第15章：遗传密码

null第15章：遗传密码 Genetic code第15章：遗传密码 Genetic codenull遗传密码： mRNA上由三个连续的核苷酸决定一个氨基酸的组合 ，称遗传密码、密码子或三联体密码（triplet code） 。 A group of three adjacent nucleotides on the mRNA encode a specify amino acid .1、遗传密码的破译1、遗传密码的破译RNA: UUAAGCAGC？DNA: AATTCGTCGprotein：How the 4 bases specified in nucleic acid the 20 amino acid in protein？ null1.1 数学推算：三联体密码 In 1954，Gamov speculate genetic code is triplet codon）nullThe evidence showed that the genetic code was triplet, nonoverlapping and unpunctuated。1.2. 插入与删除实验Nature on December 30, 1961Cricknull①体外翻译系统的建立 ②RNA的合成 均聚RNA 随机共聚RNA 重复序列组成的多聚体 三核苷酸RNA ③　三核苷酸—核糖体—aa-tRNA复合体1.3 遗传密码的破译null①体外翻译系统的建立null均聚 RNA＋体外翻译系统的建立② RNA的合成complex secondary structurepolynucleotide phosphorylase ： （多核苷酸磷酸酶）requires no template and makes polymers using NDP.null随机共聚 RNA ＋体外翻译系统的建立ADP and CDP are used in a 5:1 rationullnull重复序列组成的多聚体Gobind KhorananullnullM. Nirenberg & P. Leder (1964. Science 145;1399)tRNAaa trinucleotide Ribosome Nitrocellulose filtertrinucleotideIn vitroNirenberg and Phil Leder showed that aminoacylated tRNAs could be bound to ribosomes if the ribosomes contained trinucleotides acting as mRNA.③三核苷酸—核糖体—aa-tRNA复合体nullnullIn 1966, 61 codon specified 20 amino acids，and 3 stop codon20 reactions in parallel. Each had 19 nonradioactive amino acid and 1 radioactive amino acid.nullnull The cracking of the genetic code is regarded as one of the most important scientific discoveries of the twentieth century1968H. Gobind Khorana(46y)How to synthesize triplet RNAMarshall Nirenberg(41y)Genetic codenRobert Holley(46y)tRNAphe cloverleaf structure2、遗传密码的特点2、遗传密码的特点① 遗传密码是三联体的,无标点,不重叠的 ② 遗传密码的简并性 ③ 密码子与 反密码子反向配对 ④ 密码子的摆动性 ⑤ 密码子的近乎通用性. ⑥ 密码子饿近乎专职性. ⑦ 起始密码子和终止密码子 null① 密码子是三联体的，且是无标点的、不重叠的无标点性是指两个密码子之间没有任何核苷酸隔开； 不重叠性是指每三个核苷酸编码一个氨基酸，核苷酸不重复使用 三联体密码以线性的方式被阅读，中间不存在重叠（overlapping）和停顿（punctuation）null即使在重叠基因中，各个ORF仍按三联体方式连续读码null② 密码子的简并性.简并性（Degeneracy）——1个氨基酸有多个密码子或多个密码子为1个氨基酸编码的现象。 同义密码子（synonymous codons）——编码同一种氨基酸的密码子称同义密码子。 同义密码子不是随机排列的，通常只是第三位的碱基不同。 20种氨基酸中，18种（除蛋氨酸Met、色氨酸Trp ）均有一个以上的密码子。nullnull密码子简并性的生物学意义？？减少有害突变 增大DNA上碱基组成的变动增加生物物种的稳定性null Tyr 5’ AUG 3’（mRNA) tRNATyr反密码 3’ GAU 5’ （应读5’ 3’，书写应为UAG）③密码子与 反密码子反向配对null变偶性：密码子的第三位碱基比前二个碱基具有较小的专一性；密码子在与反密码子配对时，前面两对碱基严格按碱基配对原则，而第三对碱基允许有一定的自由度。密码子的这一特性称为摆动性或变偶性。 ④密码子的变偶性（wobble） 　nullThe wobble base permits rapid dissociation of the tRNA from its codon during protein synthesis.nullnull Wobble hypothesis by Crick 密码子的前两位碱基同反密码子的后两位碱基间形成强Watson-Crick 配对，并决定编码的特异性 反密码子的第一位碱基决定了能与其识别的密码子数目。 前两位碱基不同的简并密码子需要不同的 tRNA分子来识别. 翻译61种密码子最少需要 种不同的tRNAnull需要的最少tRNA为?32 tRNA are required to translate all 61 codons32 tRNA are required to translate all 61 codonsnull⑤密码子的近乎通用性 …………通用性和变异性null⑥密码子近乎专职性. No codon specifies more than one amino acid . The exceptions are AUG, UGA and UAG. AUG (start codon and middle Met); UGA ( selenocysteine硒代半胱氨酸21aa and stop codon UAG (pyrrolysine吡咯赖氨酸22aa and stop codon null3 stop codons: UAA, UAG, and UGA. one start codon: AUG. However, GUG and UUG are occasionally found as start codons 。⑦ 起始密码子和终止密码子.学习要点学习要点1 概念： 密码子、密码子简并性、同义密码 2 掌握密码子的基本特征 3 掌握start codon、stop codon