1、遗传密码遗传密码的的破译破译（选学）（选学）本节重点：本节重点：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无论从电文译成英文还是从英文译成电文都离不开无论从电文译成英文还是从英文译成电文都离不开莫莫尔尔斯密码表斯密码表 :短音短音 念作念作滴滴（di）:长音长音 念作念作答答（da）字码字码:A:B:C:D:E:F:G:H:I:J:K:L:M:N:O:P:Q:R:S:T:U:V:W:X:Y:Z:?:/:试一试：试一试：/DNA 我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译实我们知道了核酸中的碱基序列就
2、是遗传信息，翻译实际上就是将际上就是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列，那么碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？列，那么碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？几个碱基编码一个氨基酸呢？几个碱基编码一个氨基酸呢？1954年科普作家年科普作家伽莫夫伽莫夫G.Gamor对破译密码首对破译密码首先提出了挑战。当年，他在先提出了挑战。当年，他在自然自然Nature杂志首杂志首次利用数学推理，提出次利用数学推理，提出三个碱基编码一个氨基酸三个碱基编码一个氨基酸。构成构成RNA的碱基有几种？的碱基有几种？构成构成蛋白质的氨基酸有几种？蛋白质的氨基酸有几种？一、遗传
3、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）发生改变改变时，时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨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，又将产生怎样的影响？基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？CCAAGCGUGCGA.非重叠阅读方式阅读结果：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：重叠阅读方式阅读结果：CCU CUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGACCUAGC
4、GUGCGA将第三个碱基将第三个碱基T变为变为A时，时，DNA转录形成的转录形成的mRNA序列的变化：序列的变化：改变改变DNA序列的一个碱基，密码以非重叠方式阅读序列的一个碱基，密码以非重叠方式阅读时，影响时，影响1个氨基酸，密码以重叠方式阅读时，影响个氨基酸，密码以重叠方式阅读时，影响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）后插入插入一个碱一个碱基基A时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多时，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？如果插入影响？如果插入2个、个
5、、3个碱基呢？个碱基呢？非重叠方式阅读：非重叠方式阅读：未插入碱基时的阅读结果：未插入碱基时的阅读结果：CCA AGC GUG CGA.插入一个碱基插入一个碱基A时，阅读结果：时，阅读结果：CCA UAG CGU GCG A插入两个碱基插入两个碱基AA时，阅读结果：时，阅读结果：CCA UUA GCG UGC GA 密码非重叠阅读时，插入密码非重叠阅读时，插入1 1、2 2个碱基个碱基,插入点后插入点后面面所有密码子都改变所有密码子都改变；插入；插入3 3个碱基，在原来的密个碱基，在原来的密码子序列中码子序列中多出一个密码子多出一个密码子，其余密码子不变。，其余密码子不变。插入三个碱基插入三个
6、碱基AAA时，阅读结果：时，阅读结果：CCA UUU AGC GUG CGA重叠方式阅读：重叠方式阅读：未插入碱基时的阅读结果：未插入碱基时的阅读结果：CCA CAA AAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGA插入一个碱基插入一个碱基A时，阅读结果：时，阅读结果：CCA CAU AUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG插入两个碱基插入两个碱基AA时，阅读结果：时，阅读结果：CCA CAU AUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC密码密码重叠阅读时，插入重叠阅读时，插入1 1个碱基，影响个碱基，影响3 3个个密码子；密码子；插入插入
7、2 2个碱基，影响个碱基，影响4 4个密码子，插入个密码子，插入3 3个碱基，影个碱基，影响响5 5个密码子。个密码子。插入三个碱基插入三个碱基AAA时，阅读结果：时，阅读结果：CCA CAU AUU UUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG思考：思考：密码密码非重叠阅读时，增添碱基数目对蛋白非重叠阅读时，增添碱基数目对蛋白质质结构影响结构影响大小有什么规律？大小有什么规律？密码密码重叠阅读时，增添碱基数目对蛋白质重叠阅读时，增添碱基数目对蛋白质结构影响大小有什么规律？结构影响大小有什么规律？规律：规律：密码非重叠阅读时密码非重叠阅读时，插入，插入1、2个碱基，个碱基，插入插入点
8、后面所有氨基酸都改变，点后面所有氨基酸都改变，影响较大影响较大；插入；插入3个个碱基，在原来的氨基酸序列中碱基，在原来的氨基酸序列中多出一个氨基酸多出一个氨基酸，影响较小。影响较小。密码重叠阅读时密码重叠阅读时，插入，插入1个碱基，影响个碱基，影响3个氨个氨基酸；插入基酸；插入2个碱基，影响个碱基，影响4个氨基酸；插入个氨基酸；插入3个个碱基，影响碱基，影响5个氨基酸。个氨基酸。改变碱基数目越多影响改变碱基数目越多影响越大越大。二、克里克的实验证据（遗传密码子的验证二、克里克的实验证据（遗传密码子的验证）1961年年,克里克对克里克对T4噬菌体噬菌体DNA上的一个基因上的一个基因进行处理，使进
9、行处理，使DNA增加或减少碱基。增加或减少碱基。通过通过这样的方法他们发现加入或减少这样的方法他们发现加入或减少1个和个和2个碱基都会引起噬菌体突变，无法产生正常功能个碱基都会引起噬菌体突变，无法产生正常功能的蛋白质，而加入或减少的蛋白质，而加入或减少3个碱基时却可以合成个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质。正常功能的蛋白质。为什么会这样呢？为什么会这样呢？增加或删除增加或删除1 1个碱基个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除增加或删除2 2个碱基个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除增加或删除3 3个碱基个碱基，却合成了正常功
10、能的蛋白质；，却合成了正常功能的蛋白质；实验结论：实验结论：2 2、遗传密码中、遗传密码中3 3个碱基编码一个氨基酸。个碱基编码一个氨基酸。1 1、以非重叠的方式阅、以非重叠的方式阅 实验结果：实验结果：影响较大影响较大影响较大影响较大影响较小影响较小1961-1962年，尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验年，尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验：每个试管各加入一种氨基酸，再加入除去了每个试管各加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，结多聚尿嘧啶核苷酸，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。果加入
11、了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。三、遗传密码对应规则的发现三、遗传密码对应规则的发现思考：思考：1、上述实验中为什么要除去细胞提取液中的、上述实验中为什么要除去细胞提取液中的DNA和和mRA？细胞中原有的细胞中原有的mRA会作为合成蛋白质的模板干扰实验结会作为合成蛋白质的模板干扰实验结果；细胞中原有的果；细胞中原有的DNA可能作为可能作为mRNA合成的模板，而新合成的模板，而新合成的合成的mRNA也会干扰实验的结果，因些要除去。也会干扰实验的结果，因些要除去。2、如果你是尼伦伯格或马太，你将如何设计对照组的实验，、如果你是尼伦伯格或马太，你将如何设计对照组的实验，确保你的重大发现得
12、到同行的认可？确保你的重大发现得到同行的认可？作为对照实验的试管中，除不加入多聚尿嘧啶核苷酸外，作为对照实验的试管中，除不加入多聚尿嘧啶核苷酸外，其它所有成分都与实验组的试管相同。其它所有成分都与实验组的试管相同。1、通用性、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。2、简并性、简并性：一一种氨基酸有两种以上的密码子的情况种氨基酸有两种以上的密码子的情况。遗传密码的特性：遗传密码的特性：小结小结 1.1.19541954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断年科普作家伽莫夫用数学的方法推断3 3个碱个碱基编码一个氨基酸。基编码一个氨基酸。2.2.196119
13、61年克里克第一个用年克里克第一个用T T4 4噬菌体实验证明了遗传噬菌体实验证明了遗传密码中密码中3 3个碱基编码一个氨基酸。个碱基编码一个氨基酸。3.3.19611961年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外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。合成破译了第一个遗传密码。4.4.19691969年科学家们破译了全部的密码。年科学家们破译了全部的密码。课堂练习课堂练习1、在下列基因的改变中，合成出具有正常功能、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：（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除或增加一个在相关的基因的碱基序列中删
14、除或增加一个碱基对碱基对B在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基对碱基对C在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对碱基对D在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对碱基对C2、最早提出、最早提出3个碱基编码一个氨基酸的科学家和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首次用实验的方法加以证明的科学家分别是是（）A克里克、伽莫夫克里克、伽莫夫 B克里克、沃森式化克里克、沃森式化 C摩尔根、尼伦伯格摩尔根、尼伦伯格 D伽莫夫、克里克伽莫夫、克里克D3、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无无DNA和和mRNA细胞的提取液细胞的提取液B人工合成的多聚核苷酸人工合成的多聚核苷酸C加入的氨基酸种类和数量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测定多肽链中氨基酸种类的方法 B返回返回
