人教版教學(xué)課件遺傳密碼子的譯(選學(xué)) 課件 1

1、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)際上就是將將mrna中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列，那堿基序中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列，那堿基序列與氨基酸序列是如何對(duì)應(yīng)的呢？列與氨基酸序列是如何對(duì)應(yīng)的呢？ 1 1、18661866年，孟德爾提出遺傳定律。年，孟德爾提出遺傳定律。2 2、18831883年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)馬蛔蟲配中的染色體數(shù)目只有體細(xì)胞中的一半。年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)馬蛔蟲配中的染色體數(shù)目只有體細(xì)胞中的一半。3 3、18901890年，科學(xué)家確認(rèn)了減數(shù)分裂產(chǎn)生配子。年，科學(xué)家確認(rèn)了減數(shù)分裂產(chǎn)生配子。4 4、18911891年

2、，科學(xué)家描述了減數(shù)分裂的全過程。年，科學(xué)家描述了減數(shù)分裂的全過程。5 5、19021902年，鮑維豐年，鮑維豐(t.boveri(t.boveri) )和和19031903年薩頓年薩頓(w.sutton(w.sutton) )在研究減數(shù)分裂時(shí)，發(fā)現(xiàn)在研究減數(shù)分裂時(shí)，發(fā)現(xiàn)遺傳因子的行為與染色體行為呈平行關(guān)系，提出染色體是遺傳因子載體，可說遺傳因子的行為與染色體行為呈平行關(guān)系，提出染色體是遺傳因子載體，可說是染色體遺傳學(xué)說的初步論證。是染色體遺傳學(xué)說的初步論證。6 6、19091909年的約翰遜年的約翰遜(w.johannsen(w.johannsen) )稱孟德爾假定的稱孟德爾假定的“遺傳因子遺

3、傳因子”為為“基因基因”，并，并明確區(qū)別基因型和表型。明確區(qū)別基因型和表型。7 7、19091909年，詹森斯年，詹森斯 (f.a.janssen(f.a.janssen) )觀察到染色體在減數(shù)分裂時(shí)呈交叉現(xiàn)象，為解觀察到染色體在減數(shù)分裂時(shí)呈交叉現(xiàn)象，為解釋基因連鎖現(xiàn)象提供了基礎(chǔ)。釋基因連鎖現(xiàn)象提供了基礎(chǔ)。8 8、19091909年，摩爾根年，摩爾根(t.h.morgan,1866-1945)(t.h.morgan,1866-1945)開始對(duì)果蠅迸行實(shí)驗(yàn)遺傳學(xué)研究，發(fā)開始對(duì)果蠅迸行實(shí)驗(yàn)遺傳學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)了伴性遺傳的規(guī)律。他和他的學(xué)生還發(fā)現(xiàn)了連鎖、交換和不分離規(guī)律等。并現(xiàn)了伴性遺傳的規(guī)律。他和他的

4、學(xué)生還發(fā)現(xiàn)了連鎖、交換和不分離規(guī)律等。并進(jìn)一步證明基因在染色體上呈直線排列，從而發(fā)展了染色體遺傳學(xué)說。進(jìn)一步證明基因在染色體上呈直線排列，從而發(fā)展了染色體遺傳學(xué)說。 19261926年摩爾根提出基因?qū)W說，發(fā)表年摩爾根提出基因?qū)W說，發(fā)表基因論基因論9 9、 2020世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和dnadna組成的。組成的。1010、19281928年格里菲思的肺炎雙球菌實(shí)驗(yàn)。年格里菲思的肺炎雙球菌實(shí)驗(yàn)。1111、19401940年艾弗里用純化因子研究肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)。年艾弗里用純化因子研究肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)。1212、1941194

5、1年提出了一個(gè)基因一種酶的假說。一個(gè)基因一種酶假說暗示了基因的作用年提出了一個(gè)基因一種酶的假說。一個(gè)基因一種酶假說暗示了基因的作用 是指導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的最后構(gòu)型，從而決定其特異性。是指導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的最后構(gòu)型，從而決定其特異性。 1313、19441944年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命什么是生命一書中就大膽地預(yù)言，遺傳一書中就大膽地預(yù)言，遺傳物質(zhì)是一種信息分子，可能類似作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個(gè)符號(hào)：物質(zhì)是一種信息分子，可能類似作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個(gè)符號(hào)：“ ” ”、“”，通過排列組合來儲(chǔ)存遺傳信息。，通過排列組合來儲(chǔ)存遺傳信息。 1414、1952

6、1952年赫爾希和蔡斯的年赫爾希和蔡斯的t2t2噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)。確認(rèn)噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)。確認(rèn)dnadna是遺傳物質(zhì)。是遺傳物質(zhì)。1515、19531953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)dnadna雙螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋結(jié)構(gòu)。1616、19571957年提出一個(gè)中心法則：遺傳信息可以從年提出一個(gè)中心法則：遺傳信息可以從dnadna流向流向dnadna，也可以從，也可以從dnadna流向流向rnarna， 進(jìn)而流向蛋白質(zhì)。進(jìn)而流向蛋白質(zhì)。 1717、19581958年科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料，證實(shí)了年科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料，證實(shí)了dnadna的半保留復(fù)制。的半保留復(fù)制。

7、1818、19611961年克里克等證明了他于年克里克等證明了他于19581958年提出的關(guān)于遺傳三聯(lián)密碼的推測(cè)，年提出的關(guān)于遺傳三聯(lián)密碼的推測(cè)，19691969年年 nirenbergnirenberg 等解譯出全部遺傳密碼。等解譯出全部遺傳密碼。1919、6060年代，闡明年代，闡明mrnamrna、trnatrna 及核糖體的功能、蛋白質(zhì)生物合成的過程。及核糖體的功能、蛋白質(zhì)生物合成的過程。 1941年比德爾（g.beadle）和塔特姆（e.tatum ）的工作則強(qiáng)有力地證明了基因突變引起了酶的改變，而且每一種基因一定控制著一種特定酶的合成，從而提出了的假說。人們逐步地認(rèn)識(shí)到基因和蛋白的

8、關(guān)系。 “中心法則”提出后更為明確地指指出了遺傳信息傳遞的方向，總體上來說是從dnarna蛋白質(zhì)。那dna和蛋白質(zhì)之間究竟是什么關(guān)系？或者說dna是如何決定蛋白質(zhì)？這個(gè)有趣而深?yuàn)W的問題在五十年代末就開始引起了一批研究者的極大興趣。 1944年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命一書中就大膽地，染色體是由一些同分異構(gòu)的單體分子連續(xù)所組成。這種連續(xù)體的精確性組成了遺傳密碼。他認(rèn)為，同分異構(gòu)單體可能作為一般民用的的兩個(gè)符號(hào)：“ ”、“”，通過排列組合來儲(chǔ)存遺傳信息。 : 短音短音 念作念作滴（滴（di） : 長(zhǎng)音長(zhǎng)音 念作念作答（答（da）字碼:a: b: c: d: e: f: g: h: i:

9、j: k: l: m: n: o: p: q: r: s: t: u: v: w: x: y: z: ?: /: : 數(shù)碼(長(zhǎng)碼):1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 0: 1944 1944年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是什么是生命生命一書，而當(dāng)時(shí)遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是尚未明一書，而當(dāng)時(shí)遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是尚未明確的，十年后確的，十年后dnadna雙螺旋模型才得以建立，在這樣雙螺旋模型才得以建立，在這樣的背景下能將遺傳信息設(shè)想成一種電碼式的遺傳密的背景下能將遺傳信息設(shè)想成一種電碼式的遺傳密碼形式，實(shí)在是一種超越時(shí)代的遠(yuǎn)見卓識(shí)。碼形式，實(shí)在是一種超

10、越時(shí)代的遠(yuǎn)見卓識(shí)。 到1953年雙螺旋模型的建立，給予科學(xué)家們以很大的激勵(lì)。破譯遺傳密碼也就成了勢(shì)在必行的工作。 對(duì)于遺傳密碼來說最簡(jiǎn)單的破譯方法應(yīng)是將dna順序或mrna順序和多肽相比較。但和一般破譯密碼不同的是，遺傳信息的譯文蛋白的順序是已知的，未知的都是密碼。1954年sanger用紙層析分析了胰島素的結(jié)構(gòu)后，對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸序列了解得越來越多。但是直到1969年前后經(jīng)歷了十多年時(shí)間，多位科學(xué)家的執(zhí)著研究才破譯了密碼，其中最為重要的幾項(xiàng)工作其思路之新穎、方法之精巧都閃爍著科學(xué)的智慧之光。 1954年科普作家對(duì)破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。他以著有奇異王國(guó)的湯姆金斯等優(yōu)秀的科學(xué)幻想作品而著稱，具

11、有豐富的想象力，但他不是一位實(shí)驗(yàn)科學(xué)家，所以只能從理論上來嘗試密碼的解讀。當(dāng)年，他在自然nature雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出。 接下來，人們不禁又要問在三聯(lián)體中的每個(gè)堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀dna序列會(huì)有什么不同呢？ 很遺憾，伽莫夫也許是考慮到效率的問題，認(rèn)為一個(gè)堿基可能被重復(fù)讀多次，也就是說遺傳密碼的閱讀是完全重疊的，因此氨基酸數(shù)目和核苷酸數(shù)目存在著一對(duì)一的關(guān)系。 他們用t4噬菌體染色體上的一個(gè)基因通過用原黃素處理，可以使dna脫落或插入單個(gè)堿基，插入叫，脫落叫，無論加字和減字都可以引起移碼突變。crick小組用這種方法獲得一系列的t4噬

12、菌體“加字”和“減字”突變，再進(jìn)行雜交來獲得加入或減少一個(gè)，二個(gè)，三個(gè)的不同堿基數(shù)的系列突變。 通過這樣的方法他們發(fā)現(xiàn)加入或減少一個(gè)和二個(gè)堿基都會(huì)引起噬菌體突變，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白，而加入或減少3個(gè)堿基時(shí)卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)，為什么會(huì)這樣呢？ 1961-1962年，尼倫伯格（m.w.nirenberg，1927）和馬太（h.matthaei） 的實(shí)驗(yàn) ： 這一結(jié)果不僅證實(shí)了無細(xì)胞系統(tǒng)的成功，同時(shí)還表明uuu是苯丙氨酸的密碼子。 這是第一個(gè)遺傳密碼子被破譯。尼倫伯格的實(shí)驗(yàn)巧妙之處在于利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成蛋白質(zhì)，他這富有創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法為他帶來了重大的成功！ 克里克的克里克的t t4

13、 4噬菌體實(shí)驗(yàn)噬菌體實(shí)驗(yàn)?zāi)醾惒耋w外蛋白質(zhì)合成實(shí)驗(yàn)?zāi)醾惒耋w外蛋白質(zhì)合成實(shí)驗(yàn)通過研究堿基的改變對(duì)蛋白質(zhì)合成的影響推斷遺傳密碼的性質(zhì)。建立體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，直接破解遺傳密碼規(guī)則。找到使dna脫落或插入單個(gè)堿基的方法原黃素處理多核苷酸磷酸化酶的發(fā)現(xiàn)，為得到poly u提供條件不需要理解蛋白質(zhì)合成過程，就能作出推斷密碼子的總體特征。快速，直接證據(jù)相對(duì)間接，工作量較大。需要首先了解細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成所需的條件。 在接下來的六七年里，科學(xué)家沿著體外合成蛋白質(zhì)的思路，不斷地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表。這項(xiàng)工作成為生物學(xué)史上的一個(gè)偉大的里程碑！為人類探索和提示生命的本質(zhì)的研究向前

14、邁進(jìn)一大步，為后面分子遺傳生物學(xué)的發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用。 1 1、 19411941年提出了一個(gè)基因一種酶的假說。一個(gè)基因一種酶假說暗示了基因的作用年提出了一個(gè)基因一種酶的假說。一個(gè)基因一種酶假說暗示了基因的作用是指導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的最后構(gòu)型，從而決定其特異性。是指導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的最后構(gòu)型，從而決定其特異性。 2 2、19441944年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命什么是生命一書中就大膽地預(yù)言，遺一書中就大膽地預(yù)言，遺傳物質(zhì)是一種信息分子，可能類似作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個(gè)符號(hào)：傳物質(zhì)是一種信息分子，可能類似作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個(gè)符號(hào)：“ ” ”、“”

15、，通過排列組合來儲(chǔ)存遺傳信息。，通過排列組合來儲(chǔ)存遺傳信息。 3 3、19531953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)dnadna雙螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋結(jié)構(gòu)。4 4、19541954年年sangersanger用紙層析分析了胰島素的結(jié)構(gòu)后，對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸序列了解得用紙層析分析了胰島素的結(jié)構(gòu)后，對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸序列了解得越來越多。越來越多。5 5、19541954年科普作家伽莫夫年科普作家伽莫夫g.gamorg.gamor對(duì)破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。指出三個(gè)堿基編碼對(duì)破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。指出三個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸，他同時(shí)也認(rèn)為遺傳密碼的閱讀是完全重疊的，因此氨基酸數(shù)目和一個(gè)氨基酸，他同時(shí)

16、也認(rèn)為遺傳密碼的閱讀是完全重疊的，因此氨基酸數(shù)目和核苷酸數(shù)目存在著一對(duì)一的關(guān)系。核苷酸數(shù)目存在著一對(duì)一的關(guān)系。 6 6、19571957年提出一個(gè)中心法則：遺傳信息可以從年提出一個(gè)中心法則：遺傳信息可以從dnadna流向流向dnadna，也可以從，也可以從dnadna流向流向rnarna，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)。進(jìn)而流向蛋白質(zhì)。 7 7、19571957年年brenner.sbrenner.s發(fā)表的理論文章，他通過蛋白質(zhì)的氨基酸順序分析，發(fā)現(xiàn)不存發(fā)表的理論文章，他通過蛋白質(zhì)的氨基酸順序分析，發(fā)現(xiàn)不存在氨基酸的鄰位限制作用，從而否定了遺傳密碼重疊閱讀的可能性。在氨基酸的鄰位限制作用，從而否定了遺傳密碼重

17、疊閱讀的可能性。 8 8、19611961年克里克等證明了關(guān)于遺傳三聯(lián)密碼的推測(cè)。年克里克等證明了關(guān)于遺傳三聯(lián)密碼的推測(cè)。9 9、19621962年尼倫伯格和馬太蛋白質(zhì)體外合成實(shí)驗(yàn)破譯出了第一個(gè)遺傳密碼年尼倫伯格和馬太蛋白質(zhì)體外合成實(shí)驗(yàn)破譯出了第一個(gè)遺傳密碼uuuuuu。1010、19691969年科學(xué)家們解譯出全部遺傳密碼。年科學(xué)家們解譯出全部遺傳密碼。 1.1. 19441944年理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的年理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命什么是生命一書中一書中就大膽地預(yù)言，遺傳密碼可能與莫爾斯電碼類似，通過排就大膽地預(yù)言，遺傳密碼可能與莫爾斯電碼類似，通過排列組合來儲(chǔ)存遺傳信息。列組合來

18、儲(chǔ)存遺傳信息。2.2. 19541954年科普作家伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷年科普作家伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷3 3個(gè)堿基編碼一個(gè)個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。氨基酸。3.3. 19571957年年brenner.sbrenner.s發(fā)表文章，在理論上否定了遺傳密碼重疊發(fā)表文章，在理論上否定了遺傳密碼重疊閱讀的可能性。閱讀的可能性。4.4. 19611961年克里克第一個(gè)用年克里克第一個(gè)用t4t4噬菌體實(shí)驗(yàn)證明了遺傳密碼中噬菌體實(shí)驗(yàn)證明了遺傳密碼中3 3個(gè)個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。堿基編碼一個(gè)氨基酸。5.5. 19611961年尼倫伯格和馬太利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外重組破譯年尼倫伯格和馬太利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外重

19、組破譯了第一個(gè)遺傳密碼。了第一個(gè)遺傳密碼。6.6. 19691969年科學(xué)家們破譯了全部的密碼。年科學(xué)家們破譯了全部的密碼。 我們注意整個(gè)破譯過程中科學(xué)家思維的變化，薛定諤是以富有遠(yuǎn)見卓識(shí)的大膽的想象來預(yù)測(cè)遺傳密碼的形式的，伽莫夫通過數(shù)學(xué)的排列組合的計(jì)算來推測(cè)密碼子是由三個(gè)堿基組成的，同時(shí)他也預(yù)測(cè)了密碼的閱讀方式，盡管智者千慮，必有一失，但巧妙的構(gòu)思依然顯示了其睿智和創(chuàng)新。克里克則是巧妙地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用原黃素處理噬菌體，使dna脫落或插入單個(gè)堿基的方法從實(shí)驗(yàn)上證明了伽莫夫的三聯(lián)體密碼子的推測(cè)，由理論走向?qū)嶒?yàn)，為密碼子的破譯邁出重要的一步。而尼倫伯格的實(shí)驗(yàn)則更富有創(chuàng)新性，他建立巧妙的無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外蛋白質(zhì)合成成功地破譯了第一個(gè)密碼子，隨后的方法不斷創(chuàng)新最終破譯了所有的密碼子。他的貢獻(xiàn)不僅僅在于對(duì)遺傳密碼的破譯，更重要的也在對(duì)生物研究方法上開啟了新的思維方式。 歸結(jié)起來，我們看到，敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新是科學(xué)家的重要素養(yǎng)，也正如尼倫伯格在1968年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲時(shí)說過：一個(gè)善于捕捉細(xì)節(jié)的人才是能領(lǐng)略事物真諦的人。 項(xiàng)目項(xiàng)目莫爾斯電碼