当前课程知识点:普通生物学 > 第二章 分子生物学基础 > 第一节 遗传的分子基础 > 2.1.8 遗传密码的破解
我们知道了遗传信息
是可以从DNA传递到RNA
然后被解读后翻译成为蛋白质
从而执行功能
那么细胞是怎么样来解读
这个信息的呢
1944年
物理学家
薛定谔
在What is Life一书中指出
生物学和物理学的主要问题
是有机体的信息传递问题
基因由许多异构单位组成
这些单位的确切性和连续性
决定着微型密码
微型密码
是丝毫不错的
对应于一个高度复杂的
特定发育计划
并且包含了
使密码发生作用的手段
这一点已经不是很难想象的
简而言之
他的意思就是说在生物系统中的
信息实际上是通过特定的密码进行传递的
而我们将很快就会破译这个密码
1954年
俄裔美国物理学家Gamow
提出了遗传密码的设想
他当时认为在双螺旋结构中
四个碱基之间存在着一定空穴
而游离的氨基酸可以进入这些空穴
从而形成多肽链
而四个碱基中只有三个碱基
是用来确定这个氨基酸
虽然他的理论说明
碱基和氨基酸之间的关系和
我们现在所知道的具有很大的差距
但是他所推测的遗传密码
是由三个碱基决定
一个氨基酸的设想是正确的
三个碱基决定一个氨基酸
也是较为合理的
我们可以想象
如果一个碱基决定一个氨基酸
那么我们一共只有4种碱基
那么它只能决定4种氨基酸
如果是两个碱基决定一个
那么只能决定16种
以此类推
3个碱基可以决定64种
4个碱基可以决定256种
而我们生物体内实际上氨基酸的数量在20种
所以3个碱基决定
一种氨基酸是较为合理的
遗传密码的破译
有很多很多
科研工作者的努力
但主要归功于
Nirenberg和Matthaei
在当时
Nirenberg和Matthaei进行
这部分研究的时候
Crick已经和Brenner进行合作
利用大肠杆菌的T4噬菌体
做实验
证明遗传密码是三联体
而Matthaei在Nirenberg实验室
做博士后他做了一个实验
就是将不同的氨基酸
分别加入到
带有polyU
试管中去
然后观察是否可以合成蛋白质
通过连续5天通宵达旦的工作
Matthei终于得到了答案
polyU合成的肽链
全部是苯丙氨酸(Phe)
从而成为了世界上第一个
破译遗传密码的人
随后
他们利用人工合成的
mRNA
在无细胞蛋白质合成系统中
寻找氨基酸和三联体密码
之间的对应关系
他们发展了一个新的技术
称为核糖体结合技术
也就是说用人工合成的三核苷酸
取代掉原本用的mRNA
然后对带有不同氨基酸的tRNA
进行同位素标记
并与
核糖体一起混合
因为核苷酸三联体能与其
对应的氨酰tRNA
一起结合在核糖体上
形成大的复合体
从而无法通过
硝酸纤维素滤膜
从而根据
对同位素在硝酸纤维素滤膜上的滞留
我们可以确定
这个核苷酸三联体
所编码的氨基酸是什么
接下来Nirenberg全力的组织了
其他遗传密码的破译
而Matthaei
从Nirenberg
那边做完博士后回到德国
开展独立进行研究
Nirenberg和其他科学家合作发现
3个核苷酸为一个密码子并决定了
氨基酸的翻译
与此同时另外一个科学家
Khorana发明了一种利用
重复序列按设计需要
连接任意核苷酸的方法
他发现
ACACAC
重复多少个
这条链
合成的实际上最后是
苏氨酸-组氨酸-苏氨酸-组氨酸
这些链的重复
从而链证明了ACA是决定
苏氨酸的密码子
而CAC是决定
组氨酸的密码子等等
为此
Nirenberg和Khorana
以及
与第一个当时解析了tRNA结构的
Holley
获得了
1968年的诺贝尔奖
而第一个解析了遗传密码的
Matthaei却没有在获奖名单中
这也成为了诺贝尔奖中的一个争论
1966年
所有的遗传密码
都被全部破译
就有了今天
我们可以随便用百度
就能够获得的遗传密码表
在全部的64个密码子中
有一个是起始密码
(AUG)
有三个是终止密码
(UAA UAG和UGA)
而剩余的61个密码子
则负责了20种氨基酸的翻译
遗传密码的基本特点在于
第一连续性
它每三个碱基
决定了一个氨基酸
按照mRNA上的序列
连续进行
第二 简并性
即同一种氨基酸可以对应有多个密码子
第三 专一性
一个密码子 只能对应一种氨基酸
第四 对应起始和终止
都有不同的密码子
第五 通用性 在不同的生物中
密码子都是一样的
所以我们可以通过这个通用的
密码子表去对照
研究每一个生物中密码子的情况
-绪论
--绪论
-人物访谈——走进精准医学
-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第三节 真核细胞的结构
-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构
-第四节 细胞的能量代谢
-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢
-第五节 细胞的分裂与分化
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-第一节 遗传的分子基础
-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础
-第二节 基因的表达调控
-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控
-第三节 生物技术及其应用
-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用
-第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第一节 高等植物体的细胞与组织
-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织
-第二节 植物的生长
-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
-第三节 植物的生殖和发育
-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育
-第四节 植物的营养与运输
-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输
-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
-第三章 高等植物体的结构与功能--第五节 植物生长发育的调控
-第一节 动物的组织
--4.1.5 软骨
--4.1.6 硬骨
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-第一节 动物的组织--作业
-第二节 消化系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第二节 消化系统
-第三节 呼吸系统
-第三节 呼吸系统--作业
-第四节 循环系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第四节 循环系统
-第五节 内环境的控制
-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
-第六节 内分泌系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
-第八节 生殖与胚胎发育
-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
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