遗传密码的发现

1. 现代科学发现的遗传密码有多少个

目前已知的遗传密码有64个，其中有61个密码子决定氨基酸的名称，还有个密码子为终止密码子。

2. 遗传密码有哪些基本特征

1、方向性，密码子是对mRNA分子的碱基序列而言的，它的阅读方向是与mRNA的合成方向或mRNA编码方向一致的，即从5'端至3'端。

2、连续性，mRNA的读码方向从5'端至3'端方向，两个密码子之间无任何核苷酸隔开。mRNA链上碱基的插入、缺失和重叠，均造成框移突变。

3、简并性，指一个氨基酸具有两个或两个以上的密码子。密码子的第三位碱基改变往往不影响氨基酸翻译。

4、摆动性，mRNA上的密码子与转移RNA(tRNA)J上的反密码子配对辨认时，大多数情况遵守碱基互补配对原则，但也可出现不严格配对，尤其是密码子的第三位碱基与反密码子的第一位碱基配对时常出现不严格碱基互补，这种现象称为摆动配对。

5、通用性，蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。但已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。

(2)遗传密码的发现扩展阅读：

虽然遗传密码在不同生命之间有很强的一致性，但亦存在非标准的遗传密码。在有“细胞能量工厂”之称的线粒体中，便有和标准遗传密码数个相异的之处，甚至不同生物的线粒体有不同的遗传密码。支原体会把UGA转译为色氨酸。

纤毛虫则把UAG（有时候还有UAA）转译为谷氨酰胺（一些绿藻也有同样现象），或把UGA转译为半胱氨酸。一些酵母会把GUG转译为丝氨酸。在一些罕见情况，一些蛋白质会有AUG以外的起始密码子。

3. 遗传密码是谁研究的

于是，在20世纪60年代初，分子生物学的一个突出问题就是遗传密码。研究者如何才能预言是哪一个三联体对应于某个特定氨基酸呢？如果不了解这一过程，我们就难以理解信息是怎样从DNA转移到蛋白质上的。

遗传密码的探寻开始于1955年，这时有一位西班牙裔的美国生物化学家奥乔亚（SeveroOchoa，1905—1993）离析出了一种酶，它可以使细菌中的DNA增殖。他发现，这种酶可以催化单个核苷酸形成类RNA物质。[美国生物化学家科恩伯格（Arthur Kornberg，1918—2007）随后也对DNA作出了同样的工作，1959年奥乔亚和科恩伯格荣获诺贝尔生理学或医学奖。]

就是在这种情况下，美国生物化学家尼伦伯格（Warren Nirenberg，1927—）开始着手工作。他利用合成的RNA当做信使RNA，开始寻求答案。1961年，尼伦伯格终于有了突破。他根据奥乔亚的方法得到一段合成RNA，这种RNA只含一种类型的核苷酸——尿甙酸，因此它的结构是“……UUUUUU……”，其唯一可能的三联体该是“UUU”。于是，当它形成一种仅含有苯丙氨酸的蛋白质时，他知道在他的“辞典”里，他已经列出了第一个条目，由尿甙酸组成的苯丙氨酸。

与此同时，印度裔美籍化学家科拉纳（Har Gobind Khorana，1922—）也在沿着类似的路线工作。他引入了新的技术，可以对已知结构的DNA与由此产生的RNA进行比较，并且证明每个三联体密码的“字母”决不会重叠。他独立研究，破译了几乎全部遗传密码。他和尼伦伯格分享了1968年诺贝尔生理学或医学奖，同时得奖的还有同在此领域工作的霍利（Robert William Holley，1922—1993）。

科拉纳后来主持一个研究小组，1970年偶然地成功合成了一种类似基因的分子。也就是说，他不是用已经存在的基因作为模板，而是从核苷酸开始，按正确的次序使它们排列在一起，这一技术最终使得研究者能够创造“设计者”基因。总之，第二次世界大战之后的几十年里，我们对遗传基础的认识向前跨越了一大步。DNA和RNA成了家喻户晓的词语，生命要义的知识似乎就在眼前。

4. 现在科学家发现的遗传密码有几个

科学家发现的遗传密码共有64种，其中三种是终止密码子， 61种是编码氨基酸的密码子 。

5. 遗传密码的发现有什么重要意义

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。但是在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形成包含体。生物工程的这个在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，它一定会对提高生物工程产物的产率有重要的实用价值。
蛋白工程的兴起，已经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。前面提到的把原来主要是β-折叠结构改变为一个主要是α-螺旋的新蛋白的设计就是这方面的一个例子，更多的努力将集中于有实用意义的蛋白设计上。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于疯牛病的某些神经性疾病老年性痴呆症帕金森氏症。这已引起人们极大的注意。异常刺激会诱导细胞立即合成大量应激蛋白帮助细胞克服环境变化，这些应激蛋白多半是分子伴侣。由于分子伴侣
在细胞生命活动的各个层次和环节上都有重要的甚至关键的作用，它们的表达和行为必然与疾病有密切关系.如局部缺血化疗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，也开创了广阔的应用前景。

6. 什么是遗传密码简述其基本特点

遗传密码是一组规则，将DNA或RNA序列以三个核苷酸为一组的密码子转译为蛋白质的氨基酸序列，以用于蛋白质合成。几乎所有的生物都使用同样的遗传密码，称为标准遗传密码；即使是非细胞结构的病毒，它们也是使用标准遗传密码。但是也有少数生物使用一些稍微不同的遗传密码。

特点

1、方向性，密码子是对mRNA分子的碱基序列而言的，它的阅读方向是与mRNA的合成方向或mRNA编码方向一致的，即从5'端至3'端。

2、连续性，mRNA的读码方向从5'端至3'端方向，两个密码子之间无任何核苷酸隔开。mRNA链上碱基的插入、缺失和重叠，均造成框移突变。

3、简并性，指一个氨基酸具有两个或两个以上的密码子。密码子的第三位碱基改变往往不影响氨基酸翻译。

4、摆动性，mRNA上的密码子与转移RNA(tRNA)J上的反密码子配对辨认时，大多数情况遵守碱基互补配对原则，但也可出现不严格配对，尤其是密码子的第三位碱基与反密码子的第一位碱基配对时常出现不严格碱基互补，这种现象称为摆动配对。

5、通用性，蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。但已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。

(6)遗传密码的发现扩展阅读：

除了少数的不同之外，地球上已知生物的遗传密码均非常接近；这显示遗传密码应在生命演化的历史中很早期就出现，并且证明了所有生物都源自共同祖先。现有的证据表明遗传密码的设定并非是随机的结果，对此有以下的可能解释:

1、最近一项研究显示，一些氨基酸与它们相对应的密码子有选择性的化学结合力，这显示现在复杂的蛋白质制造过程可能并非一早存在，最初的蛋白质可能是直接在核酸上形成。

2、原始的遗传密码可能比今天简单得多，随着生命演化制造出新的氨基酸再被利用而令遗传密码变得复杂。虽然不少证据证明这观点3，但详细的演化过程仍在探索之中。

3、经过自然选择，现时的遗传密码减低了突变造成的不良影响。

7. 高中生物遗传与进化中发现遗传密码对应规则的实验有一地方不懂

“起始密码子”的功能并不是“使翻译开始”，而是“定位翻译开始位置的信号标记”。

比如做多聚尿嘧啶核糖核苷酸指导合成多聚苯丙氨酸肽链的实验用的就是大肠杆菌的核糖体，正常的mRNA上有一段叫做Shine-Dalgarno sequence的区域，能够引导mRNA的AUG密码子定位到核糖体RNA 3'末端与之互补的位置上。然后翻译能够按照正常的密码子顺序进行。

而对于人工合成的mRNA，没有Shine-Dalgarno sequence，也没有起始密码子，所以翻译开始的位置是随机的，核糖体和mRNA结合的位置在哪里，翻译就从哪里开始，因为都是U，所以不管从哪里开始，氨基酸都是Phe。

如果人工合成的mRNA不止一种碱基，比如是UUUAAAUUUAAA……这样子的，那么翻译出来的就不会只有UUU和AAA的氨基酸，还会有UUA，UAA，AAU，AUU的氨基酸，因为开始阅读密码子的位置是随机的。

所以这个实验只要明确是UUU就可以了，其它不影响

8. 遗传密码的历史起源

除了少数的不同之外，地球上已知生物的遗传密码均非常接近；因此根据演化论，遗传密码应在生命历史中很早期就出现。现有的证据表明遗传密码的设定并非是随机的结果，对此有以下的可能解释 ：
韦斯（Carl Richard Woese）认为，一些氨基酸与它们相对应的密码子有选择性的化学结合力（立体化学假说，stereochemical hypothesis），这显示现在复杂的蛋白质制造过程可能并非一早存在，最初的蛋白质可能是直接在核酸上形成。但王子晖（J. Tze-Fei Wong）认为，氨基酸和相应编码的忠实性反映了氨基酸生物合成路径的相似性，并非物理化学性质的相似性（共进化假说，co-evolution hypothesis）。谢平指出，遗传密码子是生化系统的一部分，因此，必须与生化系统的演化相关联，而生化系统的核心是ATP，只有它才能建立起核酸和蛋白质之间的联系（ATP中心假说，ATP-centric hypothesis） ：ATP（a）是光能转化成化学能的终端，（b）导演了一系列的生化循环（如卡尔文循环、糖酵解和三羧酸循环等）及元素重组，（c）它通过自身的转化与缩合将错综复杂的生命过程信息化——筛选出用4种碱基编码20多个氨基酸的三联体密码子系统、精巧地构建了一套遗传信息的保存、复制、转录和翻译以及多肽链的生产体系，（d）演绎出蛋白质与核酸互为因果的反馈体系，在个体生存的方向性筛选中，构筑了对细胞内成百上千种同步发生的生化反应进行秩序化管控（自组织）的复杂体系与规则，并最终建立起个性生命的同质化传递机制——遗传。
原始的遗传密码可能比今天简单得多，随着生命演化制造出新的氨基酸再被利用而令遗传密码变得复杂。虽然不少证据证明这一观点，但详细的演化过程仍在探索之中。经过自然选择，现时的遗传密码减低了突变造成的不良影响。Knight等认为，遗传密码是由选择（selection）、历史（history）和化学（chemistry）三个因素在不同阶段起作用的（综合进化假说） 。
其它假说：艾根提出了试管选择（in vitro selection）假说，奥格尔（Leslie Eleazer Orgel）提出了解码（decoding）机理起源假说，杜维（Christian de Duve）提出了第二遗传密码（second genetic code）假说。Wu等推测，三联体密码从两种类型的双联体密码逐渐进化而来, 这两种双联体密码是按照三联体密码中固定的碱基位置来划分的, 包括前缀密码子（Prefix codons）和后缀密码子（Suffix codons）。不过，Baranov等推测三联体密码子是从更长的密码子（如四联体密码子quadruplet codons）演变而来，因为长的密码子具有更多的编码冗余从而能抵御更大的突变压力 。

9. 遗传密码的破解历史

遗传密码的发现是20世纪50年代的一项奇妙想象和严密论证的伟大结晶。mRNA由四种含有不同碱基腺嘌呤（简称A）、尿嘧啶（简称U）、胞嘧啶（简称C）、鸟嘌呤（简称G）的核苷酸组成。最初科学家猜想，一个碱基决定一种氨基酸，那就只能决定四种氨基酸，显然不够决定生物体内的二十种氨基酸。那么二个碱基结合在一起，决定一个氨基酸，就可决定十六种氨基酸，显然还是不够。如果三个碱基组合在一起决定一个氨基酸，则有六十四种组合方式，看来三个碱基的三联体就可以满足二十种氨基酸的表示了，而且还有富余。猜想毕竟是猜想，还要严密论证才行。
自从发现了DNA的结构，科学家便开始致力研究有关制造蛋白质的秘密。伽莫夫（George Gamow）指出需要以三个核酸一组才能为20个氨基酸编码。1961年，美国国家卫生院的马太（Heinrich Matthaei）与尼伦伯格（Marshall Warren Nirenberg）在无细胞系统（Cell-free system）环境下，把一条只由尿嘧啶（U)组成的RNA转释成一条只有苯丙氨酸（Phe）的多肽，由此破解了首个密码子（UUU -> Phe）。随后科拉纳（Har Gobind Khorana）破解了其它密码子，接着霍利（Robett W.Holley）发现了负责转录过程的tRNA。1968年，科拉纳、霍利和尼伦伯格分享了诺贝尔生理学或医学奖。 尼伦伯格等发现由三个核苷酸构成的微mRNA能促进相应的氨基酸-tRNA和核糖体结合。但微mRNA不能合成多肽，因此不一定可靠。科兰纳（Khorana,Har Gobind）用已知组成的两个、三个或四个一组的核苷酸顺序人工合成mRNA，在细胞外的转译系统中加入放射性标记的氨基酸，然后分析合成的多肽中氨基酸的组成。
通过比较，找出实验中三联码相同的部分，再找出多肽中相同的氨基酸，于是可确定该三联码就为该氨基酸的遗传密码。科兰纳用此方法破译了全部遗传密码，从而和尼伦伯格分别获得1968年诺贝尔奖金。
后来，尼伦伯格等用多种不同的人工mRNA进行实验，观察所得多肽链上的氨基酸的类别，再用统计方法推算出人工mRNA中三联体密码出现的频率，分析与合成蛋白中各种氨基酸的频率之间的相关性，以此方法也能找出20种氨基酸的全部遗传密码。最后，科学家们还用了由3个核苷酸组成的各种多核苷链来检查相应的氨基酸，进一步证实了全部密码子。 DNA分子是由四种核苷酸的多聚体。这四种核苷酸的不同之处在于所含碱基的不同，即A、T、C、G四种碱基的不同。用A、T、C、G分别代表四种核苷酸，则DNA分子中将含有四种密码符号。以一段DNA含有1000对核苷酸而言，这四种密码的排列就可以有41000种形式，理论上可以表达出无限信息。
遗传密码
遗传密码（geneticcode）又是如何翻译的呢？首先是以DNA的一条链为模板合成与它互补的mRNA，根据碱基互补配对原则在这条mRNA链上，A变为U，T变为A，C变为G，G变为C。因此，这条mRNA上的遗传密码与原来模板DNA的互补DNA链是一样的，所不同的只是U代替了T。然后再由mRNA上的遗传密码翻译成多肽链中的氨基酸序列。碱基与氨基酸两者之间的密码关系，显然不可能是1个碱基决定1个氨基酸。因此，一个碱基的密码子（codon）是不能成立的。如果是两个碱基决定1个氨基酸，那么两个碱基的密码子可能的组合将是42=16。这种比现存的20种氨基酸还差4种因此不敷应用。如果每三个碱基决定一个氨基酸，三联体密码可能的组合将是43=64种。这比20种氨基酸多出44种，所以会产生多余密码子。可以认为是由于每个特定的氨基酸是由1个或多个的三联体（triplet）密码决定的。一个氨基酸由一个以上的三联体密码子所决定的现象，称为简并（degeneracy）。
每种三联体密码决定什么氨基酸呢？从1961年开始，经过大量的实验，分别利用64个已知三联体密码，找出了与他们对应的氨基酸。1966-1967年，全部完成了这套遗传密码的字典。大多数氨基酸都有几个三联体密码，多则6个，少则2个，这就是上面提到过的简并现象。只有色氨酸与甲硫氨酸这两种氨基酸例外，只有1个三联体密码。此外，还有3个三联体密码UAA、UAG和UGA不编码任何氨基酸，它们是蛋白质合成的终止信号。三联体密码AUG在原核生物中编码甲酰化甲硫氨酸，在真核生物中编码甲硫氨酸，并起合成起点作用。GUG编码结氨酸，在某些生物中也兼有合成起点作用。分析简并现象时可以看到，当三联体密码的第一个、第二个碱基决定之后，有时不管第三个碱基是什么，都可能决定同一个氨基酸。例如，脯氨酸是由下列四个三联体密码决定的：CCU、CCC、CCA、CCG。也就是说，在一个三联体密码上，第一个，第二个碱基比第三个碱基更为重要，这就是产生简并现象的基础。
同义的密码子越多，生物遗传的稳定性越大。因为当DNA分子上的碱基发生变化时，突变后所形成的三联体密码，可能与原来的三联体密码翻译成同样的氨基酸，或者化学性质相近的氨基酸，在多肽链上就不会表现任何变异或者变化不明显。因而简并现象对生物遗传的稳定性具有重要意义。

10. 什么是遗传密码

很久以前，人们都知道“种瓜得瓜，种豆得豆。”在五光十色的生物界，千姿百态的植物世代相传，除有少数变异外，都酷似它们的父母，从最简单的病毒到高等植物无一例外。小麦的后代还是小麦，稻子的后代还是稻子，是什么东西决定了它们的遗传性呢？这种物质是存在于细胞核的遗传物质——脱氧核糖核酸，是它把父本和母本的性状传递给了后代。因为不同生物体的DNA结构各不一样，所以，有什么样结构的DNA，就有什么样特定结构的蛋白质，并由此带来相似的后代。

DNA结构很复杂。它好比一幢高楼，是由一块一块“砖块”砌成的，“砖块”的名字叫脱氧核糖苷酸。我们日常用的砖块是由砂石、泥土合制而成的，DNA的“砖块”却是由磷酸、脱氧核糖和碱基组合而成，它们按一定的顺序首尾相接，联结起来，成为很长的DNA链。纵观这长链，就会发现这个链里大有奥妙，而奥妙就在碱基上。碱基有四种，分别是腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。它们分别简写为A、G、T和C。就是这四种碱基组成了生物的遗传密码。组成DNA分子的碱基虽然只有4种，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。例如，在生物体内，一个最短的DNA分子也大约有4000个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有44000种。碱基对的排列顺序就代表了遗传信息。碱基对的排列顺序千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基对的特定排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性，这就从分子水平上说明了生物体具有多样性和特异性的原因。

1953年，美国华特森和英国克里克提出DNA的双螺旋分子结构模型，为在分子水平上说明遗传现象奠定了基础。1954年，美国盖莫夫提出了“三联密码说”，即遗传密码是由三个字母组成的三联体。这些科学家人为地把它们编写成了一份密码，一个细胞发给一份密码，看这个细胞根据这份密码能合成什么样的氨基酸，从而慢慢摸清了密码的意义，也就是给密码作了翻译。经过这样的摸底，明确了好多密码的意义，如GGG能合成甘氨酸。所以人们就认识了甘氨酸的遗传密码是GGG。根据同样的道理，认识了赖氨酸的遗传密码是AAA，精氨酸的遗传密码是AAG………这一本密码字典就初步编出来了。这一套密码在成千上万的生物中都适用，这多么令人惊奇啊？

DNA分子中有无数个密码。A、G、T、C四个字显示了它们主宰生物各种性状的本事，它们变化多样，巧妙排列，创造了错综复杂、琳琅满目的奇异生物世界。

为什么DNA有主宰遗传的奇特作用呢？原来是因为DNA有着独特的结构和别具一格的自我复制本领。

DNA分子好像一架螺旋状的梯子。梯子的两边界是由磷酸和脱氧核糖一个隔一个地连接而成的，阶梯是由每一边和脱氧核糖相连的碱基配成一对，通过氢键连接成的。“父母”生育“子女”时，“父母”把自己的DNA复制一份传给下一代，所以“子女”就获得了“父母”合成特异蛋白的那种本事。不过，下代的DNA和“父母”的DNA不完全一样，因此，在DNA复制时，螺旋逐渐打开形成两个单链。子一代的双螺旋的DNA分子中有一个链是原来的，另一个链是新合成的。

但有些病毒完全没有DNA，它是通过RNA来进行遗传的。