第3節(jié)-遺傳密碼的破譯(選學)-課件

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DNA→RNA→蛋白質。那DNA和蛋白質之間究竟是什么關系？或者說DNA是如何決定蛋白質？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。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1

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的氨基酸序列，那么堿基序列與氨基酸序列是如何對應的呢？我們知道了核酸中的堿基序列就是遺傳信息，翻譯實2第3節(jié)

遺傳密碼的破譯第3節(jié)

遺傳密碼的破譯3一、教學目標

1.說出遺傳密碼的閱讀方式。2.說出遺傳密碼的破譯過程。二、教學重點和難點1.教學重點遺傳密碼的破譯過程。2.教學難點尼倫伯格和馬太設計的蛋白質體外合成實驗。一、教學目標二、教學重點和難點4Morsecode（又譯為摩斯密碼，莫爾斯密碼）其代碼主要由

點（.）、劃（—）、點和劃之間的停頓（/）組成發(fā)明于1837年，是一種時斷時續(xù)的信號代碼，通過點、劃不同的排列順序來表達不同的英文字母、數(shù)字和標點符號。?:短音念作"滴（di）"

—:長音念作"答（da）"Morsecode（又譯為摩斯密碼，莫爾斯密碼）5美國人莫爾斯于1844年發(fā)明的。試翻譯以下電報內容：·

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問題探討美國人莫爾斯于1844年發(fā)明的?！蛉绻麤]有密碼表Where61953年4月25日，沃森和克里克提出DNA雙螺旋結構模型。第3節(jié)-遺傳密碼的破譯(選學)-課件7一、遺傳密碼的閱讀方式

(1)三聯(lián)體密碼子的提出：1954年美國物理學家伽莫夫G.Gamor是第一個提出具體設想的：對破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。當年，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一、遺傳密碼的閱讀方式(1)三聯(lián)體密碼子的提出：8mRNA的堿基與氨基酸之間是如何對應的？mRNA的堿基4種A、U、C、G氨基酸20種1954伽莫夫《自然Nature》一個堿基決定一種氨基酸時能決定

種兩個堿基決定一種氨基酸時能決定

種三個堿基決定一種氨基酸時能決定

種41=443=6442=16指出三個堿基構成一個密碼子，決定一種氨基酸的可能不止一種密碼子mRNA的堿基與氨基酸之間是如何對應的？mRNA的堿基4種9

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閱讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀會有什么不同呢？非重疊閱讀方式:依次閱讀，堿基不重復讀取重疊閱讀方式:除首尾堿基外，每個堿基可能讀兩次接下來，人們不禁又要問在三聯(lián)體中的每個堿基作為信息只10

遺傳密碼的閱讀方式鐮刀型細胞貧血癥的病因

鐮刀型細胞貧血癥的突變基因是1949年確定的，1957年由英國學者英格蘭姆闡明了它的機制。由于正常人血紅蛋白基因上產(chǎn)生了突變，T變成了A。從而導致多肽鏈中單個氨基酸的改變——第六個氨基酸谷氨酸被纈氨酸取代。正常模板鏈→…GGACTTCTC…

…CCTGAAGAG…

轉錄…CCUGAAGAG…異常模板鏈→…GGACATCTC…

…CCTGTAGAG…

轉錄…CCUGUAGAG…遺傳密碼的閱讀方式鐮刀型細胞貧血癥的病因鐮刀11…CCUGUACAG…（1）如果密碼的閱讀是重疊閱讀，將改變

個氨基酸；如果密碼的閱讀是非重疊閱讀，將改變

個氨基酸。（2）這說明遺傳密碼的閱讀方式是

。

3異常

遺傳密碼的閱讀方式…CCUGUACAG…3異常遺傳12…CCUGUACAG…（1）如果密碼的閱讀是重疊閱讀，將改變

個氨基酸；如果密碼的閱讀是非重疊閱讀，將改變

個氨基酸。（2）這說明遺傳密碼的閱讀方式是

。

31非重疊閱讀異常實驗表明，鐮刀型細胞貧血癥患者的血紅蛋白，是正常血紅蛋白多肽鏈上的第六個氨基酸谷氨酸被纈氨酸取代。

遺傳密碼的閱讀方式…CCUGUACAG…（1）如果密碼的閱讀是13思考:當圖中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思考:當圖中DNA的第三個堿基(T)發(fā)生改變時,如果密碼是非14遺傳密碼子的驗證（克里克的實驗）

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THEBIGRAT遺傳密碼子的驗證（克里克的實驗）THEFATCATATET15

GGTTCGCACGCTTTGAGCTGC插入一個堿基：GGTATCGCACGCTTTGAGC插入兩個堿基：GGTATCAGCACGCTTTGAGC插入三個堿基：GGTATCAGCACGACTTTGAGC密碼是非重疊的，在插入或刪除1~2個堿基后，后面氨基酸都會受到影響（即無法合成正常功能的蛋白質）加入或減少3個堿基時卻可以合成正常功能的蛋白質GGTTCGCACGCTTTGAGCTGC遺傳密碼子的驗證（克里克的實驗）

三個相鄰的堿基對應何種氨基酸？遺傳密碼對應規(guī)則的如何發(fā)現(xiàn)的？GGTTCGCACGCTTTGAGCTGC插入一個堿16合成蛋白質（肽鏈）需要哪些條件？模板：mRNA（堿基順序代表遺傳信息、密碼子決定氨基酸）原料：20種游離的氨基酸工具：各種tRNA條件：酶、ATP具備了這些條件是否能在生物體外合成蛋白質呢？回顧舊知合成蛋白質（肽鏈）需要哪些條件？模板：mRNA（堿基順序代表17三遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)大腸桿菌破碎細胞溶液里面有什么？合成蛋白質所需要的條件，比如線粒體、酶等人工合成mRNA模板除去DNA和mRNA的大腸桿菌細胞提取液蛋白質體外合成實驗模板（mRNA）原料（20種游離的氨基酸）工具（各種tRNA）條件（酶、ATP）三遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)大腸桿菌破碎細胞溶液里面有什么？合18人工合成mRNA（模板）多聚尿嘧啶UUUUUUUUU...多聚核苷酸磷酸化酶尼倫伯格和馬太的蛋白質體外合成實驗UUU——苯丙氨酸每只試管中分別加入大腸桿菌提取液（酶、ATP）和20種氨基酸中的一種（原料）人工合成mRNA（模板）多聚尿嘧啶UUUUUUUUU...多19UCUCUCUCUCUCUCUCUUU—苯丙氨酸AAA—賴氨酸CCC—脯氨酸Ser-Leu-Ser-Leu-Ser-LeuUCU—絲氨酸CUC—亮氨酸AUC—異亮氨酸UCA—絲氨酸CAU—組氨酸UCUCUCUCUCUCUCUCUUU—苯丙氨酸AAA—賴氨20遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)

這一結果不僅證實了無細胞系統(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胞系統(tǒng)進行體外合成蛋白質，他這富有創(chuàng)新的實驗方法為他帶來了重大的成功！遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)這一結果不僅證實了無細胞系21一.AUCGUGCAUGCAUCGAUGCAGCA不間斷性mRNA的密碼子是連續(xù)排列的，相鄰密碼之間無核苷酸間隔。一.AUCGUGCAUGCAU22

對于特定的密碼子而言其中每個核苷酸都具有不重疊性二、不重疊性對于特定的密碼子而言其中每個核苷酸都具有不重疊性二、不重23UCAGACUGCUCAGCCUGCUCAGCCUGCUCACAGAGCGCCCCUCUGUGC絲氨酸丙氨酸半胱氨酸絲氨酸谷氨酰酸絲氨酸

絲氨酸

脯氨酸亮氨酸半胱氨酸不重疊重疊不重疊性UCAGACUGCUCAGCCUGCUCAGCCUG24亮氨酸UUAUUGCUACUUCUCCUG三.簡并性

大多數(shù)氨基酸具有兩個以上不同的密碼子。亮氨酸UUAUUGCUACUUCUCCUG三.簡并性大多數(shù)25第3節(jié)-遺傳密碼的破譯(選學)-課件26四.通用性不同的生物密碼子基本相同，即共用一套密碼子。四.通用性不同的生物密碼子基本相同，即共用一套密碼子。27五.起始碼與終止碼起始密碼子有兩種，一種是AUG，一種是GUG，肽鏈的合成從AUG或GUG開始終止密碼子有3個，分別是UAA、UAG、UGA，直到UAA、UAG、UGA結束五.起始碼與終止碼起始密碼子有兩種，一種是AUG，一種是GU28起始碼起始碼起始碼起始碼29總結一.不間斷性：mRNA的密碼子是連續(xù)排列的，相鄰密碼之間無核苷酸間隔二.不重疊性：對于特定的密碼子而言其中每個核苷酸都具有不重疊性三.簡并性：大多數(shù)氨基酸具有兩個以上不同的密碼子。四.通用性：不同的生物密碼子基本相同，即共用一套密碼子。五.起始碼與終止碼：起始密碼子有兩種，終止密碼子有三個總結一.不間斷性：mRNA的密碼子是連續(xù)排列的，相鄰密碼之間30小結一、遺傳密碼的閱讀方式非重疊的形式二、克里克的實驗證據(jù)1.遺傳密碼從一個固定的起點開始2.遺傳密碼以非重疊的方式閱讀3.遺傳密碼編碼之間沒有分隔符三、遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)尼倫伯格和馬太的蛋白質體外合成實驗UUU——苯丙氨酸四、遺傳密碼的特性不間斷性、不重疊性、簡并性、通用性、有起始和終止密碼小結一、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31

謝謝聆聽！謝謝聆聽！32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DNA→RNA→蛋白質。那DNA和蛋白質之間究竟是什么關系？或者說DNA是如何決定蛋白質？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。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33

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的氨基酸序列，那么堿基序列與氨基酸序列是如何對應的呢？我們知道了核酸中的堿基序列就是遺傳信息，翻譯實34第3節(jié)

遺傳密碼的破譯第3節(jié)

遺傳密碼的破譯35一、教學目標

1.說出遺傳密碼的閱讀方式。2.說出遺傳密碼的破譯過程。二、教學重點和難點1.教學重點遺傳密碼的破譯過程。2.教學難點尼倫伯格和馬太設計的蛋白質體外合成實驗。一、教學目標二、教學重點和難點36Morsecode（又譯為摩斯密碼，莫爾斯密碼）其代碼主要由

點（.）、劃（—）、點和劃之間的停頓（/）組成發(fā)明于1837年，是一種時斷時續(xù)的信號代碼，通過點、劃不同的排列順序來表達不同的英文字母、數(shù)字和標點符號。?:短音念作"滴（di）"

—:長音念作"答（da）"Morsecode（又譯為摩斯密碼，莫爾斯密碼）37美國人莫爾斯于1844年發(fā)明的。試翻譯以下電報內容：·

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問題探討美國人莫爾斯于1844年發(fā)明的?！蛉绻麤]有密碼表Where381953年4月25日，沃森和克里克提出DNA雙螺旋結構模型。第3節(jié)-遺傳密碼的破譯(選學)-課件39一、遺傳密碼的閱讀方式

(1)三聯(lián)體密碼子的提出：1954年美國物理學家伽莫夫G.Gamor是第一個提出具體設想的：對破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。當年，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一、遺傳密碼的閱讀方式(1)三聯(lián)體密碼子的提出：40mRNA的堿基與氨基酸之間是如何對應的？mRNA的堿基4種A、U、C、G氨基酸20種1954伽莫夫《自然Nature》一個堿基決定一種氨基酸時能決定

種兩個堿基決定一種氨基酸時能決定

種三個堿基決定一種氨基酸時能決定

種41=443=6442=16指出三個堿基構成一個密碼子，決定一種氨基酸的可能不止一種密碼子mRNA的堿基與氨基酸之間是如何對應的？mRNA的堿基4種41

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閱讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀會有什么不同呢？非重疊閱讀方式:依次閱讀，堿基不重復讀取重疊閱讀方式:除首尾堿基外，每個堿基可能讀兩次接下來，人們不禁又要問在三聯(lián)體中的每個堿基作為信息只42

遺傳密碼的閱讀方式鐮刀型細胞貧血癥的病因

鐮刀型細胞貧血癥的突變基因是1949年確定的，1957年由英國學者英格蘭姆闡明了它的機制。由于正常人血紅蛋白基因上產(chǎn)生了突變，T變成了A。從而導致多肽鏈中單個氨基酸的改變——第六個氨基酸谷氨酸被纈氨酸取代。正常模板鏈→…GGACTTCTC…

…CCTGAAGAG…

轉錄…CCUGAAGAG…異常模板鏈→…GGACATCTC…

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轉錄…CCUGUAGAG…遺傳密碼的閱讀方式鐮刀型細胞貧血癥的病因鐮刀43…CCUGUACAG…（1）如果密碼的閱讀是重疊閱讀，將改變

個氨基酸；如果密碼的閱讀是非重疊閱讀，將改變

個氨基酸。（2）這說明遺傳密碼的閱讀方式是

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3異常

遺傳密碼的閱讀方式…CCUGUACAG…3異常遺傳44…CCUGUACAG…（1）如果密碼的閱讀是重疊閱讀，將改變

個氨基酸；如果密碼的閱讀是非重疊閱讀，將改變

個氨基酸。（2）這說明遺傳密碼的閱讀方式是

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31非重疊閱讀異常實驗表明，鐮刀型細胞貧血癥患者的血紅蛋白，是正常血紅蛋白多肽鏈上的第六個氨基酸谷氨酸被纈氨酸取代。

遺傳密碼的閱讀方式…CCUGUACAG…（1）如果密碼的閱讀是45思考:當圖中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思考:當圖中DNA的第三個堿基(T)發(fā)生改變時,如果密碼是非46遺傳密碼子的驗證（克里克的實驗）

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三個相鄰的堿基對應何種氨基酸？遺傳密碼對應規(guī)則的如何發(fā)現(xiàn)的？GGTTCGCACGCTTTGAGCTGC插入一個堿48合成蛋白質（肽鏈）需要哪些條件？模板：mRNA（堿基順序代表遺傳信息、密碼子決定氨基酸）原料：20種游離的氨基酸工具：各種tRNA條件：酶、ATP具備了這些條件是否能在生物體外合成蛋白質呢？回顧舊知合成蛋白質（肽鏈）需要哪些條件？模板：mRNA（堿基順序代表49三遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)大腸桿菌破碎細胞溶液里面有什么？合成蛋白質所需要的條件，比如線粒體、酶等人工合成mRNA模板除去DNA和mRNA的大腸桿菌細胞提取液蛋白質體外合成實驗模板（mRNA）原料（20種游離的氨基酸）工具（各種tRNA）條件（酶、ATP）三遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)大腸桿菌破碎細胞溶液里面有什么？合50人工合成mRNA（模板）多聚尿嘧啶UUUUUUUUU...多聚核苷酸磷酸化酶尼倫伯格和馬太的蛋白質體外合成實驗UUU——苯丙氨酸每只試管中分別加入大腸桿菌提取液（酶、ATP）和20種氨基酸中的一種（原料）人工合成mRNA（模板）多聚尿嘧啶UUUUUUUUU...多51UCUCUCUCUCUCUCUCUUU—苯丙氨酸AAA—賴氨酸CCC—脯氨酸Ser-Leu-Ser-Leu-Ser-LeuUCU—絲氨酸CUC—亮氨酸AUC—異亮氨酸UCA—絲氨酸CAU—組氨酸UCUCUCUCUCUCUCUCUUU—苯丙氨酸AAA—賴氨52遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)

這一結果不僅證實了無細胞系統(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胞系統(tǒng)進行體外合成蛋白質，他這富有創(chuàng)新的實驗方法為他帶來了重大的成功！遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)這一結果不僅證實了無細胞系53一.AUCGUGCAUGCAUCGAUGCAGCA不間斷性mRNA的密碼子是連續(xù)排列的，相鄰密碼之間無核苷酸間隔。一.AUCGUG