《遺傳密碼待用》ppt課件

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1、第37章遺傳密碼生化教研室：孫洪亮1.掌握遺傳密碼的概念、數(shù)目、起始密碼子和終止密碼子。2.掌握遺傳密碼基本特性。目的要求我們知道了核酸中的堿基序列就是遺傳信息，翻譯實(shí)際上就是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列，那么堿基序列與氨基酸序列是如何對應(yīng)的呢？遺傳密碼的破譯1954年伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。1961年克里克第一個(gè)用T4噬菌體實(shí)驗(yàn)證明了遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。1961年尼倫伯格和馬太利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成破譯了第一個(gè)遺傳密碼。1966年科學(xué)家們破譯了全部的密碼。歷史研究遺傳密碼的破譯MarshallNirenberg和H

2、einrichMatthaei建立了大腸桿菌無細(xì)胞翻譯系統(tǒng)無細(xì)胞抽取物核糖體各種tRNA氨基酸aaRSATP,GTP+mRNA=蛋白質(zhì)保溫蛋白質(zhì)合成停止polyU，ATP，GTP，氨基酸多聚苯丙氨酸　（UUU是Phe的密碼子）同樣方法證明了CCC是Pro的密碼子，AAA是Lys的密碼子。提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖體、酶、離子）遺傳密碼的破譯他們使用多聚核苷酸磷酸化酶得到同聚物破譯第一個(gè)遺傳密碼即:nNDPs(NMP)n+nPi在1961年，Matthaei發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將PolyU加到由他們制備的大腸桿菌無細(xì)胞翻譯系統(tǒng)中以后，一種僅由苯丙氨酸組成的多肽即多聚苯丙氨酸

3、被合成了，這就意味著他們成功破譯出第一個(gè)密碼子即UUU的密碼子。19AAs+[14C]-Pro+aaRSs使用NC濾膜過濾放射性在濾出液濾膜19AAs+[14C]-Phe+aaRSs使用NC濾膜過濾放射線留在濾膜上濾膜mRNA分子上從5?至3?方向，由AUG開始，每三個(gè)相鄰的核苷酸組成三聯(lián)體，代表一個(gè)氨基酸的信息，此三聯(lián)體就稱為遺傳密碼(geneticcodon)。mRNA上四種核甘酸：A、G、C、U組成64組遺傳密碼。61種編碼20種氨基酸，稱為有意義密碼。AUG起始密碼，編碼MetUAA，UAG，UGA為終止密碼子，不編碼任何氨基酸從mRNA5?端起始密碼子AUG到3?

4、端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個(gè)蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為開放閱讀框(openreadingframe,ORF)。遺傳密碼表除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個(gè)密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個(gè)或多至6個(gè)三聯(lián)體為其編碼。（一）密碼的基本單位按照從5’到3’方向編碼、不重疊、無標(biāo)點(diǎn)的三聯(lián)體密碼子。(連續(xù)性)(連續(xù)性)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。5’……GCAGUACAUGUC3’……丙纈組纈遺傳密碼的基本特性基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致移碼突變(frameshiftmutation)。弊端：谷

5、酪蛋絲5’……GCAGUACAUGUC……丙纈組纈正常5’……GAGUACAUGUC……缺失C插入U(xiǎn)5‘……GUCAGUACAUGUC……纈絲蘇蛋由于遺傳密碼的連續(xù)性，可對mRNA進(jìn)行編輯，使同一mRNA前體翻譯出不同功能的多種蛋白質(zhì)。益處：（二）密碼的簡并性同一氨基酸存在多個(gè)不同的遺傳密碼的現(xiàn)象稱為遺傳密碼的簡并性。20種氨基酸61組遺傳密碼編碼同一種氨基酸的多組密碼，稱為同義密碼子。遺傳密碼的簡并性在保持遺傳穩(wěn)定性上具有意義。同義密碼間第一、二堿基多相同，第三位上有差異,如，蘇氨酸的密碼：ACU、ACC、ACA、ACG。當(dāng)這些密碼第三位的堿基發(fā)生突變時(shí)，而不影響所翻譯氨

6、基酸的種類。不同生物間在翻譯中，對同一氨基酸的幾組密碼，可表現(xiàn)選擇某些密碼優(yōu)先使用的特性，稱為對遺傳密碼的“偏愛性”（三）密碼的變偶性一般說來，遺傳密碼的前兩位堿基在和反密碼子堿基配對時(shí)遵循堿基配對規(guī)律，而第三位堿基則有一定的靈活性，這種現(xiàn)象稱為變偶性。(擺動(dòng)配對)tRNA種類＜遺傳密碼的種類細(xì)胞內(nèi)只需要32種tRNA就能識別61個(gè)編碼氨基酸的密碼子。U擺動(dòng)配對現(xiàn)象示意圖5’3‘密碼子與反密碼子的擺動(dòng)配對tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U,C,AA,GU,CUG（四）密碼的通用性和變異性蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。也有少數(shù)例

7、外。如，哺乳動(dòng)物線粒體中，UGA不代表終止信號而代表色氨酸，由AGA與AGG代表終止信號。密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同一祖先。（五）密碼的防錯(cuò)系統(tǒng)密碼子在密碼表中的分布有一定的規(guī)則，通常，密碼子的第二位決定氨基酸的極性，第三位決定密碼子的簡并性。1.第二位的堿基是U則決定的氨基酸是非極性的；2.第二位的堿基是C則決定的氨基酸是非極性的，或是不帶電荷的極性氨基酸；3.第二位的堿基是A或G則決定的氨基酸是極性的；4.第一位的堿基是A或C，第二位的堿基是A或G則決定的氨基酸是極性的并具有堿性；5.前兩個(gè)堿基是G