第10篇 遗传密码

揭秘遗传密码遗传密码是生命的奥秘，它决定了生物个体的基因表达和遗传信息的传递。

几十年的研究揭示了遗传密码的复杂性和精确性，同时也催生了许多突破性的科学发现。

本文将介绍遗传密码的基本性质、发现过程以及对人类健康和疾病研究的重要意义。

1. 遗传密码的基本性质遗传密码是由碱基三联体序列（简称密码子）编码的，分子生物学家使用字母缩写来表示不同的密码子。

这些密码子指导蛋白质合成，使得氨基酸以特定顺序连接成链。

在遗传密码中，有64个密码子，编码了20种不同的氨基酸。

此外，还有3个密码子用作终止信号，表示蛋白质合成结束。

2. 揭示遗传密码的里程碑事件研究人员花费了数十年的时间来揭示遗传密码的奥秘。

在20世纪60年代，发现了RNA的存在和参与蛋白质合成的作用。

此后，研究人员开始使用核酸三联体密码子进行体外合成蛋白质的实验，并从不同的生物体中提取核酸来破译密码子。

通过比对不同生物体的密码子序列，研究人员逐渐揭示了密码子与氨基酸之间的对应关系。

3. 遗传密码的重要意义遗传密码不仅是生物学研究的基础，也对人类健康和疾病研究具有重要意义。

首先，遗传密码的研究为基因工程和遗传工程奠定了基础。

科学家们利用遗传密码的规律，通过人工合成DNA序列来设计新的蛋白质，以实现特定功能的基因改造。

其次，了解遗传密码有助于揭示疾病的发生机制。

例如，一些疾病与遗传密码中特定密码子的突变有关，这些突变可能导致蛋白质结构异常或功能丧失，从而引发疾病。

4. 遗传密码的探索之路遗传密码的深入研究仍在继续。

科学家们致力于解析密码子和氨基酸对应关系的细节，同时还在研究密码子的修饰和进化过程。

通过利用新技术和更加高效的方法，科学家们可以更深入地认识遗传密码的奥秘，为生物学和医学领域的研究提供更多的可能性。

总结：遗传密码作为生命的基础，决定了生物个体的基因表达和遗传信息的传递。

通过揭秘遗传密码的基本性质、揭示里程碑事件、介绍遗传密码的重要意义以及展望未来的研究方向，我们可以更加深入地了解这个复杂而又精确的生命密码。

《遗传密码的破译》知识清单遗传密码，这一生命的神秘语言，一直以来都吸引着无数科学家的探索和研究。

那么，究竟什么是遗传密码？它又是如何被破译的呢？让我们一起来揭开这层神秘的面纱。

一、遗传密码的概念遗传密码指的是 DNA 或 RNA 中核苷酸的排列顺序与蛋白质中氨基酸的排列顺序之间的对应关系。

简单来说，就是生物体将遗传信息从核酸传递到蛋白质的规则。

DNA 由四种碱基——腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）组成。

这些碱基的不同排列组合形成了基因。

而基因在转录过程中形成 RNA，RNA 又通过翻译过程合成蛋白质。

在这个过程中，三个连续的碱基组成一个密码子，对应着一种特定的氨基酸。

二、遗传密码破译的前期探索在遗传密码被正式破译之前，科学家们进行了大量的前期探索。

1、对基因与蛋白质关系的研究早在 19 世纪，科学家们就开始思考基因与蛋白质之间的联系。

随着细胞生物学和遗传学的发展，人们逐渐认识到基因在控制生物性状和蛋白质合成方面起着关键作用。

2、化学分析方法的应用通过化学分析技术，科学家们能够确定蛋白质的组成成分和结构，为后续对遗传密码的研究提供了重要的基础。

3、基因突变的研究对基因突变的观察和分析，使科学家们意识到基因中的碱基变化可能会导致蛋白质的改变，这为揭示遗传密码的规律提供了线索。

三、遗传密码破译的关键实验1、克里克的实验弗朗西斯·克里克通过一系列巧妙的实验，提出了“中心法则”，指出遗传信息从 DNA 传递到 RNA，再到蛋白质的流向。

这一理论为遗传密码的破译奠定了重要的框架。

2、尼伦伯格和马太的体外蛋白质合成实验尼伦伯格和马太利用无细胞体系，在含有不同人工合成 RNA 多聚核苷酸的试管中加入放射性标记的氨基酸，观察哪种氨基酸会被掺入新合成的多肽链中。

通过这个实验，他们成功破译了第一个遗传密码子。

3、霍利等人的研究霍利等人对 tRNA（转运 RNA）的结构和功能进行了深入研究，揭示了 tRNA 在遗传密码翻译过程中的重要作用。

第十一章蛋白质的生物合成第一节遗传密码蛋白质合成要解决的中心问题即是氨基酸顺序的决定和肽键的形成。

1.1、遗传密码的概念p502遗传密码（密码子，三联体密码）：在mRNA分子上，每三个连续的核苷酸决定一个AA，这三个连续的核苷酸就称为遗传密码。

机体中，组成蛋白质的AA共有20种，这20种AA共有61种密码子。

密码的阅读方向：5’ →3’。

1.2 、遗传密码的特点p505-5061、密码的简并性一种AA有1个以上密码子的现象。

如：Ser：UCU，UCC，UCA，UCG（4种密码子) 。

简并性主要表现在第三位的碱基，说明密码子的专一性主要决定于前两个碱基，第三个碱基则存在一定灵活性，这对物种的稳定具重要意义。

但Trp，Met只有1个密码子。

2、密码的阅读具方向性（5’→3’）、连续性、不重叠、无逗号。

阅读一经开始，即依次进行直至终止密码子，中间即不重叠也不停顿（否则将导致突变）。

3、具起始密码和终止密码起始密码：AUG（主要），GUG。

为双功能密码子。

肽链合成开始：起始信号。

肽链延伸中：编码Met （AUG），Val（GUG）。

终止密码：UAA，UAG，UGA。

不编码任何AA，是蛋白质合成的终止信号。

因此，遗传密码共有64个。

（3个终止密码+61个编码AA的密码）4、通用性和变异性p509-510真核，原核，病毒都共用一套密码。

但在线粒体和一些低等生物中存在密码的变异性。

1.3 、反密码子与摆动效应p507-5091、反密码子tRNA分子上反密码环中3个连续的核苷酸，可与mRNA上的密码子配对，称为反密码子。

反密码子在遗传密码和AA的转换间起了中介作用。

2、摆动效应：反密码子的第1个碱基与密码子的第3个碱基配对的特异性不高，除标准配对外还有非标准配对的现象称摆动效用。

标准配对：A-U ，C-G。

非标准配对：。

第10章遗传密码1.遗传密码：是指DNA链上的核苷酸与蛋白质链上的氨基酸的对应关系。

2.密码子：是指mRNA链上三个连续的核苷酸决定一个特定的氨基酸，mRNA上特定的核苷酸序列对应蛋白质链上特定的氨基酸序列3.U UU（Phe）、CCC（Pro）、AAA（L ys）是最早得到破译的密码子，polyG因为易于形成多股螺旋，不宜作为mRNA，就无法翻译出对应的蛋白质。

4.1964年，Nirenberg用人工合成的三核苷酸取代mRNA，在没有GTP时，不能合成蛋白质，但是核苷酸三联体却能与其对应的氨酰tRNA一起结合在核糖体上，当通过硝酸纤维素滤膜时，该复合物留在膜上。

用这种核糖体结合技术可以直接测出三联体对应的氨基酸。

5.除甲硫氨酸和色氨酸只有一个密码子之外，其余氨基酸均有1个以上的密码子。

已知多肽合成的第一个氨基酸为甲酰甲硫氨酸（原核生物）或甲硫氨酸（真核生物），但甲硫氨酸的密码子只有一个，说明编码多肽链内部甲硫氨酸和起始氨基酸用的是同一个密码子。

6.C rick等最早推测决定蛋白质中氨基酸序列的遗传密码编码在核酸分子上，其基本单位是按照5’→3’方向编码、不重叠、无标点的三联体密码子。

AUG为甲硫氨酸兼起始密码子，UAA、UAG和UGA为终止密码子。

若插入或删除一个核苷酸，就会使这以后的读码发生错位，发生移码突变。

7.在绝大多数的生物体中使用AUG为起始密码子（有报道全部的真核生物使用AUG为起始密码子），也有极少数是使用GUG为起始密码子的。

UAA、UAG、UGA是终止密码子，不编码任何一种氨基酸。

这3种密码子及其别名是：UAA为赭石型密码子，UAG为琥珀型密码子，UGA为蛋白石型密码子。

8.遗传密码的基本特性：密码的简并性、密码的变偶性、遗传密码的通用性和变异性。

9.密码的简并性：同一种氨基酸具有两个或更多密码子的现象称为密码子的简并性。

对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子，色氨酸和甲硫氨酸只有1个密码子。

第十章遗传密码(Genetic code）1内容：1.遗传密码的破译2.遗传密码的基本特性3.突变效应和遗传密码的防错系统4.可读框与重叠基因2 正文：1.遗传密码：DNA链上的核苷酸与蛋白质链上的氨基酸的对应关系2.密码子：mRNA链上三个连续的核苷酸决定一个特定的氨基酸；mRNA链上特定的核苷酸序列对应蛋白质链上特定的氨基酸序列1.1 遗传密码是三联体的推测伽莫夫G.Gamov（1904—1968）:俄国出生的美国物理学家首先对遗传密码进行探讨，第一个提出具体设想。

1954年Gamow在自然杂志发表《脱氧核糖核酸与蛋白质之间的关系》论文提出遗传密码的构想。

●在的双螺旋结构中，四个碱基之间形成一定空穴游离氨基酸进入空穴形成多肽链●四个碱基中由三个碱基决定一种氨基酸，因为氨基酸有20种一个碱基决定一种氨基酸时只能决定41 = 4种两个碱基决定一个氨基酸时只能决定42=16种三个碱基决定一个氨基酸时能决定43=64种四个碱基决定一个氨基酸时能决定44=256种1.2 遗传密码是三联体的证实1961年Crick给出确切证据- 三联体密码是正确的Crick的T4噬菌体实验1961年，Crick与Brenner合作，用大肠杆菌的T4噬菌体实验T4噬菌体r+：能在大肠杆菌B菌株生长形成嗜菌斑;能在大肠杆菌K菌株上生长形成嗜菌斑T4噬菌体r¯: 不能在K菌株上生长，不形成嗜菌斑用可以引起移码突变的丫啶类药物处理野生型噬菌体，在此噬菌体DNA发生缺失1个、2个、3个或插入1个、2个、3个核苷酸的各种突变类型1、缺失一个核苷酸时在K菌株上不生长ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABCABC ABA BCA BCA BCA BCA BC插入一个核苷酸时在K菌株上不生长ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABCABC ABC CAB CAB CAB CAB CAB C2、缺失两个核苷酸时在K菌株上不生长ABC ABC ABC ABC ABC ABCABC ABB CAB CAB CAB C插入两个核苷酸时在K菌株上不生长ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABCABC ABC CAB CAB CCA BCA BCA BC3 、缺失三个核苷酸时在K菌株上生长（拟野生型）ABC ABC ABC ABC ABC ABCABC ABA BAB ABC ABC插入三个核苷酸时在K菌株上生长（拟野生型）ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABCABC ABC CAB CAB CCA BCC ABC ABC为四联体时插入三个核苷酸则不在K菌株上生长ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCDABCD ABCD DABC DABC DDAB CDDABCDA BCD该实验证明遗传密码是三联体，非重叠、连续编码。

遗传密码遗传密码（genetic code）决定蛋白质中氨基酸顺序的核苷酸顺序，由3个连续的核苷酸组成的密码子所构成。

由于脱氧核糖核酸（DNA）双链中一般只有一条单链（称为有义链或编码链）被转录为信使核糖核酸（mRNA），而另一条单链（称为反义链）则不被转录，所以即使对于以双链DNA作为遗传物质的生物来讲，密码也用核糖核酸（RNA）中的核苷酸顺序而不用DNA中的脱氧核苷酸顺序表示。

在转移核糖核酸（tRNA）分子中有一组与mRNA中的密码子配对的三联体，称为反密码子。

每种tRNA携带一种特定的氨基酸，在遗传密码的解读中起着关键性的作用。

简史1961年英国分子生物学家F．H．C．克里克等在大肠杆菌（Escherichia coli）噬菌体T4中用遗传学方法证明密码子由三个连续的核苷酸所组成。

他们用原黄素作为诱变剂处理噬菌体T4的野生型，从中获得噬菌斑较野生型为大的快速溶菌突变型rⅡ。

这种突变型可用原黄素再度处理而成为具有野生型表型的回复体。

将回复体和原来的野生型杂交，发现子代中出现一些rⅡ突变型，说明这些回复体实际上是基因内抑制的结果（见抑制基因）。

由于原黄素诱发的是移码突变，也即是由于个别核苷酸的增加（＋）或缺失（-）而导致的突变，因此可以把rⅡ突变写作+（也可写作-），把基因内抑制突变写作-（或写作+），于是由于基因内抑制而出现的回复体便可写作+-（或-+）。

通过基因重组还可以得到种种组合如++、--、---等（表1）。

不管密码子由几个核苷酸组成，只要有一个核苷酸的增加（或减少）都会使这一位置以后的密码意义发生错误而成为突变型；而另一个核苷酸的减少（或增加）则可以校正后一核苷酸位置以后的码组，从而使表型恢复为野生型。

从表1的实验结果可以看到在除了+-以外的各种组合中只有+++或---或------等组合的表型是野生型。

这一实验结果只能解释为密码子是由三个（或三的倍数）核苷酸组成。

美国生物化学家M．W．尼伦伯格等从1961年开始用生物化学方法进行解码研究。

生物学中的遗传密码研究生命起源以来，遗传信息一直扮演着至关重要的角色。

随着人类对遗传信息的研究不断深入，越来越多的秘密被揭开，遗传密码也逐渐被解密。

遗传密码是指遗传信息在体细胞和生殖细胞中的传递方式。

它直接决定了生命形式的遗传特点，对生物学研究具有至关重要的意义。

1. 遗传密码的产生遗传密码的产生主要是由DNA的复制和RNA的转录所决定的。

在DNA的复制过程中，DNA双链不断解开，以方便DNA聚合酶从5'末端向3'末端合成新的DNA链。

RNA的转录过程中，RNA聚合酶会将DNA模板上的信息转化为mRNA分子，最终形成成熟的mRNA分子。

这两个重要的过程都需要遵循特定的规则，以保证遗传信息的准确传递。

2. 遗传密码的组成遗传密码是由四种碱基(A、C、G、U)不同组合所形成的。

在RNA分子中，A、C、G、U直接编码为氨基酸；在DNA中，A、C、G、T直接编码为氨基酸（T被U所替代）。

每三个碱基称为一个密码子，可以编码一个氨基酸，因此总共可以编码64种氨基酸。

其中，有三个密码子(AUG)、(UAA)和(UAG)则不编码任何氨基酸，被称为终止密码子。

3. 遗传代码的破解遗传密码的研究历程可谓漫长而充满困难。

1941年，研究者George Gamow和他的合作者Vladimir Zhdanov提出了“三位码”的假说。

1953年，Francis韦恩、James 瓦特森、Maurice Wilkins和Rosalind Franklin发表了有关DNA结构的研究成果。

上述研究成果为研究者揭示遗传密码提供了理论基础。

1961年，日本学者Nirenberg和他的团队在试验中第一次发现，一个氨基酸对应一个三联密码子。

此后，各方科学家共同努力，才最终成功破解了遗传密码。

4. 遗传密码的应用遗传密码不仅对于理解生命的本质，而且在身体健康和疾病治疗方面也极为重要。

了解遗传密码意味着我们可以开发出更加精确的基因编辑技术，同时也可以更好地预测疾病发生的概率。