第十四章遗传密码和遗传信息的翻译系统

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1、第十四章遗传密码和遗传信息的翻译系统第一节遗传密码的破译一.遗传密码的试拼1954年G.Gamov对破译密码首先提出了设想若一种碱基对应与一种氨基酸，那么只可能产生4种氨基酸;若2个碱基编码一种氨基酸的话，4种碱基共有42=16种不同的排列组合;3个碱基编码一种氨基酸，经排列组合可产生43=64种不同形式若是四联密码，就会产生44=256种排列组合。三联密码的证实。1961年Crick和Brenner.S等证实了三联密码的真实性。他们用T4染色体上的一个基因（rⅡ位点）通过用原黄素（proflavin）处理，可以使DNA脱落或插入单个碱基，插入叫“加字”突变，脱落叫“减字”突变.无论加字和

2、减字都可以引起移码突变。Crick小组用这种方法获得一系列的T4“加字”和“减字”突变，再进行杂交来获得加入或减少一个，二个，三个的不同碱基数的系列突变。它们只能在B菌株上生长形成噬菌斑开始用原黄素诱导的突变称FCO，他们再用原黄素诱导产生回复突变，在E.coliK（λ）菌株中出现了噬菌斑。用遗传学的方法和野生型杂交发现它们并不是真正的野生型。校正突变（Asuppressormutation）抵消或抑制了前一次突变的效应，校正突变的特点如下：(1)校正突变是在第一次突变不同位点将它抵消的。因此原来的突变可以通过野生型和回复突变型之间的杂交又恢复为突变型；(2)校正突变可能发生相同的基因中，

3、抑制原来的突变（如刚举的例子），称基因内抑制，或发生在不同的基因中称基因外抑制。(3)不同的抑制可能作用的方式不同。如有的抑制是在转录和翻译水平，有的可能是通过细胞生理功能来实现。三.利用突变来解读密码1960A.Tsugita,H.Fraenkel-Connrat小组和H.G.Wittmann小组试图通过用亚硝酸来对TMV进行诱变。当时根据亚硝酸诱变的原理，mRNA中的A→G或C→U的缘故。当时已搞清了TMV肽链的一级结构由158个氨基酸组成，将突变型和野生型进行比较就能确定肽链上氨基酸取代的位点和类型。四.无细胞系统的建立1961年Nirenberg建立了无细胞系统这一新技术又是在多核

4、苷酸磷酸化酶发现的基础上建立起来的。1955S.Ocha在细菌中分离了多核苷酸磷酸化酶（polynucleotidephosphorylase）,它催化核糖核苷二磷酸的聚合，它不需要任何DNA模板就可合成.他们的方法是:(1)去模板：用DNAase处理E.coli抽提物，使DNA降解，除去原有的细菌模板。(2)加入polU：合成了多聚苯丙氨酸，这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，同时还表明UUU是苯丙氨酸的密码子。分别加入polyA，polyC和polyG结果相应地获得了多聚赖氨酸，多聚脯氨酸和多聚甘氨酸。(3)按比例加入２种核苷混合的多聚物由于当时还未分离RNApol酶，无法按设计的模板

5、来合成RNA，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8种三联体：UUU，UUG，UGU，GUU，GGG，GGU，GUG，UGG。U和G将随机地加入到三联体中，这样按比例各个位于上进入U和G的概率不同，。如氨基酸测定结果：如UUU：UGG＝（555）:（511）＝25：1同理UUU：UUG＝5：1，根据检测结果推测:苯丙氨酸（UUU）：半胱氨酸（UGU）＝5：1苯丙氨酸（UUU）：缬氨酸（GUU）＝5：5苯丙氨酸（UUU）：甘氨酸（GUU）＝24：1五.三联体结合实验196

6、4年Nirenberg又采用三联体结合实验(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的微孔，而tRNA-氨基酸的复合体是可以通过的。六.利用重复共聚物破译密码Khorara采用了有机合成一条短的单链DNA重复顺序，然后用DNApol1合成其互补链，再用RNApol及不同的底物合成两条重复的RNA共聚物（图14－3），作为翻译的mRNA，加入到体外表达系统中，第二节遗传密码的证实和特点一.遗传密码的证实1966年Sterisinger等用噬菌体T4证实了遗传密码是完全正确的。他们采用的方法跟Crick的原黄素诱发移码突变的方法相同，使T4

7、溶菌酶产生了移码突变，根据突变后的蛋白质一级结构和野生型溶菌酶氨基酸顺序进行了比较，二．遗传密码在纤毛虫和线粒体中的改变一.遗传密码的特点(1)遗传密码是三联体密码。(2)遗传密码无逗号。(3)遗传密码是不重迭的。(4)遗传密码具有通用性。(5)遗传密码具有简并性(degeneracy(synonyms)。(6)密码子有起始密码子和终止密码子。(7)反密码子中的“摆动”（wobble）表示第三个碱基摆动的模式。在八成员组