分子遗传学第十五、十六讲 翻译系统.pptVIP

（二）tRNA的三维结构第七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与一种氨基酸对应，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。二、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，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。mRNA上的3个碱基作为一个密码子（codon），头3个就读成第一个字。当原黄素诱导使DNA上的增加或减少了单个碱基将会使阅读框移动，导致“错误”，这样的移框突变可能导致遗传信息变成“无义”的。若第二次诱变相应地插入或缺失一个碱基可以恢复正确的阅读框。通过这样的方法发现加入或减少一个和二个碱基都会引起移码突变，而加入或减少3个碱基时反而可以恢复正确的读框，表明每个密码的确是由3个碱基组成的。Crick对遗传密码提出了4个特点：①3个碱基一组，编码一个氨基酸②密码是不重迭的（实验证据来自Wittmann等的实验及TsugitaA.，Fraenkel-ConratH用亚硝酸诱发烟草花叶病毒TMV产生的突变体的研究中得到的）；③碱基的顺序是从固定起点解读的,即mRNA具有固定的阅读框；④密码子是简并（degeneracy）的,即某个特定的氨基酸可以由几个密码子来编码。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，这样按比例各个位点上进入U和G的概率不同。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（