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遗传密码子的研究历史及进展概述

作者 :张 舒更新时间:2012-11-13

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摘 要 遗传密码子是生命信息的基本遗传单位。文章对遗传密码子的破译以及变异性、多态性,遗传密码子的起源和进化的研究历史作了概述,并对研究新进展——遗传密码子扩充技术作了介绍。
关键词 遗传密码 多态性 起源
中图分类号 Q812 文献标识码 A
1 遗传密码及遗传密码子的早期研究
遗传密码是指DNA或mRNA的碱基序列与其编码的蛋白质的氨基酸序列间的相互关系。遗传密码的最早提出者不是生物学家而是奥地利物理学家Schr•dinger,他在《生命是什么》一书中以莫尔斯电码来比喻生物细胞中控制有机体未来发育计划的“微型密码”。第一个提出遗传密码具体设想是前苏联-美国物理学家Gamow,他认为在DNA双螺旋分子中,每4个碱基之间形成一个“空穴”,氨基酸就在这些空穴中结合成多肽,并且每3个碱基决定一个特定的氨基酸,成为这个氨基酸的密码。在20世纪60年代以前,由于mRNA还没有发现,对遗传密码很难进行研究。直到1961年,有关蛋白质合成中mRNA的作用、RNA聚合酶的发现、tRNA、核糖体和核糖体RNA(rRNA)的有关知识都已积累到一定程度,破译遗传密码的工作才逐步开始。
1961年Crick等人用原黄素对细菌噬菌体T4的B顺反子区域进行诱发突变实验,得到完全不同的、没有功能的蛋白质,他们推论密码子是由3个连续的核苷酸组成。同年Nirenberg等人通过人工合成mRNA并进行体外蛋白质翻译的方法,利用大肠杆菌的无细胞提取液蛋白质合成系统,首次确定了UUU为编码苯丙氨酸的密码子。不久,Nirenberg等又鉴定出AAA是赖氨酸的密码子,CCC是脯氨酸的密码子。1964年Nirenberg等采用核糖体结合法测定密码子中核苷酸的顺序,该法利用三核苷酸对应的携带有氨基酸的tRNA结合于核糖体的复合物可被硝酸纤维滤膜吸附的性质,将其与未结合的RNA分离开,因此只要有带放射性标记被滤膜吸附即可测出三联体是哪种氨基酸的密码子。1964~1966年Nirenberg小组用这种核糖体结合法确定了20种氨基酸的50多种密码子。同时印度-美国科学家Khorana在威斯康星大学用另外的方法也在进行遗传密码的破译工作。至1966年,通过多位科学家的努力,遗传密码全部得以破译。在全部64个密码子中,除UAA、UAG、UGA这3个密码子不编码任何一种氨基酸而代表终止信号外,61种密码子共编码20种氨基酸,其中AUG既是起始信号,也是甲硫氨酸的密码子。
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