遺傳密碼的一代密碼,遺傳密碼的破解歷史

2021-03-04 06:20:47 字數 5156 閱讀 6064

1樓:手機使用者

遺傳密碼是由核苷酸組成的三聯體。翻譯時從起始密碼子開始,沿著mrna的5′——3′方向,不重疊地連續閱讀氨基酸密碼子,一直進行到終止密碼子才停止,結果從n端到c端生成一條具有特定順序的肽鏈。

「遺傳密碼」一詞,現在被用來代表兩種完全不同的含義,外行常用它來表示生物體內的全部遺傳資訊。分子生物學家指的是表示四個字母的核酸語言和20個字母的蛋白質語言之間關係的小字典。要了解核苷酸順序是如何決定氨基酸順序的,首先要知道編碼的比例關係,即要弄清楚核苷酸數目與氨基酸數目的對應比例關係。

從數學觀點考慮,核酸通常有四種核苷酸,而組成蛋白質的氨基酸有20種,因此,一種核苷酸作為一種氨基酸的密碼是不可能的。如果兩種核苷酸為一組,代表一種氨基酸,那麼它們所能代表的氨基酸也只能有42=16種(不足20種)。如果三個核苷酸對應乙個氨基酸,那麼可能的密碼子有43=64種,這是能夠將20種氨基酸全部包括進去的最低比例。

因此密碼子是三聯體(triplet),而不是二聯體,(duplet),更不是單一體(singlet)。

國際公認的遺傳密碼,它是在2023年首先由蓋莫夫提出具體設想,即四種不同的鹼基怎樣排列組合進行編碼,才能表達出20種不同的氨基酸。2023年,由尼倫伯格等用大腸桿菌無細胞體系實驗,發現苯丙氨酸的密碼就是rna上的尿嘧啶uuu密碼子,到2023年,64種遺傳密碼全部破譯。

在64個密碼子中,一共有三個終止密碼子,它們是uaa、uag和uga,不與trna結合,但能被釋放因子識別。終止密碼子也叫標點密碼子或叫無意義密碼子。有兩個氨基酸密碼子aug和gug同時兼作起密碼子,它們作為體內蛋白質生物合成的起始訊號,其中aug使用最普遍。

密碼的最終破譯是由實驗室而不是由理論得出的,遺傳密碼體現了分子生物學的核心,猶如元素週期表是化學的核心一樣,但二者又有很大的差別。元素週期表很可能在宇宙中的任何地方都是正確的,特別是在溫度和壓力與地球都相似的條件下。但是如果在其他星球也有生命的存在,而那種生命也利用核酸和蛋白質,它們的密碼很可能有巨的差異。

在地球上,遺傳密碼只在某些生物中有微小的變異。克里克認為,遺傳密碼如同生命本身一樣,並不是事物永恆的性質,至少在一定程度上,它是偶然的產物。當密碼最初開始進化的,它很可能對生命的起源起重要作用。

遺傳密碼的破解歷史

2樓:小褲衩

遺傳密碼的發現是20世紀50年代的一項奇妙想象和嚴密論證的偉大結晶。mrna由四種含有不同鹼基腺嘌呤(簡稱a)、尿嘧啶(簡稱u)、胞嘧啶(簡稱c)、鳥嘌呤(簡稱g)的核苷酸組成。最初科學家猜想,乙個鹼基決定一種氨基酸,那就只能決定四種氨基酸,顯然不夠決定生物體內的二十種氨基酸。

那麼二個鹼基結合在一起,決定乙個氨基酸,就可決定十六種氨基酸,顯然還是不夠。如果三個鹼基組合在一起決定乙個氨基酸,則有六十四種組合方式,看來三個鹼基的三聯體就可以滿足二十種氨基酸的表示了,而且還有富餘。猜想畢竟是猜想,還要嚴密論證才行。

自從發現了dna的結構,科學家便開始致力研究有關製造蛋白質的秘密。伽莫夫(ge***e gamow)指出需要以三個核酸一組才能為20個氨基酸編碼。2023年,美國國家衛生院的馬太(heinrich matthaei)與尼倫伯格(marshall warren nirenberg)在無細胞系統(cell-free system)環境下,把一條只由尿嘧啶(u)組成的rna轉釋成一條只有苯丙氨酸(phe)的多肽,由此破解了首個密碼子(uuu -> phe)。

隨後科拉納(har gobind khorana)破解了其它密碼子,接著霍利(robett w.holley)發現了負責轉錄過程的trna。2023年,科拉納、霍利和尼倫伯格分享了諾貝爾生理學或醫學獎。

尼倫伯格等發現由三個核苷酸構成的微mrna能促進相應的氨基酸-trna和核醣體結合。但微mrna不能合成多肽,因此不一定可靠。科蘭納(khorana,har gobind)用已知組成的兩個、三個或四個一組的核苷酸順序人工合成mrna,在細胞外的轉譯系統中加入放射性標記的氨基酸,然後分析合成的多肽中氨基酸的組成。

通過比較,找出實驗中三聯碼相同的部分,再找出多肽中相同的氨基酸,於是可確定該三聯碼就為該氨基酸的遺傳密碼。科蘭納用此方法破譯了全部遺傳密碼,從而和尼倫伯格分別獲得2023年諾貝爾獎金。

後來,尼倫伯格等用多種不同的人工mrna進行實驗,觀察所得多肽鏈上的氨基酸的類別,再用統計方法推算出人工mrna中三聯體密碼出現的頻率,分析與合成蛋白中各種氨基酸的頻率之間的相關性,以此方法也能找出20種氨基酸的全部遺傳密碼。最後,科學家們還用了由3個核苷酸組成的各種多核苷鏈來檢查相應的氨基酸,進一步證實了全部密碼子。 dna分子是由四種核苷酸的多聚體。

這四種核苷酸的不同之處在於所含鹼基的不同,即a、t、c、g四種鹼基的不同。用a、t、c、g分別代表四種核苷酸,則dna分子中將含有四種密碼符號。以一段dna含有1000對核苷酸而言,這四種密碼的排列就可以有41000種形式,理論上可以表達出無限資訊。

遺傳密碼

遺傳密碼(ge***iccode)又是如何翻譯的呢?首先是以dna的一條鏈為模板合成與它互補的mrna,根據鹼基互補配對原則在這條mrna鏈上,a變為u,t變為a,c變為g,g變為c。因此,這條mrna上的遺傳密碼與原來模板dna的互補dna鏈是一樣的,所不同的只是u代替了t。

然後再由mrna上的遺傳密碼翻譯成多肽鏈中的氨基酸序列。鹼基與氨基酸兩者之間的密碼關係,顯然不可能是1個鹼基決定1個氨基酸。因此,乙個鹼基的密碼子(codon)是不能成立的。

如果是兩個鹼基決定1個氨基酸,那麼兩個鹼基的密碼子可能的組合將是42=16。這種比現存的20種氨基酸還差4種因此不敷應用。如果每三個鹼基決定乙個氨基酸,三聯體密碼可能的組合將是43=64種。

這比20種氨基酸多出44種,所以會產生多餘密碼子。可以認為是由於每個特定的氨基酸是由1個或多個的三聯體(triplet)密碼決定的。乙個氨基酸由乙個以上的三聯體密碼子所決定的現象,稱為簡併(degeneracy)。

每種三聯體密碼決定什麼氨基酸呢?從2023年開始,經過大量的實驗,分別利用64個已知三聯體密碼,找出了與他們對應的氨基酸。1966-2023年,全部完成了這套遺傳密碼的字典。

大多數氨基酸都有幾個三聯體密碼,多則6個,少則2個,這就是上面提到過的簡併現象。只有色氨酸與甲硫氨酸這兩種氨基酸例外,只有1個三聯體密碼。此外,還有3個三聯體密碼uaa、uag和uga不編碼任何氨基酸,它們是蛋白質合成的終止訊號。

三聯體密碼aug在原核生物中編碼甲醯化甲硫氨酸,在真核生物中編碼甲硫氨酸,並起合成起點作用。gug編碼結氨酸,在某些生物中也兼有合成起點作用。分析簡併現象時可以看到,當三聯體密碼的第乙個、第二個鹼基決定之後,有時不管第三個鹼基是什麼,都可能決定同乙個氨基酸。

例如,脯氨酸是由下列四個三聯體密碼決定的:ccu、ccc、cca、ccg。也就是說,在乙個三聯體密碼上,第乙個,第二個鹼基比第三個鹼基更為重要,這就是產生簡併現象的基礎。

同義的密碼子越多,生物遺傳的穩定性越大。因為當dna分子上的鹼基發生變化時,突變後所形成的三聯體密碼,可能與原來的三聯體密碼翻譯成同樣的氨基酸,或者化學性質相近的氨基酸,在多肽鏈上就不會表現任何變異或者變化不明顯。因而簡併現象對生物遺傳的穩定性具有重要意義。

遺傳密碼有哪些基本特徵

3樓:靠名真tm難起

1、方向性,密碼子是對mrna分子的鹼基序列而言的,它的閱讀方向是與mrna的合成方向或mrna編碼方向一致的,即從5'端至3'端。

2、連續性,mrna的讀碼方向從5'端至3'端方向,兩個密碼子之間無任何核苷酸隔開。mrna鏈上鹼基的插入、缺失和重疊,均造成框移突變。

3、簡併性,指乙個氨基酸具有兩個或兩個以上的密碼子。密碼子的第三位鹼基改變往往不影響氨基酸翻譯。

4、擺動性,mrna上的密碼子與轉移rna(trna)j上的反密碼子配對辨認時,大多數情況遵守鹼基互補配對原則,但也可出現不嚴格配對,尤其是密碼子的第三位鹼基與反密碼子的第一位鹼基配對時常出現不嚴格鹼基互補,這種現象稱為擺動配對。

5、通用性,蛋白質生物合成的整套密碼,從原核生物到人類都通用。但已發現少數例外,如動物細胞的線粒體、植物細胞的葉綠體。

4樓:天藍色心

1.方向性:密碼子的閱讀方向是5到3端。

2.簡併性:除蛋

氨酸和色氨酸只有乙個密碼子外,其它氨基酸都有好幾組密碼子。

3.通用性:無論是病毒還是原核生物、真核生物,都共同使用一套密碼字典,但有例外。

4.連續性:在mrna上,從起始密碼子到終止密碼子,密碼子的排列是連續的,既沒有重疊也沒有間隔。

5.有起始密碼子和終止密碼子。

6.變偶性:密碼的簡併性只涉及第三位鹼基,即同乙個氨基酸的不同密碼子中,前兩個鹼基均相同,第三個不同。

遺傳密碼是誰研究的?

5樓:易書科技

於是,在20世紀60年代初,分子生物學的乙個突出問題就是遺傳密碼。研究者如何才能預言是哪乙個三聯體對應於某個特定氨基酸呢?如果不了解這一過程,我們就難以理解資訊是怎樣從dna轉移到蛋白質上的。

遺傳密碼的探尋開始於2023年,這時有一位西班牙裔的美國生物化學家奧喬亞(severoochoa,1905—1993)離析出了一種酶,它可以使細菌中的dna增殖。他發現,這種酶可以催化單個核苷酸形成類rna物質。[美國生物化學家科恩伯格(arthur kornberg,1918—2007)隨後也對dna作出了同樣的工作,2023年奧喬亞和科恩伯格榮獲諾貝爾生理學或醫學獎。

]就是在這種情況下,美國生物化學家尼倫伯格(warren nirenberg,1927—)開始著手工作。他利用合成的rna當做信使rna,開始尋求答案。2023年,尼倫伯格終於有了突破。

他根據奧喬亞的方法得到一段合成rna,這種rna只含一種型別的核苷酸——尿甙酸,因此它的結構是「……uuuuuu……」,其唯一可能的三聯體該是「uuu」。於是,當它形成一種僅含有苯丙氨酸的蛋白質時,他知道在他的「辭典」裡,他已經列出了第乙個條目,由尿甙酸組成的苯丙氨酸。

與此同時,印度裔美籍化學家科拉納(har gobind khorana,1922—)也在沿著類似的路線工作。他引入了新的技術,可以對已知結構的dna與由此產生的rna進行比較,並且證明每個三聯體密碼的「字母」決不會重疊。他獨立研究,破譯了幾乎全部遺傳密碼。

他和尼倫伯格分享了2023年諾貝爾生理學或醫學獎,同時得獎的還有同在此領域工作的霍利(robert william holley,1922—1993)。

科拉納後來主持乙個研究小組,2023年偶然地成功合成了一種類似基因的分子。也就是說,他不是用已經存在的基因作為模板,而是從核苷酸開始,按正確的次序使它們排列在一起,這一技術最終使得研究者能夠創造「設計者」基因。總之,第二次世界大戰之後的幾十年裡,我們對遺傳基礎的認識向前跨越了一大步。

dna和rna成了家喻戶曉的詞語,生命要義的知識似乎就在眼前。

遺傳密碼的性質是哪五種,遺傳密碼是誰研究的?

答 1 連續性 遺傳密碼在mrna分上是連續排列的,要正確地閱讀必須從乙個正確的起點開始直到終止訊號。書寫時不能加標點符號。2 簡併性 遺傳密碼一共64個,61個氨基酸密碼,三個終止密碼,乙個氨基酸可對應多種密碼子。3 專一性。乙個密碼子只對應一種氨基酸。4 起始密碼和終止密碼。aug既是起始密碼,...

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