高二生物遗传密码的破译2

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人教版高中生物必修二《遗传密码的破译(选学)》教案

《遗传密码的破译》教案

一、选题原因及教材分析：

《遗传密码的破译》是人教版高中生物必修2第4章《基因的表达》中的一节内容。在教材中属于选学内容，但考虑到该内容蕴涵有丰富的科学史探究素材，非常适合学生进行探究性学习活动。通过探究性学习活动，能使学生经历和体验科学探究的过程，体味科学的本质，激发其学习生物学的兴趣，培养学生的生物科学素养，达到知识、能力、情感三者合一的教学目标。同时本课通过对遗传密码破译的深入认识，也为之后学习理解基因突变的内容打下了坚实的基础。

二、学情分析及教学目标的设定：

通过对本章第一节的学习，学生对遗传密码的作用及原理已经有清楚的认识，但是对遗传密码的破译过程并不了解，而且有着较强的学习欲望。高二学生的逻辑推理能力较强，已经可以理解克里克和尼伦伯格的实验原理及实验结论的推导过程。所以根据以上学情，我设立了以下教学目标：

知识与能力目标：

（1）通过教师讲解、阅读文本，能够简述遗传密码的结构特点及阅读方式。

（2）通过师生互动、小组讨论，能够说明克里克及尼伦伯格实验原理及结论。

学科素养

（1）基础知识（遗传密码的结构特点及阅读方式；克里克及尼伦伯格实验原理及结论）；

（2）基本技能（通过再现科学史培养学生实验设计与科学探究能力；通过总结遗传密码的特点训练学生对比分析、归纳总结能力）；

（3）基本思想（通过遗传密码的结构特定及阅读方式的学习，能够再现科学史让学生体验科学方法与科学态度）；

（4）基本活动经验（通过遗传密码的结构特定及阅读方式的学习，感受科学知识发现过程的艰辛和漫长）。

2020_2021学年高中生物第四章基因的表达第3节遗传密码的破译课件2新人教版必修2

AUG GUG 3个终止密码: UAA UAG UGA
小结
1954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。
1961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。
01
03
02
04
1961年克里克第一个用T4噬菌体实验证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。
资料2:1961年，DNA分子结构的发现者克里克研究表明: 在T4噬菌体的相关碱基序列中增加或者删除一个或两个碱基，无法产生正常功能的蛋白质但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。
二、遗传密码的阅读方式
影响后面所有的氨基酸影响后面所有的氨基酸
影响一个氨基酸
影响较大
影响较小
二、遗传密码的阅读方式
非重叠的 GGTTCGCACGCT
阅读方式
重叠的阅 GGTTCGCACGCT
读方式
两种阅读方式得到的氨基酸序列不同
二、遗传密码的阅读方式
镰刀型贫血症病因正常 …－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—… 异常 …－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸 —…
正常红细胞
镰刀型红细胞
二、遗传密码的阅读方式
第3节遗传密码的破译
新课导入
请你将下面用莫尔斯密码编写的问题译成英文，每个密码子之间已用斜线分隔开。
Where are genes located

生物必修2：遗传密码的破译(选学)

3.简并性绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子叫做简并性,编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。由于简并性，某些DNA碱基变化不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变,这对维持物种的稳定性有重要意义。 4.通用性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合成机制及其 mRNA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。
新课导入
旧知回顾
遗传密码 (genetic code): DNA（或mRNA）中核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系。密码子(codon)： mRNA上每3个相邻核苷酸编码多肽链中一个氨基酸，这三个核苷酸称一个密码子或三联体密码。
基因指导蛋白质的合成
蛋白质合成体系的主要原料是20种氨基酸，
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能力。 3.通过总结遗传密码的特点训练对比分析、
归纳总结能力。
情感态度与价值观目标
1.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
辛和漫长。
教学重难点
重点
遗传密码的破译过程。
难点
运用数学方法及实验方法探究“碱基与氨基酸的对应关系” 。
二、克里克的实验证据克里克以T4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响，发现：在相关碱基序列中增加或删除1个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；在相关碱基序列中增加或删除2个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；在相关碱基序列中增加或删除3个碱基，却合成了正常功能的蛋白质。

遗传密码的破译——教学设计

《遗传密码的破译》教学设计方案

遗传密码对应规则的发现

尼伦伯格和马太的实验：

每个试管各加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和

mRNA的细胞提取液，以及人工合成的RNA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。

学生阅读教材75页的实验过程和结果，思考并讨论以下

几个问题。

（1）实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是什么？

（作为模板mRNA直接控制蛋白质（多肽）的合成）

（2）为什么要除去细胞提取液中的DNA和mRNA？

（原有的mRNA会作为合成蛋白质的模板干扰实验结

果；DNA可能作为mRNA合成的模板，而新合成的mRNA

也会干扰实验结果。）

（3）如果你是马太或尼伯格，为使实验结果更具说服力，

作为本节课

的难点，采用学生

阅读教材、教师讲

解和问题串探究

三方面学习相结

合，让学生层层递

进，逐渐突破难

点。从实验中认识

到遗传密码是如

何被破译的，提高

学生的实验探究

能力。

遗传密码的

展示密码子表，通过以上学习总结密码子特点：不间断性、不重叠性、简并性、通用性、有起始密码与终止密码

课堂小结纵观下遗传密码的破译过程和遗传密码破译的意义。课外视频：了解下近百年来人类探索生命的历史步伐。

习题巩固

（2019，全国Ⅰ卷2）用体外实验的方法可合成多肽链。

已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记

的多肽链，所需的材料组合是（C ）

①同位素标记的tRNA

②蛋白质合成所需的酶

③同位素标记的苯丙氨酸

利用今年高

考题，提高学生对

于知识的重视程

度，并检测知识的

学习程度。

板书

设计

第3节遗传密码的破译

生物学中的遗传密码破译

在生物学中，遗传密码是指生物体内基因信息传递的方式。它

是由ATCG四种碱基序列组成的，每三个碱基为一组，能够编码

20种氨基酸和3种终止密码子。而这个复杂的遗传密码在20世纪60年代被科学家们所破解，它的破解不仅仅是一项技术上的突破，更是人类科技史上重要的一笔。今天，我将向大家介绍生物学中

的遗传密码破译的历程和意义。

一、前人的探索

在遗传密码破译的路上，以美国科学家George Gamow为代表

的科学家们做出了巨大贡献。他们首先找到了遗传密码的规律：

每三个碱基对应一个氨基酸，并针对ATCG四种碱基的不同排列

组合进行了计算。在经过一段时间的思考之后，他们猜测：四个

字母只能组合成六十四种三字母的代码，其中只有二十种被用来

编码氨基酸，其余四十四种则是没有意义的。虽然当时他们的猜

测还没有得到直接证实，但是他们知道，这种猜想只有通过实验

才能够被验证。

二、辛西娅·莫瑞与哈立德·库雷斯马尼的突破

1961年，辛西娅·莫瑞和哈立德·库雷斯马尼等科学家对RNA

进行了研究。通过X射线衍射，他们发现DNA在细胞核外，都由两条由碱基对组成的链形成了双螺旋结构。碱基对总是由吉傅基

和胸腺嘧啶相对应，理论上，最后的结论是每个九个碱基对应一

个氨基酸，并且一个RNA序列的一端通过三种核苷酸代表一种氨

基酸的方法打破了原本四个核苷酸码用六十四种方式的规律。这

项发现不仅解决了遗传密码中的部分谜题，在范德瓦尔斯作用和DNA构建方面的突破，也为日后的生物技术研究开辟了新的方向。

三、诺伯特区域的发现

1962年，瑞士科学家罗贝尔·诺伯特将YEAST的重组遗传物质

遗传密码的破译生物必修二课后习题答案

学习过程从本质上说是一种认识过程。认识过程是从感性认识开始的，而感性认识主要靠观察来获得，下面是小偏整理的遗传密码的破译生物必修二课后习题答案，感谢您的每一次阅读。

遗传密码的破译生物必修二课后习题答案

(一)问题探讨

1、翻译成英文是：Wherearegeneslocated

(二)思考与讨论

1、当图中DNA的第三个碱基(T)发生改变时，如果密码是非重叠的，将影响1个氨基酸;如果密码是重叠的，将影响3个氨基酸。

2、提示：先写出改变后的碱基序列，再按照非重叠阅读的方式和重叠阅读的方式分别写出其对应的氨基酸序列，分别与原序列编码的氨基酸序列进行比较就可得出答案。

(三)旁栏思考题

1、细胞中原有的mRNA会作为合成蛋白质的模板干扰实验结果，细胞中原有的DNA可能作为mRNA合成的模板，而新合成的mRNA 也会干扰实验结果，因此需要除去细胞提取液中的DNA和mRNA。

2、作为对照实验的试管中，所有成分都与实验组的试管相同，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸。

(四)练习

基础题

1、D

2、提示：可以从密码间有无分隔符、长度是否固定、阅读方式是否重叠、密码所采用的符号等多方面进行比较。

拓展题

1、克里克通过研究碱基的改变对蛋白质合成的影响推断遗传密码的性质，这种方法不需要理解蛋白质合成的过程，就能推断出密码子的总体特征，但是证据相对间接，并且工作量大。尼伦伯格通过建立蛋白质体外合成系统，直接了遗传密码的对应规则，这种方法快速、

直接，但是这种方法的建立需要首先了解细胞中蛋白质合成所需要的条件。

高中生物必修二：4.3遗传密码的破译课件(共15张PPT)

探究：为什么会产生这样的现象呢？你能举例分析说明吗？
类比分析 3 个碱基对原有氨基酸序列影响最小。请比较分析下图:插入___ GGTTCGCACGCTTTGAGC
插入1个碱基：
GGTATCGCACGCTTTGAGC
插入2个碱基： GGTAATCGCACGCTTTGAGC 插入3个碱基： GGTAAATCGCACGCTTTGAGC 类比: 3 个碱基对原有氨基酸序列影响最小。减少___
编码之间没有分隔符
2.尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验破译了遗传密码AAA、GGG、CCC、UUU
3.霍拉纳的RNA重复序列翻译实验
破译了其他遗传密码
3、遗传密码的特点
连续性、简并性、通用性
练一练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码与氨基酸的对应规则：( 5、课堂练习 A．无DNA和mRNA细胞的提取液
提示：设计新的核苷酸链，产物含有苏氨酸或组氨酸
方案：如合成（CAA）n长链，重复上述实验，合成产物为谷氨酰胺、天冬酰胺和苏氨酸的多聚体。
结果：将科学家和自己的实验结果对比分析，即可确
定ACA是苏氨酸的密码子，CAC是组氨酸的密码子。
遗传密码的特点
观察密码子表，讨论：
1.在mRNA上两个密码子之间连续性有无核苷酸隔开？ 2.一个氨基酸具有1个、2个简并性还是2个以上的密码子？

高中生物 4.3遗传密码的破译每课一练2

德钝市安静阳光实验学校4.3 遗传密码的破译(选学) 每课一练（人教版必修2）

1尼伦伯格和马太采用蛋白质体外合成的技术,用人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸合成多聚苯丙氨酸的肽链时,加入细胞液。下列是合成过程中利用的细胞液成分,其中正确的是( )。

①ATP②酶③tRNA④苯丙氨酸⑤mRNA

⑥DNA⑦rRNA

A.①②③④⑦

B.①②④⑤⑦

C.②③④⑤⑥

D.③④⑤⑥⑦

解析:尼伦伯格和马太在使用细胞液时,除去了对合成蛋白质有影响的DNA和mRNA。

答案:A

2遗传密码的阅读方式为( )。

A.重叠的

B.非重叠的

C.以任意3个碱基为1个阅读单位进行阅读

D.以相邻的3个碱基为1个阅读单位即可

答案:B

3艾滋病病毒在逆转录酶的作用下,能形成DNA。下列哪项是艾滋病病毒依据碱基互补配对原则进行的逆转录过程?( )

模板AGCU AGCT AGCU AGCT

产物答案:C

4若细胞质中tRNA1(AUU)可转运氨基酸a,tRNA2(ACG)可转运氨基酸

b,tRNA3(UAC)可转运氨基酸c,今以DNA中一条链……A—C—G—T—A—C—A—T—T……为模板合成蛋白质,该蛋白质基本组成单位的排列顺序可能为( )。

A.a—b—c

B.c—b—a

C.b—c—a

D.b—a—c

解析:DNA模板链……A—C—G—T—A—C—A—T—T……,其转录的信使RNA的密码子的排序顺序为UGC、AUG、UAA,对应的转运RNA依次为tRNA2(ACG)、

tRNA3(UAC)、tRNA1(AUU),则该蛋白质基本组成单位的排列顺序是b—c—a。

5.2高中生物一轮复习遗传密码的破译

三、遗传密码对应规则的发现（破译密码）四、遗传密码的特点（总结规律）连续性、不重叠性、简并性、通用性、摆动性
五、遗传密码破译的意义
1、遗传密码的破译树立了生物学史上一座伟大的里程碑，意味着人类探索和揭示生命本质的研究向前迈进一大步，为后面分子遗传生物学的发展有着重要的推动作用。
2、遗传密码的破译、测序方法的建立以及体外重组的实现是基因工程的三大基石之。
总结一、遗传密码的阅读方式（提出问题）
1.非重叠的方式阅读 2.重叠的方式阅读二、克里克的实验证据（实验验证）
配对不严格，具有摆动性
四、遗传密码的特点 5.摆动性摆动性规则如下：据此可知，反密码子没有61种
②例如：反密码子第一位的次黄嘌呤（I）可与密码子第三位的U、A、C中的任意一个配对。因此，反密码子IGC可以与，密码子GCU、GCA和GCC配对，编码的都是丙氨酸，很好的解释了密码子的简并性。
②插入2个碱基，可能改变了原多肽链中的__2__个氨基酸，比原多肽链多__2__个氨基酸。 ③插入3个碱基，可能改变了原多肽链中的__2__个氨基酸，比原多肽链多__3__个氨基酸。
二、克里克的实验证据
1.实验
T4噬菌体野生型能在大肠杆菌K菌株上生长，形成嗜菌斑。用药物处理T4噬菌体，研究某个基因碱基发生增加或缺失对其所编码的蛋白质影响。
2.不重叠性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。

高二生物遗传密码的破译2

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[单选]MEN2B的临床表现一般不包括（）。A.甲状腺髓样癌B.甲状旁腺功能亢进症C.嗜铬细胞瘤D.类马凡体型E.多发性黏膜神经瘤 [填空题]装卸汽轮机、燃机和压气机转子，应使用专用的（）或（）和专用的（），并应仔细检查（）的绑法是否合适，然后将转子（）。起吊时，禁止人站在转子上使起吊平衡。 [单选]骨盆内测量一般在孕多少周为宜（）.A.4～8周B.8～16周C.16～18周D.24～36周E.36～38周 [单选]男，24岁，颈部疼痛，并右上肢麻木，以手部明显，根据所提供图像，最可能的诊断是()A．(颈4～5)神经鞘瘤B．(颈4～5)脊膜瘤C．(颈4～5)海绵状血管瘤D．(颈4～5)血管母细胞瘤E．(颈4～5)胶质瘤 [单选]焊接时要采用直流正接，不能选用（）弧焊电源。A、AX-320B、ZXG-300C、BX1-330D、AX7－400 [多选]档案检索工具有（）。A.鉴定目录B.归档文件目录C.人名索引D.地名索引 [填空题]沙波由（）、（）、（）组成 [单选]制作询问笔录，下列说法错误的是（）。A、可以有三名火灾调查人员参加询问B、对于被询问对象的陈述要按照其本人的语气记录，不能作任何修饰、概括和修改。C、被询问对象请求自行书写陈述的，不应准许。D、询问笔录应该按顺序逐页编号，并由被询问对象逐页签名或者捺指印。 [单选]心肌脂肪变性最常累及的部位是：A．左心室前壁B．左心室后壁C．右心室前壁D．右心室后壁E．左心室乳头肌 [单选,A1型题]具有高等学校医学专科学历，参加执业助理医师资格考试者，应在医疗、预防、保健机构中试用期满（）A.6个月B.18个月C.1年D.2年E.3年 [单选,A2型题,A1/A2型题]《灵枢·天年》认为人体胚胎产生以母为（）A.基B.本C.楯D.根E.标 [多选]转岗转授权收回，可以通过（）方式。A.转出柜员主动即时收回B.上级主管强制即时收回C.系统自动收回D.转入柜员即时交回 [单选]碳四塔回流泵全坏，相关需要调整操作的塔是（）。A、脱丙烷塔B、脱乙烷塔C、丙烯塔D、碳四塔 [单选]患者，男性，43岁，头痛头晕半年，2小时前突然头晕加重并出现猝倒，检查：肱二头肌反射亢进，颈椎斜位片示：钩椎关节增生。最可能的诊断是（）A.体位性眩晕B.脊髓肿瘤C.椎动脉型颈椎病D.冠心病E.低血糖 [单选]行政违法的构成要件中，（）是构成行政违法的首要条件。A.考察该行为的客观表现B.这种行为是出于行为人的过错，即故意或过失C.行为人负有相关的法定义务D.行为人有不履行相关法定义务的行为 [单选]如图，下列关于神经刺激器的要求的叙述，错误的是（）A.刺激电流呈恒流，线性输出，不受其他电器干扰B.输出电压限制在300～400mV，最大电流60～80mAC.最好以交流电做电源D.输出线路与电极应有极性标志，并设有报警系统E.神经刺激器的超强刺激电流强度应在给予肌松药前确定 [单选]产后子宫恢复至非孕期大小约需（）A.3周B.4周C.5周D.6周E.7周 [问答题,简答题]何为地基塑性变形区？ [单选]关于上消化道出血不正确的是（）A.急性大出血时血象检查为早期诊断和病情观察的依据B.上消化道大量出血后多数可出现低热C.胃内积血250～300ml可引起呕血D.每日出血50～100ml可出现黑粪E.周围血可见晚幼红细胞与嗜多彩红细胞 [填空题]中国的许多发明由阿拉伯人介绍给欧洲人，在欧洲获得了广泛的应用，并产生了()。 [单选]下列属于软件著作权中的财产权有（）。A.修改权B.署名权C.转让权D.许可权 [问答题,简答题]什么是高效连铸机？ [单选]单手摇壶的操作要领是（）A.尽量使手腕用力，做到动作连贯B.摇动的力量要小，节奏要慢C.尽量使手臂用力，摇动的力量要小D.摇动的速度要慢，节奏要慢 [填空题]能溶解其它物质的液体称为（）。被溶解的物质叫（）。所形成的均匀状态的液体叫做（）。 [单选]多媒体技术的应用非常广泛，其中VOD是指（）。A.视频会议B.虚拟现实C.视频点播D.信息检索 [单选]高压容器的压力（）MPa。A.01.～1.6B.1.6～10C.10～100D.≥100 [单选,A2型题,A1/A2型题]抗人球蛋白试验直接反应阳性，应考虑（）A.阵发性睡眠性血红蛋白尿B.地中海贫血C.自身免疫性溶血性贫血D.先天性球形红细胞增多症E.以上都是 [填空题]铁路运输部门应当将（）列为重要运输物质，应对其优先运输，重点保证。 [单选]关于21-三体综合征患儿的护理，错误的是（）A.长期耐心教育B.预防感染C.药物治疗为主D.保持皮肤干燥E.加强生活护理 [名词解释]交换 [单选]甲、乙两公司因合同履行发生争议。甲依双方的仲裁条款申请仲裁。某仲裁委员受理该申请后，经双方当事人协议组成仲裁庭。仲裁庭确定7月21日开庭审理该争议案件后，依法书面通知了申请人与被申请人。7月21日，甲公司无正当理由未出庭参与案件的审理活动。此时仲裁庭可以采取： [单选]CT检查前，病人准备工作的主要依据是：（）A．申请单B．预约登记卡C."病人需知"预约单D．对家属的交待E.病人自己理解 [单选,A1型题]尿道损伤后，有排尿困难，导尿管能插入膀胱，应将导尿管留置多久（）A.10～14天B.1天C.3～4周D.5天E.5～6周 [单选]1926年美国波士顿的内科医生首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”。该内科医生是()A．卢姆加特B．亚历山大?丹拉斯C．卡森D．特克尔E．cassen [填空题]地秤推拉支点和重点时，若在承载器上加砝码后计量杠杆达到平衡，其示值误差是（）。 [填空题]照明电器通常用（）作额定值。 [单选,A1型题]下列各项，不属附子主治病证的是（）A.亡阳欲脱，肢冷脉微B.寒凝血瘀，经闭阴疽C.命门火衰，阳痿早泄D.中寒腹痛，阴寒水肿E.阳虚外感，寒痹刺痛 [单选]关于资产负债表的格式，下列说法不正确的是()。A.资产负债表主要有账户式和报告式B.我国的资产负债表采用报告式C.账户式资产负债表分为左右两方，左方为资产，右方为负债和所有者权益D.负债和所有者权益按照求偿权的先后顺序排列 [单选]分层铺设的反滤材料的粒径或孔径顺渗流方向应（）。A.大小不变B.由细到粗C.由粗到细D.越小越好 [填空题]“系统”是指由若干相互作用、相互依存、相互影响和制约的成分或因素，为达到一定的目的或目标而组成的（）。

高中生物破解与遗传密码有关的两个问题学法指导

高中生物破解与遗传密码有关的两个问题

1．遗传密码碱基数量的发现实验

第一个被科学家破译的是决定苯丙氨酸的密码子UUU。科学家用人工合成的只含U的RNA为模板，在一定的条件下合成了只由苯丙氨酸组成的多肽。继上述实验后，又有科学家以C、U两种碱基相间排列的mRNA为模板，检验一个密码子所含有的碱基数目（为2、3或4）。

（1）假如一个密码子含有两个或4个碱基，则该RNA指导合成的多肽链应由几种氨基酸组成?

（2）请从翻译过程考虑，这一实验在什么情况下才能成功?

（3）有人设想，在已知信使RNA翻译的起始位点后，用插入核糖核苷酸的方法来解决密码子中碱基数目的问题，你认为可行吗?如果可行，怎样判断一个密码子含有几个碱基?

思维点拨：（1）如C、U两种碱基相间排列，则所得mRNA的碱基序列应为CUCUCUCUCUCU……。如果一个密码子含有两个碱基，则密码子应为CU或UC；如含4个碱基，则密码子应为CUCU或UCUC，氨基酸都只能为一种。

（2）当然，得到这种结果的前提条件是翻译必须连续进行。

（3）回顾遗传密码的发现，其正是建立在“通过插入碱基后检测氨基酸序列”的实验基础上才得到的。也就是说，用插入核糖核苷酸的方法来解决密码子中碱基数目的方法是完全可行的。具体方法是：插入一个核糖核苷酸后，合成的多肽中氨基酸的排列顺序会发生变化，插入两个也会发生变化，而当插入到第n个核糖核苷酸时，合成的多肽链中除第一个氨基酸（插入点处的氨基酸）外，其余氨基酸的排列顺序与未插入核糖核苷酸时完全一样，这样即可判断一个密码子是由n个碱基组成的。

高二生物遗传密码的破译2

是只有加有标记苯丙氨酸所产生的那一试管蛋白质
沉淀具有放射性。而加其他标记氨基酸的各管则均
无放射性进入沉淀。于是，第一个密码便被破译出来，即UUU是苯丙氨酸的密码子。用同样的方式以其他多聚核苷酸作为模板，又测出CCC是脯氨酸的密码子，AAA是赖氨酸的密码子。多聚G的氨基酸密码子当时用此法测定时遇到困难，未能测出。
• 60年代初，对DNA或RNA中核苷酸顺序尚无法直接分析测定，对蛋白质中氨基酸顺序所知也有限，所以没有办法直接比较二者在顺序上的联系。
• 美国另一位西班牙血统的生物化学家奥乔亚（Ochoa，Severo，1905—）于1955年发现了多核苷酸磷酸化酶（PNP酶）帮助了尼伦贝格合成了同聚核苷酸——多聚U（PolyU）（奥乔亚因发现此酶而获得1959年诺贝尔生理学或医学奖）。当他将多聚U作为模板加入到无细胞体系中时，那就
• 在取得第一阶段突破性成果之后，尼伦贝格用混合的核苷酸制备人工合成的mRNA模板，分别测试其作用。
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遗传密码的破译

遗传密码是生命中最为神秘和重要的密码之一。长期以来，它一直是生物科学的一大谜团。直到上世纪50年代末60年代初，美国的生化学家马歇尔和纳伦伯格才通过一系列的实验，揭示出了这个神秘的密码。他们的发现，不仅是生物学的重大突破，也是化学和物理学的重要贡献。

1. 遗传密码的定义和意义

遗传密码是一种由DNA分子编码形成的三个核苷酸（基对）组成的序列，也称为密码子。每个密码子对应一种氨基酸或停止信号，当RNA转录出相应的序列时，读取这一序列的基础，然后将它翻译成蛋白质的序列。不同的氨基酸序列构成了不同的蛋白质，而蛋白质则是生命中最重要的分子之一。

遗传密码的破译，为我们深入理解遗传和生物分子的功能提供了基础，它使得我们能够利用遗传工程来改变生命的本性，也为生物制药、基因治疗等领域的研究提供了必要的前提。

2. 遗传密码破译之路

马歇尔和纳伦伯格的研究重点是确定基因如何编码蛋白质。在他们的实验中，他们选择了一种特殊的细菌，能够在实验室中培养并大量繁殖。为了破译遗传密码，他们提出了一种非常巧妙的实验设计，他们用人工合成了超过60种不同的RNA序列，然后通过将这些RNA序列加入到细菌培养基中，较为精确地估计了不同的RNA序列对应的氨基酸。

通过这种实验，他们得到了当时最为精确的遗传密码翻译表，其中包括了61种氨基酸序列以及一种停止信号。这个翻译表的发现，彻底改变了生命科学领域的面貌，也是遗传学和生物化学领域的突破性进展。

3. 遗传密码破译的意义和前景

遗传密码的破译，不仅揭示了生命中的一项重要机制，还推动了生物技术的发展。如今，我们已经能够使用人工 DNA 制造出一些基础的细胞，这些细胞可以用来生产蛋白质或者制造药物，这是基因工程和生物制药行业的关键技术之一。

高中生物必修2学案4：4.3遗传密码的破译（选学）

遗传密码的破译（选学）

[学习目标]

1.说出遗传密码的阅读方式。

2.说出遗传密码的破译过程。

[课前预习]

请同学们阅读课本P73—75页，完成下列知识填空。

一、遗传密码的阅读方式

1．____________的阅读方式：以3个碱基决定1个氨基酸，依次阅读。

2．________的阅读方式：同一个碱基，被不同的遗传密码重复读取，解读出不同的含义。

二、克里克的实验证据

1．克里克以T4噬菌体为实验材料。

2．实验发现

(1)在相关的碱基序列中增加或删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质。

(2)增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质。

(3)增加或删除三个碱基时，合成了具有正常功能的蛋白质。

3．实验证明：遗传密码从一个固定的起点开始，以__________的方式阅读，编码之间没有分隔符。

三、遗传密码对应规则的发现

尼伦伯格和马太采用__________________方法：在每支试管中预先加入ATP、游离的氨基酸、酶和核糖体等，再加入当时并不清楚是否带有遗传信息的______________。实验过程设计得非常巧妙，实验结果更令人兴奋。在加入多聚尿嘧啶核苷酸和苯丙氨酸的试管中产生了一些多肽。他们成为世界上破译第一个遗传密码的人。

通过艰辛的实验，1967年科学家终于破译了全部遗传密码。

尼伦伯格等的研究表明，在全部64个密码子中有61个密码子负责20种氨基酸的编码，其中AUG不仅编码甲硫氨酸，同时也是真核细胞唯一的起始密码子；有3个是终止密码子(UAA、UAC、UGA)，不编码任何氨基酸。尼伦伯格等因破译遗传密码而荣获1968年的诺贝尔生理学或医学奖。

高中生物 4.3 遗传密码的破译(选学)知识梳理素材新人教必修2

第3节遗传密码的破译（选学）

知识梳理

1.克里克的实验证据

克里克通过研究碱基的改变对蛋白质合成的影响推断遗传密码的性质，并通过实验证明了遗传密码是三联体的，从一个固定的起点开始，以连续不间隔非重叠方式阅读。

2.遗传密码对应规则的发现

（1）尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。

（2）尼伦伯格和马太采用了蛋白质的体外合成技术，证明了苯丙氨酸对应的密码子是UUU。

（3）科学家沿着蛋白质体外合成的思路，不断改进实验方法，破译出了全部的密码子。

知识导学

本节的主要内容是遗传密码的破译过程，希望大家可以通过这一节的学习，学会科学研究的一般方法。特别是提高实验设计方面的能力。

疑难突破

1.如何理解遗传密码以3个碱基为一组？其阅读方式究竟是重叠的还是非重叠的？

剖析：以T4噬菌体为实验材料，研究其中某个基因的碱基增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。他们发现在相关碱基序列中：（1）增加或删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；（2）增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；（3）当增加或删除三个碱基时，能产生正常功能的蛋白质。这就说明：（1）密码中三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，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分割符。

2.尼伦伯格和马太是怎么做蛋白质的体外合成实验的？

剖析：实验过程：

(1)取20支试管，并分别编号，每支试管内分别加入一种氨基酸，每支试管内再分别加入等量除去了DNA和mRNA的细胞提取液。

（2）每支试管内再分别加入等量人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，观察每一支试管中的物质变化情况。

遗传密码的破译和应用

一、八十年前的谜题

1931年，德国化学家、生物学家克里斯丁(W.H.Christian)从细菌中提取到了一种物质，叫做“小核酸”，并拍摄了小核酸的X线

衍射图。1944年，奥地利生物物理学家厄温·沙病(H.Schaeffer)和

托马斯·阿德纳(T.Adana)发现“小核酸”和“大核酸”分别编码蛋白质的两种亚基，发现了核酸的生物学巨大价值。50年代，利用X线衍射技术的三位科学家——生物学家罗斯林(Franklin)、化学家沃

森(Watson)、生物学家克里克(Crick)合作，终于揭开了遗传密码的奥秘。

二、遗传密码的破译

1. 基本结构

遗传物质是DNA，由若干个碱基按特定顺序排列而成。根据

双螺旋结构，每个碱基与另一链上的碱基成对连接，形成“碱基对”或“氢键”。在DNA重复开放和复制过程中，碱基对可以氢键断裂与重组。DNA中的A、G、C、T四种碱基分别代表腺嘌呤、鸟嘌

呤、胞嘧啶和脱氧胸腺嘧啶。DNA分子由磷酸与五碳糖脱氧核糖组成。这五个碱基都是以特定的形式出现，例如腺嘌呤和胞嘧啶氧化后，形成有色的A和T，而鸟嘌呤和胞嘧啶本身是无色的。但凡有色的物质，都会吸收或散射特定波长的光线。利用这种特性，科学家可以得到X射线衍射图片。

2. 遗传密码的破译

早在20世纪中期，Knudson博士发现癌症是先天的基因突变，并提出“双因素假说”。这个假说引起了科学家们的大力探索，但是肺癌突变基因那时还没有确定，所以20年后，Cancer Genetics Branch成立，并受到了美国癌症研究基金会的资助，用来研究癌症的遗传基因。

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