遺傳密碼的破譯2人教課標(biāo)版課件

1、第3節(jié) 遺傳密碼子的破譯第3節(jié) 遺傳密碼子的破譯問題探討一、遺傳密碼的閱讀方式二、克里克的實驗證據(jù)三、遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)課堂練習(xí)問題探討我們知道了核酸中的堿基序列就是遺傳信息，翻譯實際上就是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列，那么堿基序列與氨基酸序列是如何對應(yīng)的呢？ 一個密碼子（3個堿基）決定一個氨基酸。研究的背景：“中心法則”提出后更為明確地指出了遺傳信息傳遞的方向，總體上來說是從DNARNA蛋白質(zhì)。那DNA和蛋白質(zhì)之間究竟是什么關(guān)系？或者說DNA是如何決定蛋白質(zhì)？這個有趣而深奧的問題在五十年代末就開始引起了一批研究者的極大興趣一、遺傳密碼的閱讀方式 (1)三聯(lián)體密碼子的提出

2、：1954年美國物理學(xué)家伽莫夫G.Gamor是第一個提出具體設(shè)想的：對破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。當(dāng)年，他在自然Nature雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出三個堿基構(gòu)成一個密碼子，決定一種氨基酸的可能不止一種密碼子。 接下來，人們不禁又要問在三聯(lián)體中的每個堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀DNA序列會有什么不同呢？ （2）遺傳密碼的閱讀方式注意：非重疊閱讀方式依次閱讀，堿基不重復(fù)讀取，而重疊閱讀方式，除首尾堿基外，每個堿基可能讀兩次。遺傳密碼的試拼與閱讀方式的探索 思考:當(dāng)圖中DNA的第三個堿基(T)發(fā)生改變時,如果密碼是非重疊的,這一改變將影響_個氨基酸,如果

3、是重疊的又將影響_個氨基酸。當(dāng)圖中DNA的第三個堿基(T)發(fā)生改變時,如果密碼是非重疊的,這一改變將影響_個氨基酸,如果是重疊的又將影響_個氨基酸。13很多3二、克里克的實驗證據(jù)（遺傳密碼子的驗證 ）（1）時間：1961年（2）實驗材料：T4噬菌體DNA上的一個基因（3）研究思路：基因的堿基數(shù)目的改變對其所編碼蛋白質(zhì)的影響。 （4）試驗方法：通過這樣的方法他們發(fā)現(xiàn)加入或減少1個和2個堿基都會引起噬菌體突變，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，而加入或減少3個堿基時卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)。為什么會這樣呢？請比較分析下圖:插入_個堿基對原有氨基酸序列影響最小。GGTTCGCACGCTTTGAGCGGTA

4、TCGCACGCTTTGAGCGGTAATCGCACGCTTTGAGCGGTAAATCGCACGCTTTGAGC3分析上圖:減少_個堿基對原有氨基酸序列影響最小。3插入1個堿基：插入3個堿基：插入2個堿基： 克里克是第一個用實驗證明遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸的科學(xué)家。這個實驗還同時表明:遺傳密碼從一個固定的起點開始,以非重疊的方式閱讀,編碼之間沒有分隔符。返回說明：克里克的實驗雖然闡明了遺傳密碼的總體特征，但是，卻無法說明由三個堿基排列成的一個密碼子對應(yīng)的究竟是哪個氨基酸。三、遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn) 1961-1962年，尼倫伯格和馬太采用了蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，破譯了第一個遺傳密碼：（

5、1）實驗思路：利用蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，以人工合成的RNA作模板合成多肽，確定氨基酸與密碼子的對應(yīng)關(guān)系。（2）實驗步驟：1）提出大腸桿菌的破碎細(xì)胞液加入試管（除去原DNA和mRNA）2）添加20種氨基酸（分五組，每個試管各加四種氨基酸）3）加入人工合成的RNA（多聚尿嘧啶核苷酸）4）合成多肽（只在加入酪氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、絲氨酸的試管中出現(xiàn)多肽鏈）5）運用同樣方法將上述四種氨基酸分別加入裝有多聚U的四個試管（加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)多肽鏈）（3）實驗結(jié)論：尿嘧啶的堿基序列可編碼由苯丙氨酸組成的多肽鏈，結(jié)合克里克提出的三個堿基編碼一個氨基酸的實驗結(jié)論，可以得出苯丙氨酸的密碼子是UUU。思考

6、：1、上述實驗中為什么要除去細(xì)胞提取液中的DNA和mRA？ 細(xì)胞中原有的mRNA會作為合成蛋白質(zhì)的模板干擾實驗結(jié)果；細(xì)胞中原有的DNA可能作為mRNA合成的模板，而新合成的mRNA也會干擾實驗的結(jié)果，因此要除去。2、如果你是尼倫伯格或馬太，你將如何設(shè)計對照組的實驗，確保你的重大發(fā)現(xiàn)得到同行的認(rèn)可？ 作為對照實驗的試管中，除不加入多聚尿嘧啶核苷酸外，其它所有成分都與實驗組的試管相同。尼倫伯格和馬太的實驗結(jié)果不僅證實了無細(xì)胞系統(tǒng)的成功，同時還表明UUU是苯丙氨酸的密碼子。 這是第一個遺傳密碼子被破譯。尼倫伯格的實驗巧妙之處在于利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成蛋白質(zhì)，他這富有創(chuàng)新的實驗方法為他帶來了重大的

7、成功！ 在接下來的六七年里，科學(xué)家沿著體外合成蛋白質(zhì)的思路，不斷地改進(jìn)實驗方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表。這項工作成為生物學(xué)史上的一個偉大的里程碑！為人類探索和提示生命的本質(zhì)的研究向前邁進(jìn)一大步，為后面分子遺傳生物學(xué)的發(fā)展有著重要的推動作用。小結(jié) 1954年科普作家伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷3個堿基編碼一個氨基酸。1961年克里克第一個用T4噬菌體實驗證明了遺傳密碼中3個堿基編碼一個氨基酸。1961年尼倫伯格和馬太利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成破譯了第一個遺傳密碼。1969年科學(xué)家們破譯了全部的密碼。我們注意整個破譯過程中科學(xué)家思維的變化，伽莫夫通過數(shù)學(xué)的排列組合的計算來推測密碼子是由

8、三個堿基組成的，克里克則是巧妙地設(shè)計實驗，使DNA增加或減少堿基的方法從實驗上證明了伽莫夫的三聯(lián)體密碼子的推測，由理論走向?qū)嶒灒瑸槊艽a子的破譯邁出重要的一步。而尼倫伯格的實驗則更富有創(chuàng)新性，他建立巧妙的無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外蛋白質(zhì)合成，成功地破譯了第一個密碼子，隨后的方法不斷創(chuàng)新最終破譯了所有的密碼子。他的貢獻(xiàn)不僅僅在于對遺傳密碼的破譯，更重要的也在對生物研究方法上開啟了新的思維方式。 歸結(jié)起來，我們看到，敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新是科學(xué)家的重要素養(yǎng)，也正如尼倫伯格在1968年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎時說的：一個善于捕捉細(xì)節(jié)的人才是能領(lǐng)略事物真諦的人。 課堂練習(xí)1、在下列基因的改變中，合成出具有正常功

9、能蛋白質(zhì)的可能性最大的是：（ ）A在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加一個堿基對B在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加二個堿基對C在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加三個堿基對D在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加四個堿基對2、最早提出3個堿基編碼一個氨基酸的科學(xué)家和首次用實驗的方法加以證明的科學(xué)家分別是：（ ）A克里克、伽莫夫 B克里克、沃森式化 C摩爾根、尼倫伯格 D伽莫夫、克里克3、采用蛋白質(zhì)體外合成的技術(shù)揭示遺傳密碼實驗中，改變下列哪項操作，即可測出全部的遺傳密碼與氨基酸的對應(yīng)規(guī)則：( )A無DNA和mRNA細(xì)胞的提取液B人工合成的多聚核苷酸C加入的氨基酸種類和數(shù)量D測定多肽鏈中氨基酸種類的方

10、法 4.在遺傳密碼子的閱讀方式驗證實驗中，克里克沒有證明的是（）。A.3個堿基決定一個氨基酸B.遺傳密碼從一個固定起點開始，無間隔C.遺傳密碼以非重疊的方式閱讀D.遺傳密碼與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系D5.尼倫伯格和馬太采用蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)進(jìn)行的實驗沒有說明（）。A.多聚尿嘧啶核苷酸導(dǎo)致了多聚苯丙氨酸的合成B.尿嘧啶的堿基序列編碼由苯丙氨酸組成的肽鏈C.結(jié)合克里克的研究成果，得出與苯丙氨酸對應(yīng)的密碼子是UUUD.細(xì)胞提取液中的遺傳信息控制合成了多聚苯丙氨酸的肽鏈D6.小白兔控制血紅蛋白合成的mRNA加入到大腸桿菌的提取液中，結(jié)果能合成出小白兔的血紅蛋白，這說明（）A.小白兔的RNA能指導(dǎo)大腸桿菌

11、的蛋白質(zhì)合成B.所有的生物共用一套遺傳密碼子C.小白兔控制血紅蛋白合成的基因能進(jìn)入大腸桿菌D.大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是RNAB7、下列各項中，錯誤的是（）。A.克里克T4噬菌體實驗不能證明苯丙氨酸的密碼子是UUUB.克里克T4噬菌體實驗表明遺傳密碼的閱讀方式是非重疊的閱讀方式C.尼倫伯格和馬太的實驗可以說明三個堿基決定一個氨基酸D.以上兩個實驗對遺傳密碼的破譯都做出了貢獻(xiàn)，促進(jìn)了科學(xué)C8.下列敘述中不是遺傳密碼的特點的是（ ）A.非重復(fù)性 B.無分隔符C.三聯(lián)性 D.不連續(xù)性9.mRNA堿基序列中，隨機(jī)插入一個堿基，導(dǎo)致mRNA上的密碼子變化的是（ ）A.全部密碼子改變 B.只有一個密碼子改變C.

12、基本不變 D.插入堿基后的所有密碼子都發(fā)生改變DD9.原核生物中某一基因的編碼區(qū)起始端插入了一個堿基對，在插入位點的附近，再發(fā)生哪種情況有可能對其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響最?。?）A 置換單個堿基對 B增添4個堿基對C缺失3個堿基對 D缺失4個堿基對D 在克里克得出3個堿基可以排列成1個遺傳密碼的實驗結(jié)論后，科學(xué)家們開始探索一個特定的遺傳密碼所對應(yīng)的特定的氨基酸究竟是哪一個。尼倫伯格和馬太采用蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，在每一個試管中加入一種氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液以及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸，結(jié)果在加入了苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈，如下圖請回答。(1)實驗中多聚

13、尿嘧啶核苷酸的作用是(2)細(xì)胞提取液為該實驗具體提供了(3)實驗中所用的細(xì)胞提取液需除去DNA和mRNA的原因是(4)為確保實驗結(jié)論的科學(xué)性，應(yīng)如何操作？作為模板mRNA直接控制蛋白質(zhì)(多肽)合成能量、酶、核糖體、tRNA(缺項不對)排除細(xì)胞中的DNA、mRNA對體外合成蛋白質(zhì)的影響加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他種類氨基酸的實驗(5)要想知道更多氨基酸的密碼子，你如何改變上述實驗？（簡述）依次用不同種類的多聚核糖核苷酸替換上述實驗中的多聚尿嘧啶核苷酸(6)本實驗所用的細(xì)胞提取液可以用大腸桿菌制備。請簡述制備方法：對大腸桿菌進(jìn)行振蕩裂解；_經(jīng)上述操作，得到了除去DNA和mRNA的細(xì)胞提取液。(大腸桿

14、菌中mRNA約在3060分鐘內(nèi)自行分解，因此操作中可不考慮)。離心、過濾，獲取勻漿用DNA酶處理勻漿，除去DNA7下圖是中心法則揭示的生物遺傳信息由DNA向蛋白質(zhì)傳遞與表達(dá)的過程。請回答下列問題。(1)a、b、c、d所表示的四個過程依次分別是_、_、_和_。(2)需要tRNA和核糖體同時參與的過程是_(用圖中的字母回答)。(3)a過程發(fā)生在真核細(xì)胞分裂的_期。(4)在真核細(xì)胞中，a和b兩個過程發(fā)生的主要場所是_。解析： 圖中a表示DNA復(fù)制，b是轉(zhuǎn)錄，c是翻譯，d是逆轉(zhuǎn)錄，e是RNA的自我復(fù)制。在翻譯過程中需要tRNA和核糖體同時參與。DNA復(fù)制過程發(fā)生在真核細(xì)胞分裂的間期。真核細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄和

15、翻譯的主要場所是細(xì)胞核。tRNA能特異性識別信使RNA分子并轉(zhuǎn)運氨基酸。RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達(dá)的途徑：RNA自我復(fù)制形成RNA，RNA翻譯成蛋白質(zhì)；RNA在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下形成DNA，DNA通過轉(zhuǎn)錄和翻譯形成蛋白質(zhì)，從而表現(xiàn)出特定的生物性狀。答案：(1)DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄(2)c(3)間(4)細(xì)胞核(5)tRNA(轉(zhuǎn)運RNA)氨基酸(6) RNADNARNA蛋白質(zhì)1、天行健，君子以自強(qiáng)不息，地勢坤，君子以厚德載物。2、如果放棄太早，你永遠(yuǎn)都不知道自己會錯過什么。3、你特么的看看你現(xiàn)在的樣子?還是我愛的那個你么?4、你的選擇是做或不做，但不做就永遠(yuǎn)不會有機(jī)會。5、你必須成功，因為你

16、不能失敗。6、人生有兩出悲?。阂皇侨f念俱灰，另一是躊躇滿志。7、男兒不展風(fēng)云志，空負(fù)天生八尺軀。8、心靈純潔的人，生活充滿甜蜜和喜悅。9、遇到困難時不要抱怨，既然改變不了過去，那么就努力改變未來。10、只要功夫深，鐵杵磨成針。11、用理想去成就人生，不要蹉跎了歲月。12、永不言敗是追究者的最佳品格。13、目標(biāo)的實現(xiàn)建立在我要成功的強(qiáng)烈愿望上。14、保持激情;只有激情，你才有動力，才能感染自己和其他人。15、別人能做到的事，自己也可以做到。16、學(xué)習(xí)必須如蜜蜂一樣，采過許多花，這才能釀出蜜來。17、通過辛勤工作獲得財富才是人生的大快事。18、努力了不一定能夠成功，但是放棄了肯定是失敗。19、人活

17、著就要快樂。20、不要死，也不要的活著。21、有努力就會成功!22、告訴自己不要那么念舊，不要那么執(zhí)著不放手。23、相信他說的話，但不要當(dāng)真。24、人不一定要生得漂亮，但卻一定要活得漂亮。25、世事總是難以意料，一個人的命運往往在一瞬間會發(fā)生轉(zhuǎn)變。26、活在當(dāng)下，別在懷念過去或者憧憬未來中浪費掉你現(xiàn)在的生活。27、一份耕耘，份收獲，努力越大，收獲越多。28、春來我不先開口，哪個蟲兒敢吱聲。29、一切事無法追求完美，唯有追求盡力而為。這樣心無壓力，出來的結(jié)果反而會更好。30、進(jìn)則安居以行其志，退則安居以修其所未能，則進(jìn)亦有為，退亦有為也。31、有智者立長志，無志者長立志。32、在生命里尋覓快樂的

18、方法，就是了解你被賦予生命是為了奉獻(xiàn)。33、純潔的思想，可使最微小的行動高貴起來。34、心作良田耕不盡，善為至寶用無窮。我們應(yīng)有純潔的心靈，去積善為大眾。就會獲福無邊。35、堅強(qiáng)并不只是在大是大非中不屈服，而也是在挫折前不改變自己。36、希望是厄運的忠實的姐妹。37、世間上最美好的愛戀，是為一個人付出時的勇敢，即使因此被傷得體無完膚，也無悔無怨。38、夢想不拋棄苦心追求的人，只要不停止追求，你們會沐浴在夢想的光輝之中。39、人生最困難的不是努力，也不是奮斗，而是做出正確的抉擇。40、不管現(xiàn)在有多么艱辛，我們也要做個生活的舞者。41、要成功，先發(fā)瘋，頭腦簡單向前沖。42、有智慧才能分辨善惡邪正;

19、有謙虛才能建立美滿人生。43、無論什么時候，做什么事情，要思考。44、不屬于我的東西，我不要;不是真心給我的東西，我不稀罕!45、我們從自然手上收到的最大禮物就是生命。46、失敗的定義：什么都要做，什么都在做，卻從未做完過，也未做好過。47、讓我們將事前的憂慮，換為事前的思考和計劃吧!48、永遠(yuǎn)對生活充滿希望，對于困境與磨難，微笑面對。49、太陽照亮人生的路，月亮照亮心靈的路。50、生活中的許多事，并不是我們不能做到，而是我們不相信能夠做到。51、不要說你不會做!你是個人你就會做!52、學(xué)習(xí)這件事，不是缺乏時間，而是缺乏努力。53、能夠說出的委屈，便不是委屈;能夠搶走的愛人，便不是愛人。54、

20、任何業(yè)績的質(zhì)變都來自于量變的積累。55、勝利女神不一定眷顧所有的人，但曾經(jīng)嘗試過，努力過的人，他們的人生總會留下痕跡!56、勤奮是學(xué)習(xí)的枝葉，當(dāng)然很苦，智慧是學(xué)習(xí)的花朵，當(dāng)然香郁。57、人不能創(chuàng)造時機(jī)，但是它可以抓住那些已經(jīng)出現(xiàn)的時機(jī)。58、沒有斗狼的膽量，就不要牧羊。59、有時候，垃圾只是放錯位置的人才。60、不要怕被人利用，人家利用你，說明你還有利用的價值。61、人的生命，似洪水奔流，不遇著島嶼和暗礁，難以激起美麗的浪花。62、與積極的人在一起，可以讓我們心情高昂。63、向日葵看不到太陽也會開放，生活看不到希望也要堅持。64、才華是血汗的結(jié)晶。才華是刀刃，辛苦是磨刀石。65、一個人至少擁有

21、一個夢想，有一個理由去堅強(qiáng)。1、天行健，君子以自強(qiáng)不息，地勢坤，君子以厚德載物。2、如果放棄太早，你永遠(yuǎn)都不知道自己會錯過什么。3、你特么的看看你現(xiàn)在的樣子?還是我愛的那個你么?4、你的選擇是做或不做，但不做就永遠(yuǎn)不會有機(jī)會。5、你必須成功，因為你不能失敗。6、人生有兩出悲?。阂皇侨f念俱灰，另一是躊躇滿志。7、男兒不展風(fēng)云志，空負(fù)天生八尺軀。8、心靈純潔的人，生活充滿甜蜜和喜悅。9、遇到困難時不要抱怨，既然改變不了過去，那么就努力改變未來。10、只要功夫深，鐵杵磨成針。11、用理想去成就人生，不要蹉跎了歲月。12、永不言敗是追究者的最佳品格。13、目標(biāo)的實現(xiàn)建立在我要成功的強(qiáng)烈愿望上。14、保

22、持激情;只有激情，你才有動力，才能感染自己和其他人。15、別人能做到的事，自己也可以做到。16、學(xué)習(xí)必須如蜜蜂一樣，采過許多花，這才能釀出蜜來。17、通過辛勤工作獲得財富才是人生的大快事。18、努力了不一定能夠成功，但是放棄了肯定是失敗。19、人活著就要快樂。20、不要死，也不要的活著。21、有努力就會成功!22、告訴自己不要那么念舊，不要那么執(zhí)著不放手。23、相信他說的話，但不要當(dāng)真。24、人不一定要生得漂亮，但卻一定要活得漂亮。25、世事總是難以意料，一個人的命運往往在一瞬間會發(fā)生轉(zhuǎn)變。26、活在當(dāng)下，別在懷念過去或者憧憬未來中浪費掉你現(xiàn)在的生活。27、一份耕耘，份收獲，努力越大，收獲越多。28、春來我不先開口，哪個蟲兒敢吱聲。29、一切事無法追求完美，唯有追求盡力而為。這樣心無壓力，出來的結(jié)果反而會更好。30、進(jìn)則安居以行其志，退則安居以修其所未能，則進(jìn)亦有為，退亦有為也。31、有智者立長志，無志者長立志。32、在生命里尋覓快樂的方法，就是了解你被賦予生命是為了奉獻(xiàn)。33、純潔的思想，可使最微小的行動高貴起來。34、心作良田耕不盡，善為至寶用無窮。我們應(yīng)有純潔的心靈，去積善為大眾。就會獲福無邊。35、堅強(qiáng)并不只是在大是大非中不屈服，而也是在挫折前不改變自己。36、希望是厄運的忠實的姐妹。37、世間上最美好的愛戀，是為一個人付出