遗传密码的破译:
1、遗传密码的阅读方式
同一个碱基序列,不同的阅读方式解读出来的含义完全不同,要正确地理解遗传密码的含义,必须掌握密码的阅读方式。
2、克里克的实验证据
1961年,克里克以T4噬菌体为实验材料,研究其中某个碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。克里克发现在相关碱基序列中增加或者删减一个碱基,无法产生正常功能的蛋白质;增加或删除两个碱基,也不能产生正常功能的蛋白质;但是,当增加或删除三个碱基时,却合成了具有正常功能的蛋白质。从而证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。并且遗传密码从一个个顶的起点开始,以非重叠的方式阅读,编码之间没有分隔符。
3、遗传密码对应规则的发现。
(1)尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。
(2)实验思路:采用蛋白质的体外合成技术。
(3)过程:他们在每个试管中分别加入一种氨基酸,再加入除去DNA和mRNA的细胞提取液,以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸,结果加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
(4)实验结论:多聚尿嘧啶核苷酸导致了多聚苯丙氨酸的合成,多聚尿嘧啶核苷酸的碱基序列是由多个尿嘧啶组成的(UUUU......),可见尿嘧啶的碱基序列编码由苯丙氨酸组成的肽链。结合克里克得出的3个碱基决定1个氨基酸的实验结论,与苯丙氨酸对应的密码子应该是UUU。在此后的六七年里,科学家沿着蛋白质体外合成的思路,不断地改进实验方法,破译出了全部的密码子,并编制出了密码子表。
基因突变:
概念 |
由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变 |
意义 |
是生物变异的根本来源,为生物进化提供了最初的选择材料 |
类型 |
自然突变和诱发突变 |
原因 |
外因:某些环境条件(如物理、化学、生物因素) |
内因:DNA复制过程中,基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序发生改变,从而改变了遗传信息 |
结果 |
产生了该基因的等位基因,即新基因 |
特点 |
普遍性、随机性、低频性、多害少利性、不定向性(多向性)、可逆性 |
时期 |
DNA复制时(发生于有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期) |
人工诱变 |
原理 |
物理、化学、生物因素影响生物,使它发生基因突变 |
方法 |
物理方法:辐射诱变、激光诱变 |
化学方法:硫酸二乙酯、亚硝酸等处理生物材料 |
意义 |
提高变异频率,创造动物、植物和微生物新品种 |
知识拓展: 1、基因突变和生物性状的关系
①多数基因突变并不引起生物性状的改变。
a.不具有遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起基因突变,不引起性状变异。
b.由于多种密码子决定同一种氨基酸,因此某些基因突变也不能引起性状的改变。
c.某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类,但并不影响蛋白质的功能。
d.隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变。
②少数基因突变可引起性状的改变,如人的镰刀型细胞贫血症。
2、基因突变对后代的影响
①基因突变若发生在体细胞有丝分裂过程中,这种突变可通过无性繁殖传给后代,但不会通过有性生殖传给后代。
②基因突变若发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中,这种突变可通过有性生殖传给后代。
3、基因突变对蛋白质结构的影响
碱基对 |
影响范围 |
对氨基酸的影响 |
替换 |
小 |
只改变1个氨基酸或不改变 |
增添 |
大 |
插入位置前不影响,影响插入位置后的序列 |
缺失 |
大 |
缺失位置前不影响,影响缺失位置后的序列 |
4、基因突变在普通光学显微镜下无法看到,但染色体变异一般可以镜检出来。
5、基因突变的结果:基因突变引起基因“质”的改变,产生了原基因的等位基因,改变了基因的碱基序列,如由A→a(隐性突变)或a→A(显性突变),但并未改变染色体上基因的数量和位置。
6、显性突变和隐性突变的判定
(1)基因突变的类型
显性突变:aa→Aa(当代表现)
隐性突变:AA→Aa(当代不表现,一旦表现即为纯合体)
(2)判定方法
①植物:让突变体自交
②动、植物:让突变体与其他未突变体杂交