4.3遗传密码的破译（选学）●备课资料尼伦伯格的后续实验（1）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，但除了UUU，CCC，AAA，GGG以外，还必须破译其他的密码，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，它们能组成的三联体不外乎8种：UUU，UUG，UGU，GUU，GGG，GGU，GUG，UGG。U和G将随机地加入到三联体中，这样按比例各个位子上进入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，根据这样的推测，在无细胞系统中以这种比例合成的mRNA产生的氨基酸的比例也应是相应的，这样可以推测出密码子的组成。如氨基酸测定结果：苯丙氨酸（UUU）∶半胱氨酸（UGU）＝5∶1苯丙氨酸（UUU）∶缬氨酸（GUU）＝5∶5苯丙氨酸（UUU）∶甘氨酸（GUU）＝24∶1苯丙氨酸的密码子是已知的，由3个U组成，那么半胱氨酸一定是由2个U，1个G组成；缬氨酸同样如此；甘氨酸应是由一个U两个G组成。S.Ochoa及其合作者获悉Nirenberg用polyU大获成功之后，利用身边保存着多种多聚核苷酸也开展了破译密码的研究，采用的方法也是加入不同比例的混合多核苷酸两组展开了激烈的竞争，经过两个组一年多的努力，结果搞清了各种氨基酸的碱基组成，但是并不知其顺序。Nirenberg于1964年又采用三联体结合实验，一举破译了所有密码，取得了重大的突破。（2）三联体结合实验从上面的实验结果不难看出，按比例合成RNA的方法不能解决最关键的顺序问题，此时擅长RNA合成的Khorara就担负起直接合成有序多核苷酸的难题，1964年，正当Khorara刚刚奋力完成了第一批排列的核糖多核苷酸时，Nirenberg又有新的突破，使破译密码的艰难工作迅速达到了光辉的顶点，这种新的突破就是建立了三联体结合的新方法。这个方法的思路是建立在两项基础上的：①tRNA和氨基酸及三联体的结合是特异的。②上述结合的复合体大分子是不能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而tRNA－氨基酸的复合体是可以通过的。Nirenberg采用了一把钥匙开一把锁的思路，进行破译密码。他们首先发现当简单的特定的核苷酸加入到E.coli的核糖体上时，它们并不促使蛋白质的合成，而引起了特定的tRNA及其携带的氨基酸结合到核糖体上，形成大的复合体。因此他们每次在无细胞系统中仅加一种已知顺序的三联体RNA（如ACA），同时在氨基酸中只用14C标记一种氨基酸（如Ser），若ACA进入核糖体后，与其结合tRNA上携带的不是所标记的Ser，那么tRNASer和其携带的Ser就会从NC上透过，所以通过测定透过NC的tRNA－aa复合体是否带有标记，如带有标记就可以确定输入的三联体ACA不是Ser的密码子；那么就可重新输入另外的三联体RNA，一直到tRNA所带有的标记的氨基酸不透过NC，说明此三联体RNA正好是标记氨基酸的密码子，就这样Nirenberg小组一举破译了全部的密码。本章自我检测详解一、概念检测填表题答案：利用DNA复制、转录和翻译过程的碱基互补配对原则来答题。DNA双链1CGT2GCAmRNAGCAtRNACGU氨基酸丙氨酸密码子为（GCA）选择题1.解析：由于mRNA是单链结构，因此已知DNA分子的G，无法求mRNA分子的C。答案：D2.解析：按氨基酸数目∶mRNA分子碱基数∶DNA分子碱基数=1∶3∶6，计算求解。答案：D3.解析：转运RNA的碱基为CAU，对应的mRNA上的密码子为GUA，所以决定的氨基酸为缬氨酸（GUA）。答案：A4.解析：mRNA是以DNA的一条链按照碱基互补配对原则合成的。答案：C识图作答题解析：检查学生的识图能力和碱基互补配对原则理解的情况。答案：（1）氢键断裂解旋酶ATP（2）ACUCAA转录（3）2（4）碱基互补配对画概念图二、知识迁移提示：由于核糖体是合成蛋白质的场所，tRNA和mRNA的结合是蛋白质合成过程中翻译过程，而四环素等抗生素能抑制细菌的生长，有的能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止tRNA和mRNA结合，因此，对于细菌引起的疾病应用四环素等抗生素进行治疗，能够抑制细菌的生长和分裂，有益于治疗疾病，另外，抗生素还能抑制癌细胞的分裂增殖，对治疗癌症也有一定的疗效。三、技能应用1.解析：可根据氨基酸序列通过查密码子表推测出mRNA的碱基序列，再根据碱基互补配对推测出与mRNA互补的DNA一条链的碱基序列，最后推测出另一条链的碱基序列。答案：2.用这种方法推测的基因碱基序列只