1、旧知回顾旧知回顾基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 蛋白质合成体系的主要原料是蛋白质合成体系的主要原料是20种氨基酸，种氨基酸，怎样使这些氨基酸正确而有序的连接起来，最重怎样使这些氨基酸正确而有序的连接起来，最重要的一项工作就是破译信使要的一项工作就是破译信使RNA的密码子。的密码子。第第3 3节节 遗传密码的破译（选学）遗传密码的破译（选学）一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式二、克里克的实验证据二、克里克的实验证据三、遗传密码对应规则的发现三、遗传密码对应规则的发现四、遗传密码的特点四、遗传密码的特点 1.遗传密码的破译。遗传密码的破译。2.遗传密码的特点。遗传密码的特点。1
2、.从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关系训练科学推理能力。系训练科学推理能力。2.通过再现科学史培养实验设计与科学探究通过再现科学史培养实验设计与科学探究能力。能力。3.通过总结遗传密码的特点训练对比分析、通过总结遗传密码的特点训练对比分析、归纳总结能力。归纳总结能力。1.通过再现科学史体验科学方法与科学态度。通过再现科学史体验科学方法与科学态度。2.通过再现科学史感受科学知识发现过程的艰通过再现科学史感受科学知识发现过程的艰辛和漫长。辛和漫长。遗传密码的破译过程。遗传密码的破译过程。运用数学方法及实验方法探究运用数学方法及实验方法探究“碱基与氨碱基与氨基酸
3、的对应关系基酸的对应关系”。一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式1.非重叠的方式阅读非重叠的方式阅读2.重叠的方式阅读重叠的方式阅读 1.当图中当图中DNA的第三个碱基（的第三个碱基（T）发生改变）发生改变时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？影响？密码是非重叠的：密码是非重叠的：1 1个氨基酸，个氨基酸，密码是重叠的：密码是重叠的：3 3个氨基酸个氨基酸 2.当图中当图中DNA的第三个碱基（的第三个碱基（T）后插入一个）后插入一个碱基碱基A，时，如果
4、密码是非重叠的，这一改变将影，时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入怎样的影响？如果插入2个、个、3个碱基呢？个碱基呢？密码是非重叠的密码是非重叠的1 1、2 2个：后面所有的氨基酸个：后面所有的氨基酸（无法产生正常功能的蛋白质）（无法产生正常功能的蛋白质），3 3个碱基将会在个碱基将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸。原氨基酸序列中多一个氨基酸。如果插入如果插入1 1个碱基，个碱基，3 3个氨基酸，多肽比原正个氨基酸，多肽比原正常多肽多常多肽多1 1个氨基酸。个氨基酸。如果插入如果插入2 2个碱
5、基：个碱基：4 4个氨基酸，多肽比原正个氨基酸，多肽比原正常多肽多常多肽多2 2个氨基酸。个氨基酸。如果插入如果插入3 3个碱基：个碱基：5 5个氨基酸，多肽比原个氨基酸，多肽比原正常多肽多正常多肽多3 3个氨基酸。个氨基酸。密码是重叠的：密码是重叠的：二、克里克的实验证据二、克里克的实验证据 克里克以克里克以T4噬菌体为实验材料，研究其中噬菌体为实验材料，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某个碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响，发现：响，发现：在相关碱基序列中增加或删除在相关碱基序列中增加或删除1个碱基，无个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；法产生正常功能的蛋白质；在相关
6、碱基序列中增加或删除在相关碱基序列中增加或删除2个碱基，无个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；法产生正常功能的蛋白质；在相关碱基序列中增加或删除在相关碱基序列中增加或删除3个碱基，却个碱基，却合成了正常功能的蛋白质。合成了正常功能的蛋白质。1.遗传密码中遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。个碱基编码一个氨基酸。2.遗传密码从一个固定的起点开始，以非重遗传密码从一个固定的起点开始，以非重读的方式阅读，编码之间没有分隔符。读的方式阅读，编码之间没有分隔符。实验结论：实验结论：三、遗传密码对应规则的发现三、遗传密码对应规则的发现尼伦柏格和马太的实验：尼伦柏格和马太的实验：实验过程：实验过程：1.1.每个
7、试管中分别加入一种氨基酸；每个试管中分别加入一种氨基酸；2.2.每个试管中分别加入除去了每个试管中分别加入除去了DNADNA和和mRNAmRNA的细胞的细胞提取液；提取液；3.3.每个试管中分别加入人工合成的每个试管中分别加入人工合成的RNARNA多聚尿嘧啶多聚尿嘧啶核苷酸。核苷酸。结果：加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚结果：加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。苯丙氨酸的肽链。多聚尿嘧啶核苷酸导致了多聚苯丙氨酸的合多聚尿嘧啶核苷酸导致了多聚苯丙氨酸的合成，而多聚尿嘧啶的碱基序列是由多个尿嘧啶成，而多聚尿嘧啶的碱基序列是由多个尿嘧啶组成的（组成的（UUUUUU），可见尿嘧啶的碱基），
8、可见尿嘧啶的碱基序列编码由苯丙氨酸组成的肽链；序列编码由苯丙氨酸组成的肽链；苯丙氨酸苯丙氨酸UUU。结果说明：结果说明：四、遗传密码的特点四、遗传密码的特点 1.1.不间断性即连续性不间断性即连续性 mRNAmRNA的三联体密码是的三联体密码是连续不断的，相邻密码之间无核苷酸间隔。连续不断的，相邻密码之间无核苷酸间隔。2.2.不重叠性不重叠性 对于特定的三联体密码而言，对于特定的三联体密码而言，其中的每个核苷酸都具有不重叠性。不重叠性使其中的每个核苷酸都具有不重叠性。不重叠性使密码解读简单而准确无误而且当一个核苷酸被异密码解读简单而准确无误而且当一个核苷酸被异常核苷酸取代时，不会在肽链中影响到
9、多个氨基常核苷酸取代时，不会在肽链中影响到多个氨基酸，不过，在大肠杆菌噬菌体基因组中，确有部酸，不过，在大肠杆菌噬菌体基因组中，确有部分遗传密码是重叠的，这可以看做是一种例外。分遗传密码是重叠的，这可以看做是一种例外。3.3.简并性简并性 绝大多数氨基酸具有绝大多数氨基酸具有2 2个以上不同个以上不同的密码子叫做简并性的密码子叫做简并性,编码相同氨基酸的密码子称编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。由于简并性，某些同义密码子。由于简并性，某些DNADNA碱基变化不会碱基变化不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变引起相应蛋白质的氨基酸序列改变,这对维持物种这对维持物种的稳定性有重要意义。的稳定性有重要
10、意义。4.4.通用性通用性 处线粒体的个别密码外，生物体处线粒体的个别密码外，生物体通用一套遗传密码，细菌动物和植物之间蛋白质通用一套遗传密码，细菌动物和植物之间蛋白质合成机制及其合成机制及其 mRNAmRNA都是可以互换的。例如，真核都是可以互换的。例如，真核生物的基因可以在原核生物中表达，反之亦然。生物的基因可以在原核生物中表达，反之亦然。四、遗传密码的特点四、遗传密码的特点 连续性、简并性、通用性连续性、简并性、通用性 一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式1.非重叠的方式阅读非重叠的方式阅读2.重叠的方式阅读重叠的方式阅读二、克里克的实验证据二、克里克的实验证据三、遗传密码对应规
11、则的发现三、遗传密码对应规则的发现（2007 上海）密码子存在于（上海）密码子存在于（）BA.DNA B.mRNA C.tRNA D.核糖体核糖体 解析：解析：DNA中的碱基序列叫遗传信息；中的碱基序列叫遗传信息；mRNA上决定氨基酸的三个连续碱基称为一个密上决定氨基酸的三个连续碱基称为一个密码子；码子；tRNA中具有反密码子。中具有反密码子。1.组成组成mRNAmRNA分子的分子的4 4种核苷酸能组成多少种密码子：种核苷酸能组成多少种密码子：（）A.16 B.32 C.46 D.64A.16 B.32 C.46 D.64 D2.在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋白质在下列基因的改变中，
12、合成出具有正常功能蛋白质的可能性最大的是：（的可能性最大的是：（）A.A.在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基对在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基对B.B.在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基对在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基对C.C.在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对D.D.在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对C3.最早提出最早提出3 3个碱基编码一个氨基酸的科学家和首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：次用实验的方法加以证
13、明的科学家分别是：（）A A克里克、伽莫夫克里克、伽莫夫 B B克里克、沃森式化克里克、沃森式化 C C摩尔根、尼伦伯格摩尔根、尼伦伯格 D D伽莫夫、克里克伽莫夫、克里克D4.采用蛋白质体外合成的技术揭示遗传密码实验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：码与氨基酸的对应规则：()()A A无无DNADNA和和mRNAmRNA细胞的提取液细胞的提取液B B人工合成的多聚核苷酸人工合成的多聚核苷酸C C加入的氨基酸种类和数量加入的氨基酸种类和数量D D测定多肽链中氨基酸种类的方法测定多肽链
14、中氨基酸种类的方法B一、基础题一、基础题1.（D ）项项 目目莫尔斯电码莫尔斯电码遗传密码遗传密码密码间有无隔密码间有无隔符符长度是否固定长度是否固定阅读方式是否阅读方式是否重叠重叠密码所采用的密码所采用的符号符号有间隔符有间隔符“/”长度不固定，长度不固定，1 1到到4 4隔符号不等隔符号不等非重叠方式阅读非重叠方式阅读 无分隔符无分隔符长度固定，长度固定，3 3隔隔符号符号非重读方式阅读非重读方式阅读AUGCAUGC2.遗传密码的特点：遗传密码的特点：不间断性、不重叠性、不间断性、不重叠性、简并性、通用性简并性、通用性.二、拓展题二、拓展题项项 目目克里克的克里克的T4T4噬菌体实噬菌体实
15、验验尼伦柏格体外蛋白质尼伦柏格体外蛋白质合成实验合成实验主要主要思路思路前提前提优势优势不足不足通过研究碱基改变对蛋通过研究碱基改变对蛋白质合成的影响推断遗白质合成的影响推断遗传密码的性质传密码的性质建立体外蛋白质合建立体外蛋白质合成系统，直接破解成系统，直接破解遗传密码规则遗传密码规则找到使找到使DNA DNA 脱落或插入脱落或插入单个碱基的方法单个碱基的方法-原原黄素处理黄素处理多核苷酸磷酸化酶多核苷酸磷酸化酶的发现，为得到的发现，为得到polyUpolyU提供条件提供条件不需要理解蛋白质合成不需要理解蛋白质合成过程，就能作出推断密过程，就能作出推断密码子的总体特征码子的总体特征快速、直接快速、直接证据相对间接，工作证据相对间接，工作量较大量较大需要首先了解中细胞需要首先了解中细胞中蛋白质合成所需要中蛋白质合成所需要的条件的条件
