高中生物必修二課件9：4-3 遺傳密碼的破譯（選學(xué)）

遺傳密碼的破譯（選學(xué)）1．請你將下面用莫爾斯密碼編寫的問題譯成英文，每個密碼子之間已用斜線分隔開。·－－／····／·／·－·／·／·－／·－·／·／－－·／·／－·／·／···／·－··／－－－／－·－·／·－／－／·／－··／Wherearegeneslocated2．請用莫爾斯密碼回答上面的問題。－··／－·／·－／（DNA）1、遺傳密碼的閱讀方式；2、遺傳密碼的破譯過程。本節(jié)聚焦資料1：

蛋白質(zhì)的合成模板mRNA只有4種堿基，而組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，這四種堿基是怎么決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸的呢？

小組討論：你認為一個氨基酸的編碼至少需要多少個堿基，4種堿基才足以組合出構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸？問題探究一、遺傳密碼的閱讀方式討論結(jié)果：理論上應(yīng)該是三個堿基決定一個氨基酸實際上，1954年伽莫夫G.Gamor也是用數(shù)學(xué)的排列組合的方法在理論上作出推測的，并在《自然Nature》雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出三個堿基編碼一個氨基酸。后來的實驗證實這一推測是完全正確的。非重疊的方式閱讀重疊的方式閱讀一個密碼子由三個相連的堿基組成，那么三個相連堿基組成的密碼子中，每個堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？即重疊方式閱讀還是非重疊方式閱讀呢？2.當(dāng)圖中的DNA的第三個堿基T后插入一個堿基A的話，如果密碼子是非重疊的，這一改變將影響多少個氨基酸?如果插入2個、3個堿基呢?插入1個堿基，影響后面所有的氨基酸插入2個堿基，影響后面所有的氨基酸插入3個堿基，會在原氨基酸序列中多一個氨基酸1.當(dāng)圖中的DNA的第三個堿基T發(fā)生改變時，如果密碼子是非重疊的，這一改變將影響多少個氨基酸?如果密碼子是重疊的，又將產(chǎn)生怎樣的結(jié)果?(可能影響1個氨基酸)(可能影響3個氨基酸)3.當(dāng)圖中的DNA的第三個堿基T后插入一個堿基A的話，如果密碼子是重疊的，這一改變將影響多少個氨基酸?插入2個、3個氨基酸呢?插入1個堿基，影響3個氨基酸，多肽比原正常多肽多1個氨基酸插入2個堿基，影響4個氨基酸，多肽比原正常多肽多2個氨基酸插入3個堿基，影響5個氨基酸，多肽比原正常多肽多3個氨基酸二、克里克的實驗證據(jù)1.克里克T4噬菌體實驗實驗材料：T4噬菌體實驗思路：某個基因堿基數(shù)目的改變對其所編碼蛋白質(zhì)的影響。

探究：為什么會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象呢？你能舉例分析說明嗎？方法及結(jié)果：某個基因的相關(guān)堿基序列中增加或者刪除一個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或者刪除兩個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或者刪除三個堿基，卻合成了具有正常功能的蛋白質(zhì)。二、克里克的實驗證據(jù)1.克里克T4噬菌體實驗實驗材料：T4噬菌體實驗思路：某個基因堿基數(shù)目的改變對其所編碼蛋白質(zhì)的影響。

探究：為什么會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象呢？你能舉例分析說明嗎？方法及結(jié)果：某個基因的相關(guān)堿基序列中增加或者刪除一個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或者刪除兩個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或者刪除三個堿基，卻合成了具有正常功能的蛋白質(zhì)。請比較分析下圖:插入___個堿基對原有氨基酸序列影響最小。GGTTCGCACGCTTTGAGCGGTATCGCACGCTTTGAGCGGTAATCGCACGCTTTGAGCGGTAAATCGCACGCTTTGAGC3類比: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：

結(jié)論：遺傳密碼中3個堿基編碼１個氨基酸；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類比分析三、遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)第一個遺傳密碼的破譯：科學(xué)家：

1961-1962年，尼倫伯格和馬太實驗思路：利用蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，

以人工合成的RNA作為模板合成多肽，確定氨基酸與密碼子的對應(yīng)關(guān)系。1）每個試管中分別加入除去了DNA和mRNA的細胞提取液；2）每個試管中分別加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸；3）每個試管中分別加入一種氨基酸；結(jié)果：只有在加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)多肽鏈實驗步驟：實驗結(jié)論：苯丙氨酸對應(yīng)的密碼子是UUU三、遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)第一個遺傳密碼的破譯：科學(xué)家：

1961-1962年，尼倫伯格和馬太實驗思路：利用蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，

以人工合成的RNA作為模板合成多肽，確定氨基酸與密碼子的對應(yīng)關(guān)系。1）每個試管中分別加入除去了DNA和mRNA的細胞提取液；2）每個試管中分別加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸；3）每個試管中分別加入一種氨基酸；結(jié)果：只有在加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)多肽鏈實驗步驟：實驗結(jié)論：苯丙氨酸對應(yīng)的密碼子是UUU上述方法只能破譯AAA是賴氨酸的密碼子，CCC是脯氨酸的密碼子，GGG是甘氨酸的密碼子，UUU是苯丙氨酸的密碼子，這只能確定4種氨基酸的遺傳密碼，那么密碼子中2種或3種堿基組合的情況怎么破譯呢？思考：材料4：1966年科學(xué)家霍拉納發(fā)明了一種新的RNA合成方法，通過這種方法合成的RNA可以是2個、3個或4個堿基為單位的重復(fù)序列，例如:將A、C兩種核苷酸縮合為ACACACACAC……長鏈，以它作人工信使進行蛋白質(zhì)合成，結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物是蘇氨酸和組氨酸的多聚體如何證明組氨酸和蘇氨酸的密碼子是ACA還是CAC呢？小組討論、大膽設(shè)想、制定方案、對比分析。說明蘇氨酸的密碼子可能是ACA，也可能是CAC；同樣，組氨酸的密碼子可能是CAC，也可能是ACA。材料4：1966年科學(xué)家霍拉納發(fā)明了一種新的RNA合成方法，通過這種方法合成的RNA可以是2個、3個或4個堿基為單位的重復(fù)序列，例如:將A、C兩種核苷酸縮合為ACACACACAC……長鏈，以它作人工信使進行蛋白質(zhì)合成，結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物是蘇氨酸和組氨酸的多聚體如何證明組氨酸和蘇氨酸的密碼子是ACA還是CAC呢？小組討論、大膽設(shè)想、制定方案、對比分析。說明蘇氨酸的密碼子可能是ACA，也可能是CAC；同樣，組氨酸的密碼子可能是CAC，也可能是ACA。方案：如合成（CAA）n長鏈，重復(fù)上述實驗，合成產(chǎn)物為谷氨酰胺、天冬酰胺和蘇氨酸的多聚體。結(jié)果：將科學(xué)家和自己的實驗結(jié)果對比分析，即可確定ACA是蘇氨酸的密碼子，CAC是組氨酸的密碼子。提示：設(shè)計新的核苷酸鏈，產(chǎn)物含有蘇氨酸或組氨酸遺傳密碼的特點觀察密碼子表，討論：1.在mRNA上兩個密碼子之間有無核苷酸隔開？2.一個氨基酸具有1個、2個還是2個以上的密碼子？3.將細菌的抗蟲基因?qū)朊藁?，控制合成了相?yīng)的蛋白質(zhì)，這說明什么？連續(xù)性簡并性通用性1、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法練一練B1、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法練一練BC2、在下列基因的改變中，合成出具有正常功能蛋白質(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3、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D1、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法練一練B方案：如合成（CAA）n長鏈，重復(fù)上述實驗，合成產(chǎn)物為谷氨酰胺、天冬酰胺和蘇氨酸的多聚體。結(jié)果：將科學(xué)家和自己的實驗結(jié)果對比分析，即可確定ACA是蘇氨酸的密碼子，CAC是組氨酸的密碼子。提示：設(shè)計新的核苷酸鏈，產(chǎn)物含有蘇氨酸或組氨酸3.當(dāng)圖中的DNA的第三個堿基T后插入一個堿基A的話，如果密碼子是重疊的，這一改變將影響多少個氨基酸?插入2個、3個氨基酸呢?插入1個堿基，影響3個氨基酸，多肽比原正常多肽多1個氨基酸插入2個堿基，影響4個氨基酸，多肽比原正常多肽多2個氨基酸插入3個堿基，影響5個氨基酸，多肽比原正常多肽多3個氨基酸非重疊的方式閱讀重疊的方式閱讀一個密碼子由三個相連的堿基組成，那么三個相連堿基組成的密碼子中，每個堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？即重疊方式閱讀還是非重疊方式閱讀呢？1．請你將下面用莫爾斯密碼編寫的問題譯成英文，每個密碼子之間已用斜線分隔開?！ぃぁぁぁぃぃぃぃぃぃぃぃぃぃぃぃぃぁぁぃぃぁぃぃぃぃぃぁぃ疻herearegeneslocated2．請用莫爾斯密碼回答上面的問題。－··／－·／·－／（DNA）討論結(jié)果：理論上應(yīng)該是三個堿基決定一個氨基酸實際上，1954年伽莫夫G.Gamor也是用數(shù)學(xué)的排列組合的方法在理論上作出推測的，并在《自然Nature》雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出三個堿基編碼一個氨基酸。后來的實驗證實這一推測是完全正確的。3.當(dāng)圖中的DNA的第三個堿基T后插入一個堿基A的話，如果密碼子是重疊的，這一改變將影響多少個氨基酸?插入2個、3個氨基酸呢?插入1個堿基，影響3個氨基酸，多肽比原正常多肽多1個氨基酸插入2個堿基，影響4個氨基酸，多肽比原正常多肽多2個氨基酸插入3個堿基，影響5個氨基酸，多肽比原正常多肽多3個氨基酸非重疊的方式閱讀重疊的方式閱讀一個密碼子由三個相連的堿基組成，那么三個相連堿基組成的密碼子中，每個堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？即重疊方式閱讀還是非重疊方式閱讀呢？資料1：

蛋白質(zhì)的合成模板mRNA只有4種堿基，而組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，這四種堿基是怎么決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸的呢？

小組討論：你認為一個氨基酸的編碼至少需要多少個堿基，4