第九讲第二套遗传密码
第二套遗传密码子science_1998
Insights into Editing from an Ile-tRNA Synthetase Structure with tRNA Ile and Mupirocin Laura F. Silvian, et al. Science 285, 1074 (1999); DOI: 10.1126/science.285.5430.1074
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Insights into Editing from an Ile-tRNA Synthetase Structure
with tRNAIle and Mupirocin
Laura F. Silvian,1,3* Jimin Wang,1 Thomas A. Steitz1,2,3
Isoleucyl–transfer RNA (tRNA) synthetase (IleRS) joins Ile to tRNAIle at its synthetic active site and hydrolyzes incorrectly acylated amino acids at its editing active site. The 2.2 angstrom resolution crystal structure of Staphylococcus aureus IleRS complexed with tRNAIle and Mupirocin shows the acceptor strand of the tRNAIle in the continuously stacked, A-form conformation with the 3Ј terminal nucleotide in the editing active site. To position the 3Ј terminus in the synthetic active site, the acceptor strand must adopt the hairpinned conformation seen in tRNAGln complexed with its synthetase. The amino acid editing activity of the IleRS may result from the incorrect products shuttling between the synthetic and editing active sites, which is reminiscent of the editing mechanism of DNA polymerases.
人教课标版高中生物必修2《遗传密码的破译(选学)》名师教案
《遗传密码的破译》教案一、选题原因及教材分析：《遗传密码的破译》是人教版高中生物必修2第4章《基因的表达》中的一节内容。
在教材中属于选学内容，但考虑到该内容蕴涵有丰富的科学史探究素材，非常适合学生进行探究性学习活动。
通过探究性学习活动，能使学生经历和体验科学探究的过程，体味科学的本质，激发其学习生物学的兴趣，培养学生的生物科学素养，达到知识、能力、情感三者合一的教学目标。
同时本课通过对遗传密码破译的深入认识，也为之后学习理解基因突变的内容打下了坚实的基础。
二、学情分析及教学目标的设定：通过对本章第一节的学习，学生对遗传密码的作用及原理已经有清楚的认识，但是对遗传密码的破译过程并不了解，而且有着较强的学习欲望。
高二学生的逻辑推理能力较强，已经可以理解克里克和尼伦伯格的实验原理及实验结论的推导过程。
所以根据以上学情，我设立了以下教学目标：知识与能力目标：（1）通过教师讲解、阅读文本，能够简述遗传密码的结构特点及阅读方式。
（2）通过师生互动、小组讨论，能够说明克里克及尼伦伯格实验原理及结论。
学科素养（1）基础知识（遗传密码的结构特点及阅读方式；克里克及尼伦伯格实验原理及结论）；（2）基本技能（通过再现科学史培养学生实验设计与科学探究能力；通过总结遗传密码的特点训练学生对比分析、归纳总结能力）；（3）基本思想（通过遗传密码的结构特定及阅读方式的学习，能够再现科学史让学生体验科学方法与科学态度）；（4）基本活动经验（通过遗传密码的结构特定及阅读方式的学习，感受科学知识发现过程的艰辛和漫长）。
三、教学重点难点及突破方法：本课的教学重点及难点是克里克及尼伦伯格实验原理及结论的认识过程。
教师利用多媒体课件辅助教学，同时引导学生层层深入理解实验原理，通过讨论学习的方法了解学生的学习过程，及时修正一些错误的想法，使学生最终理解实验的原理及结论。
四、教学过程：新课导入：本课教师杜撰了一个小故事：“校园内离奇的谋杀案”柯南发留在被害人衣服内的一张神秘纸条“AUGCUAUUGUAA”怎样来破译这张纸条的信息呢？引导学生阅读并利用遗传密码子表发现其中包含了“甲硫氨酸、亮氨酸、亮氨酸、终止密码子”4个密码子的信息，最终将犯罪嫌疑人锁定为贾亮亮。
生化名词解释、
（A）氨基端：蛋白质的基本组成单位，广义上指分子中既有氨基又有羧基的化合物。
氨基酸脱羧作用：在微生物中很普遍，在高等动、植物组织内也有此作用，但不是氨基酸代谢的主要方式α-氧化：长链脂肪酸的α-碳在加单氧酶的催化下氧化成羟基生成α-羟脂酸的过程成为α-氧化（B）Β折叠：重复性结构，靠相邻肽链间的氢键维持结构稳定性，反平行结构更为稳定Β转角：（β弯曲）发夹结构Β凸起：小的非重复性结构，能单独存在，大多数为反平行β折叠中的一种不规则情况变性：天然蛋白质因受物理或化学因素的影响，其分子内部原有的高度规律性结构发生变化，致使蛋白质的理化性质和生物学性质都有所改变，但一级结构不被破坏的现象吡喃糖：C1与C3上的羟基形成六元环不可逆抑制剂：与酶的必需基因以共价键结合，引起酶永久性失活，其抑制作用不能用透析、别构效应：蛋白质在表现其生物功能时，构象发生改变从而改变整个分子性质的现象超滤等温和物理手段解除别构调节：具有别构作用的酶大多是寡聚酶，一般由两个或连个以上的亚基所组成别构酶：具有别构调节作用的酶，通常是由多个亚基组成的寡聚酶，可具有多个活性部位与调节部位比活力：每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数，是酶样品纯度的指标丙酮酸脱氢酶系：（多酶复合物）线粒体内膜上有，，催化丙酮酸进行下进行不可逆的氧化与脱羧反应，并使之与CoA结合形成乙酰CoA。
必需脂肪酸：必需由食物获得必需氨基酸：由食物中获取，苏氨酸，赖氨酸，甲硫氨酸，色氨酸，苯丙氨酸缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸半缩醛：单糖分子中醛基和其他碳原子上的羟基成环反应生成的反应半保留复制：DNA的两条链彼此分开各自作为模板，按碱基配对规则合成互补链，由此产生的子代DNA的一条链来自亲代，另一条链是以这条亲代链为模板合成的新链半不连续复制：DNA复制时，一条链是连续合成的，另一条链都是由间断合成的短片段连接而成不依赖于ρ因子的终止子：通常有一个富含AT的区域和一个或多个富含GC的区域，具有回文对称序列，该序列转录生成的RNA能形成茎环二级结构，终止RNA聚合酶的转录作用摆动性：tRNA上的反密码子与mRNA的密码子配对时，密码子的第一位、第二位碱基是严格按照碱基配对原则进行的，而第三位碱基配对则不很严格的现象(C)超二级结构：若干相邻的二级结构中的构象单元彼此相互作用，互成有规则的，在空间上能够辨认的二级结构组合体操纵子：功能相关的基因常串联在一起，由共同的调控元件调控，并转录成同一mRNA分子，可指导多种蛋白质合成的结构，原核细胞基因表达的协调单位。
《遗传密码的破译》 知识清单
《遗传密码的破译》知识清单遗传密码，这个神秘而又关键的生命语言，一直以来都是生物学领域中令人着迷且不断探索的重要课题。
它宛如一本生命的密码书，决定着生物的特征、生长和发展。
让我们一同走进这个神奇的领域，揭开遗传密码破译的神秘面纱。
一、遗传密码的概念遗传密码是指核酸中的核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系。
简单来说，就是 DNA 或 RNA 中的碱基排列顺序如何决定了蛋白质中氨基酸的排列顺序。
核酸由四种碱基组成，分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）（在 RNA 中胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）取代）。
而蛋白质则由 20 种不同的氨基酸组成。
二、遗传密码破译的历史进程1、早期探索在遗传密码的破译之前，科学家们已经对遗传物质的本质和作用有了一定的了解。
孟德尔的遗传定律为遗传学奠定了基础，随后摩尔根通过果蝇实验进一步揭示了基因在染色体上的定位。
2、突破阶段20 世纪 50 年代，科学家发现 DNA 是遗传物质。
这一发现为破译遗传密码指明了方向。
3、关键实验在众多研究中，有几个关键实验对遗传密码的破译起到了重要推动作用。
（1）尼伦伯格和马太的实验他们通过在体外无细胞体系中加入人工合成的多聚核苷酸，成功破译了第一个遗传密码。
（2）克里克的实验克里克通过巧妙的实验设计，提出了遗传密码的三个重要特性：连续性、不重叠性和通用性。
三、遗传密码的特点1、通用性几乎所有的生物都使用相同的遗传密码，这表明地球上的生命在进化上具有共同的起源。
2、简并性一种氨基酸可以由多个密码子编码。
这增加了遗传信息传递的容错性。
3、连续性密码子之间没有间隔，是连续阅读的。
4、不重叠性每个碱基只参与一个密码子的组成。
四、遗传密码的破译方法1、数学推理通过对已知的生物信息进行数学分析和推理，推测可能的密码组合方式。
2、实验研究如上述提到的体外无细胞体系实验等。
3、生物信息学分析利用计算机技术对大量的基因序列进行比对和分析。
第九讲第二套遗传密码
对提高生物工程产物的产率有重要的实用价值。
蛋白质工程的兴起，已使人们不再满足于天然蛋白
的利用，而开始追求设计自然界不存在的全新的、 具有某些特定性质的蛋白质。这就开辟了蛋白设计 的新领域。
（改变金黄色葡萄球菌IgG结合蛋白中一个56个殘基片段中的28个殘基， 从而使原来主要是β-折叠的结构改变为一个主要是α-螺旋的蛋白）
四．第二套遗传密码的特点
①
简并性：指不少氨基酸序列颇为不同的肽链可以有 极为相似的甚至相同的三维结构。 如在不同生物体中执行相同生物功能的蛋白质虽然 可以有氨基酸序列上的差异，但却有相同的整体三 维结构。 例：近百种不同来源的线粒体细胞色素C的氨基 酸序列已经测定，它们的氨基酸残基数均在104左右， 其中仅在21个位置上的氨基酸在不同的生物体的细 胞色素C是完全相同的，其他则各不相同；但是所有 这些细胞色素C的整体三维结构却是非常相似的。
在蛋白质家族中，根椐其氨基酸序列相差 少于20%者可划为亚家族
③ •
通过实验研究 探讨变性蛋白质如何重恢复其天然构象
•
•
新生肽如何折叠为完整蛋白质
研究肽链中氨基酸的定点突变如何影响蛋
白质的总体结构折叠与形成的动力学过程
•
实验研究不仅将会为第二遗传密码的确定
提供重要信息，也是最终检验所提出的第
二遗传密码是否正确的必要手段。
第二遗传密码具有简并性、多义性和全局 性等特点。第二遗传密码的研究，将为提 高生物工程产物的产率和设计自然界不存 在的全新蛋白质开创广阔的前景。
THE END !
近年来得知某些疾病是由于蛋白质折叠错
误而引起的。如类似疯牛病的某些神经性
疾病、老年痴呆症、帕金森症等。这些疾
遗传密码的破译人教版高中生物必修二PPT课件
研究的背景：
1941年比德尔（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum ）的工 作则强有力地证明了基因突变引起了酶的改变，而且每一种 基因一定控制着一种特定酶的合成，从而提出了一个基因一 种酶的假说。人们逐步地认识到基因和蛋白的关系。
“中心法则”提出后更为明确地指指出了遗传信息传递 的方向，总体上来说是从DNA→RNA→蛋白质。那DNA和蛋白质 之间究竟是什么关系？或者说DNA是如何决定蛋白质？这个有 趣而深奥的问题在五十年代末就开始引起了一批研究者的极 大兴趣。
6.1909年的约翰逊(W.Johannsen)称孟德尔假定的“遗传因子” 为“基因”，并明确区别基因型和表型。 7.1909年，詹森斯 (F.A.Janssen)观察到染色体在减数分裂时 呈交叉现象，为解释基因连锁现象提供了基础。 8.1909年，摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)开始对果蝇迸行实 验遗传学研究，发现了伴性遗传的规律。他和他的学生还发现 了连锁、交换和不分离规律等。并进一步证明基因在染色体上 呈直线排列，从而发展了染色体遗传学说。 1926年摩尔根提 出基因学说，发表《基因论》
的一半。 3.1890年，科学家确认了减数分裂产生配子。 4.1891年，科学家描述了减数分裂的全过程。 5.1902年，鲍维丰(T.Boveri)和1903年萨顿(W.Sutton)在研究
减数分裂时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系， 提出染色体是遗传因子载体，可说是染色体遗传学说的初步 论证。
遗传密码的破译人教版高中生物必修 二PPT课 件
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研究的背景：
1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》 一书，而当时遗传物质的化学本质是尚未明确的，十年后 DNA双螺旋模型才得以建立，在这样的背景下能将遗传信息 设想成一种电码式的遗传密码形式，实在是一种超越时代 的远见卓识。
高中生物必修2ppt课件7：4.3-遗传密码的破译(选学)
小结
1. 1954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断3个碱基 编码一个氨基酸。
2. 1961年克里克第一个用T4噬菌体实验证明了遗传 密码中3个碱基编码一个氨基酸。
3. 1961年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外 合成破译了第一个遗传密码。
4. 1969年科学家们破译了全部的密码。
课堂练习 1、在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋 白质的可能性最大的是：（ ） A．在相关的基因的碱基序列中删C除或增加一个 碱基对 B．在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个 碱基对 C．在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个 碱基对 D．在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个 碱基对
A．无DNA和mRNA细胞的提取液
B．人工合成的多聚核苷酸
C
．加入的氨基酸种类和数量 D．
测定多肽链中氨基酸种类的方法
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24
2、最早提出3个碱基编码一个氨基酸的科学家和 首次用实验的方法加以证明的科学家分别是（ D ） A．克里克、伽莫夫 C B．克里克、沃森式化 ．摩尔根、尼伦伯格 D．伽莫夫、克里克
3、采用蛋白质体外合成的技术揭示遗传密码实验
中，改变下列哪项操作，即可测出全部的遗传密
码与氨基酸的对应规则：( B )
将第三个碱基T变为A时，DNCCGGUUGGCCGGAA……. 非重叠阅读方式阅读结果：CCU AGC GUG CGA…
重叠阅读方式阅读结果：
CCU CUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGA…
改变DNA序列的一个碱基，密码以非重叠方式阅读 时，影响1个氨基酸，密码以重叠方式阅读时，影响 3个氨基酸
F: • • — •
G: — — • H: • • • • I: • • J: • — — — K: — • — L: • — • •
第二套遗传密码-第五组
第二套遗传密码
组员： 赵志鹏 张燕青 张轶玮 郭晓芳 任欣慰 刁蓓 丁丁 周珣 陈玮 高佳琦 顾雪婷
第一:氨基酸与 第一 氨基酸与tRNA分 分 氨基酸与 子的结合； 子的结合；
遗传信息翻译 的准确性依赖于 两个连续的、 两个连续的、 独立的配对的精 确性。 确性。
回到最初 氨基酰 tRNA合成酶是如 何催化这一过程的呢？
3.氨酰-tRNA合成酶复合体的结构
• 研究方法：X射线晶体衍射 1.顶部深沟裂缝包住受体臂。 2.下部小沟裂缝容纳反密码 子环。 3.L型内部紧贴酶的主体
• 分类 1.第一类合成酶（一半） 第一个碱基对被破坏，3’ 端形成发卡结构 2.第二类合成酶（一半） 是在tRNA的包括可变环 和接收臂的大凹槽那一面 末端接收臂成螺旋状结构
第二:载有氨基酸的 第二 载有氨基酸的 tRNA分子与连接在 分子与连接在 核糖体上的mRNA 核糖体上的 的结合； 的结合；
第一:氨基酸tRNA分子的结合
氨基酸与tRNA 分子的结合是由氨基酰 tRNA合成酶所催化的。因此, tRNA分子的氨 基酸特异性除了与tRNA分子本身有关外, 也 可能与氨基酰 tRNA tRNA合成酶有关。
局限和突破
局限：单纯从酶的角度很难取得进展；
突破：对tRNA分子进行研究；
技术支持：1.定点突变技术的成熟 2. tRNA序列分析方法的建立
2.tRNA分子本身
ห้องสมุดไป่ตู้
（1）反密码环
技术支持：1.定点突变技术的成熟 例1：正常的tRNAmet中，反密码子CAU中的任何一 个发生突变都会引起tRNAmet分子与甲硫氨酸酰化 作用的下降，并且当反密码环大小改变时，也具 有同样效果。 还有，当反密码子变为琥珀抑制子CUA，即CUAtRNAmet时，便可以携带谷氨酰胺。 ——说明：反密码子和反密码环在决定tRNA分子的 氨基酸特异性方面起着重要作用。
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第二遗传密码具有简并性、多义性和全局 性等特点。第二遗传密码的研究，将为提 高生物工程产物的产率和设计自然界不存 在的全新蛋白质开创广阔的前景。
THE END !
例：硫氧还蛋白在分子内部有一个巯基，对这个巯基
用不同链长的烷基硫代磺酸修饰可以在分子内部引入
大小不同的疏水基团的结果并没有影响分子的三维结 构，也没有影响它在胍溶液中的去折叠与重折叠以及 对DNA多聚酶的活化。晶体衍射结构分析的结果表明， 对金黄色葡萄球菌核酸酶做同样的修饰也不影响分子
的整体结构。
在功能上完全无关的蛋白质，并且氨基酸 序列有显著差异，却具有近于相同的三维 结构。 例：卵类黏蛋白的第三结构域和核糖体 结构蛋白L7/L12的C端部分虽然在氨基酸序 列上仅有3%相同，但具有几乎完全相同的 三维结构。
用化学修饰方法在某些蛋白质分子内部引入大小不同
的疏水基团并不影响分子的总体结构。
③
•
全局性：
维系蛋白质总体三维结构相对稳定的是大量弱键 协同作用的结果，个别键的形成或破坏并不足于 影响蛋白质的总体三维结构 肽链在空间折叠构成三维结构，在肽链上相距很 远的殘基可以在空间上彼此靠近而相互作用。并 对分子结构产生重要影响 某些蛋白质C-末端少数氨基酸的去除，或侧链基 团的翻译后修饰有时会对整体构象和功能产生影 响。新生肽合成时，后形成的肽段可以影响已经 形成的肽段的构象从而造成对整体分子的影响。
对提高生物工程产物的产率有重要的实用价值。
蛋白质工程的兴起，已使人们不再满足于天然蛋白
的利用，而开始追求设计自然界不存在的全新的、 具有某些特定性质的蛋白质。这就开辟了蛋白设计 的新领域。
（改变金黄色葡萄球菌IgG结合蛋白中一个56个殘基片段中的28个殘基， 从而使原来主要是β-折叠的结构改变为一个主要是α-螺旋的蛋白）
白质中氨基酸序列与三维结构的对应关系，
国际上称之为第二遗传密码或折叠密码。
Anfinsen 原理揭示了蛋白质的氨基
酸序列决定蛋白质分子在热力学上稳
定的三维结构的必然性，但多肽链折 叠成为相应的三维结构在实际上还存 在一个“这一过程是否能在一定时间 内完成”的动力学问题。
事实上蛋白质最稳定结构与一些相似 结构之间的能量差并不大，约在20.983.7kJ/mol.蛋白质之所以最容易形成
•
•
•
环境对分子结构有不同影响。 曾经认为以非水溶剂全部或部分 取代水溶液，将对蛋白质折叠起破坏 性作用，但是实际情况并非如此。溶 菌酶在甘油与水的混合溶液甚至纯甘 油中仍能保持天然结构。 已知不少有机溶剂是蛋白质的变 性剂，但溶菌酶能在丙酮或已酰胺的 水溶液中正确折叠。即使是50%的甲醇 也只影响金黄色葡萄球菌核酸酶的折 叠动力学，而不影响它们的最终折叠 状态。
四．第二套遗传密码的特点
①
简并性：指不少氨基酸序列颇为不同的肽链可以有 极为相似的甚至相同的三维结构。 如在不同生物体中执行相同生物功能的蛋白质虽然 可以有氨基酸序列上的差异，但却有相同的整体三 维结构。 例：近百种不同来源的线粒体细胞色素C的氨基 酸序列已经测定，它们的氨基酸残基数均在104左右， 其中仅在21个位置上的氨基酸在不同的生物体的细 胞色素C是完全相同的，其他则各不相同；但是所有 这些细胞色素C的整体三维结构却是非常相似的。
②
根据氨基酸顺序预测蛋白质的三维结 构 自然界存在的蛋白质总数很大，但根 据它们在序列上的相似性以及进化上 的同源性，可以归并为总数并不很大 的蛋白质家族；
•
•
从它们所含二级结构在拓扑学上的关
系又可以归并为有限数目的折叠类型。
对于自然界存在的蛋白质折叠类型总 数，近年来倾向于1000-2000种（已 测定的结构为700种），这就使认识 全部蛋白质三维结构的任务大大简化。
天然结构除能量因素外，是由动力学
和熵的因素所决定的。
分子伴侣的发现已经把过去经典 的自发折叠概念转变为“有帮助 的肽链的自发折叠与组装”的概 念。
“自发”是指由第二遗传密码决定折叠终
态的“内因”亦即热力学因素；
“帮助”则是为保证该过程能高效完成的
“外因’,是由分子伴侣蛋白和折叠酶来
帮助完成的，主要是帮助克服动力学和熵
的障碍，从而帮助克服细胞内由各种因素 引起折叠错误并造成翻译后多肽链分子的 聚集沉淀而最终导致信息传递终止。
三联密码解决的是在一维空
间内两个不同性质分子的”
翻译“关系，即从线性DNA的
核苷酸排列顺序到线性多肽
链的氨基酸排列顺序。
第二遗传密码要解决的是一维结构序列
信息与三维结构信息之间的关系。由氨
某些蛋白质用定点突变方法使氨基酸侧链 殘基被取代，对蛋白质折叠状态与功能不 产生影响。 例：金黄色葡萄球菌核酸酶的149个氨基酸 殘基，其多数殘基被替换时对酶的结构或 功能都不产生明显的影响。特别是处于分 子内部的疏水殘基Val66被极性并带正电荷 的Lys取代时，不影响酶分子的整体三维结 构。T4溶菌酶分子内部40-49的10个殘基 都用丙氨酸取代，对酶的折叠或生物活性 都没有明显影响。
第一遗传密码的阐明解决了基因在不同生物体之间的转 移与表达，开辟了遗传工程和蛋白工程的新产业。但是 异体表达的蛋白质往往不能正确折叠成为活性蛋白质而 聚集成包涵体。生物工程这个生产上的瓶颈问题需要第 二密码的理论研究和折叠的实验研究来指导和帮助解决。 由于分子伴侣在新生肽链折叠中的关键作用，它一定会
六．小结
遗传信息的传递，是从核酸序列到功能蛋白质 的全过程。第一遗传密码解决的是在一维结构 内从线性DNA的核苷酸排列顺序到线性多肽链
的氨基酸排列顺序。第二遗传密码要解决的是
一维结构序列信息与三维结构信息之间的对应
关系。
当前对于第二遗传密码的研究，一是从理
论上对蛋白质的三维结构进行预测；二是 在实验上研究变性蛋白质以及新生肽折叠 为完整的有功能蛋白质分子的全过程。
②
多义性：指某些相同的氨基酸序列还可
以在不同条件下决定不同的三维结构。
例：天然型朊蛋白（PrPC)在正常动
物体内存在， 不导致疾病，而感染型 的朊蛋白（PrPsC)则导致某些神经性疾 病，并导致天然型朊蛋白（α-螺旋为 主）转变为感染型的朊蛋白（β-折叠 为主）。另一例子是鸟氨酸脱羧酶和腺 苷酸激酶在一定条件下可以有多种构象。
在蛋白质家族中，根椐其氨基酸序列相差 少于20%者可划为亚家族
③ •
通过实验研究 探讨变性蛋白质如何重恢复其天然构象
•
•
新生肽如何折叠为完整蛋白质
研究肽链中氨基酸的定点突变如何影响蛋
白质的总体结构折叠与形成的动力学过程
•
实验研究不仅将会为第二遗传密码的确定
提供重要信息，也是最终检验所提出的第
二遗传密码是否正确的必要手段。
近年来得知某些疾病是由于蛋白质折叠错
误而引起的。如类似疯牛病的某些神经性
疾病、老年痴呆症、帕金森症等。这些疾
病的发生与应激蛋白的表达与行为有密切
的关系。此外，局产缺血、化学损伤、心 脏扩大、高烧、炎症、感染、代谢病、细 胞和组织损伤以及老年化等都与应激蛋白 有关。因此在医学上不仅开辟了与分子伴 侣和应激蛋白有关的新的研究领域。也开 辟了广阔的应用前景。
第六讲
第二遗传密码
一．第一遗传密码
对生命遗传信息存储、传递及表达的认识是20 世纪生物科学所取得的最重要的突破，其中的
关键问题是由3个相连的核苷酸顺序决定蛋白
质分子肽链中的1个氨基酸，即“三联遗传密
码”的破译。
图示：第一遗传密码
但是蛋白质必须有特定的三维结构，才能表现其
特定的生物学功能。 1961年，Anfinsen根据变性伸展失去活性的核糖 核酸酶A，能自发重新卷曲折叠，恢复其原有的三 维结构和生物活性的实验事实，提出“多肽链的 氨基酸序列包含了形成其热力学上稳定的天然构 象所必需的全部信息”,或者说“一级结构决定高 级结构”的著名论断，并因此获得1972年Nobel化 学奖。这一论断现在已被广泛接受，大量实验充 分说明氨基酸顺序与蛋白质三维结构之间存在一 定的关系。
图示 氨基酸的序列决定蛋白质特定三维结构
二．第二遗传密码
遗传信息的传递，应该是从核酸序列到 功能蛋白质的全过程。现有的三联遗传 密码仅有从核酸序列到无结构的多肽链 的信息传递，因此是不完整的。
本节讨论的是从无结构的多肽链到有完整
结构的功能蛋白质的信息蛋白质的分子结构确实有
重要影响，如免疫球蛋白轻链在不同的
离子强度和pH值下形成不同的晶体，X射
线衍射结构测定表明这些不同的晶体确
实具有不同的三维结构。在体内某些跨
膜蛋白是部分处于膜双层内部的疏水条
件下，对于这些蛋白的折叠状态虽然仍
是由其氨基酸序列所决定，但也必然会
受到其特殊环境的影响。
五． 第二遗传密码的研究在实际应用上的意义
基酸顺序决定蛋白质三维结构，到由蛋
白质三维结构决定其特定的生物学功能，
是完整的遗传信息传递过程的不可缺少
的重要的一半。
三．第二套遗传密码的研究方法
①
蛋白质三维结构的测定：通过X射线晶体衍射 技术解析蛋白质三维结构与氨基酸序列的关 系（美国蛋白质数据库存入的晶体结构，16 年前是100个左右，7年前则是1500个，现在 已超过18000个，目前每天可解出的蛋白质结 构约10个左右），但自然界数于百万计的蛋 白质结构测定不是短时间能够完成的。