《遗传密码和遗传信息》第十四章 遗传密码和遗传信息的翻译系统

第十四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 遗传密码的试拼 1954年 G. Gamow对破译密码首先提出了设想 若一种碱基对应与一种氨基酸,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44256种排列组合

第十四章 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 若一种碱基对应与一种氨基酸，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 4 2=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 4 3=64种不同形式 若是四联密码，就会产生4 4=256种排列组合

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

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

插入一 ATCTAGTCT TAGATCAGA ATC TGTCT TAGACAGA A: CTGTCT 缺失一 T GACAGA 图141“加字”和“减字”突变

插入 －ATCTAGTCT－ －TAGATCAGA－ －ATC TGTCT－ －TAGACAGA－ －A CTGTCT－ 缺失 －T GACAGA－ 图 1 4—1 “加字”和“减字”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.colK(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( A suppressor mutation)抵消或 “抑制了前次突变的效应

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.coli K（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（A suppressor mutation）抵消或 抑制了前一次突变的效应

回复突变F1r 野生型 FCO sup 表型 + 突变型 表型 + 图14-2抑制基因所产生的回复突变型和野生型杂交后,经交换可 产生原有的突变型(仿 Griffiths ajeet al:《 An introduction to Genetic Analysis》

rⅡ 回复突变 rⅡ rⅡ 野生型 FCO sup 表 型 ＋ 突变型 表型 ＋ ＋ ＋ sun 图 1 4－2 抑制基因所产生的回复突变型和野生型杂交后，经交换可 产生原有的突变型(仿 Griffiths A.J.F.et al：《An Introduction to Genetic Analysis》

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

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

图14 基因内抑制

图 14- 基因内抑制

鸟氨酸转氨甲酰酶(OTO) CO 氨甲酰磷酸—)瓜氨酸一>精氨酸(在线粒体中) b(su-) 天冬氨酸转氨甲酰酶 ATP 氨甲酰磷酸 →氨甲酰天冬氨酸—>嘧啶(在核中) a(m-) ATC 以是否合成嘧啶为表型的标准; (2)OTC突变仍有2~3%的活性 图14-代谢抵偿效应产生的基因外抑制

鸟氨酸转氨甲酰酶(OTC) CO2 氨甲酰磷酸 瓜氨酸 精氨酸 (在线粒体中) + b (su-) NH4 天冬氨酸转氨甲酰酶 ATP 氨甲酰磷酸 氨甲酰天冬氨酸 嘧啶(在核中) a (m-) ATC (1) 以是否合成嘧啶为表型的标准; (2) OTC 突变仍有 2~3 %的活性. 图 14- 代谢抵偿效应产生的基因外抑制

三利用突变来解读密码 1960A. Tsugita, H Fraenkel- Congrat小组和HG Wittman小组试图通过用亚硝酸来对IMV进 诱变。 当时根据亚硝酸诱变的原理,mRNA中的A→G 或CU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

三.利用突变来解读密码 1960 A. 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 1955S0cha在细菌中分离了多核苷酸磷酸化 ge( polynucleotide phosphorylase ),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

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。 1955 S.Ocha在细菌中分离了多核苷酸磷酸化 酶（polynucleotide phosphorylase）,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