu)n(UG)nUGU，GUG(Cys-Val)n(AAG)nAAG,AGA,GAA(Lys)n,(Arg)n,(Glu)n(UUG)nUUG,UGU,GUU(Leu)n,(Cys)n,(Val)n(GAU)nGAU,AUG,UGA(Asp)n,(Met)n,详见P510表37-4遗传密码表第一位碱基（5’端）第二位碱基（中间）第三位碱基（3’端）UCAGUPhePheLeuLeuSerSerSerSerTyrTyr终止终止CysCys终止TrpUCAGCLeuLeuLeuLeuProProProProHisHisGlnGlnArgAr

7、gArgArgUCAGAIleIleIleMetThrThrThrThrAsnAsnLysLysSerSerArgArgUCAGGValValValValAlaAlaAlaAlaAspAspGluGluGlyGlyGlyGlyUCAGback四、遗传密码的基本特性（一）密码的基本单位遗传密码的基本单位是按5’→3’方向编码、不重叠、无标点的三联体密码子。AUG为起始密码子，它编码甲硫氨酸，UAA、UAG、UGA为终止密码子，它们不编码任何氨基酸。其余61个密码子对应于20种氨基酸。要正确阅读密码，必须从起始密码子开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸读下去，直至遇

8、到终止密码子为止。移码突变若在某处插入