人教新课标高中生物第13课时第四章第3节遗传密码的破译(选学)

第13课时第四章第3节遗传密码的破译（选学）【考点解读】
1、说出遗传密码的阅读方式
2、说出遗传密码的破译过程
学习重点：遗传密码的破译过程
教学难点：尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验
【自主探究】
1、学海导航：
2、例题精析：
例1已知某tRNA一端的三个碱基序列是GAU，它转运的是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是下面哪个碱基序列转录来的？（）
A、GAT
B、GAU
C、CUA
D、CTA
解析：从转录、翻译逆行推理。

tRNA的特定的三个碱基是GAU，那么根据碱基互补配对原则，决定此氨基酸的mRNA上的密码子是CUA。

mRNA是由DNA转录而来的，所以mRNA 上CUA是由DNA上的GAT转录来的.
答案:A
例2揭示基因化学本质的表述是（）
A．基因是遗传物质的功能单位 B．基因是有遗传效应的DNA 片段
C．基因是蕴含遗传信息的核苷酯序列 D．基因在染色体上呈线性排列解析：考查基因的概念，从遗传学角度，基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位；从细胞学角度，基因在染色体上呈线性排列；从分子学角度，基因是具有遗传效应的DNA片段，这也就揭示了基因的化学本质是DNA。

答案：B
例3、科学家已经证明密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。

（1）据理论推测，mRNA上的三个相邻的碱基可以构成________种排列方式，实际上决定氨基酸的密码子共有________种。

（2）第一个被科学家破译的是决定苯丙氨酸的密码子UUU。

1959年，科学家M.Nireber 和S.Ochoa用人工合成只含U的RNA为模版，在一定条件下合成只有苯丙氨酸组成的多肽，这里一定的条件应是________________________________________________。

（3）继上述实验后，又有科学家用C、U两种碱基相同排列的mRNA为模版，检验一个密码子是否含有三个碱基。

如果密码子是连续翻译的：
①假如一个密码子中含有两个或四个碱基，则该RNA指导合成的多肽中应由_______种氨基酸组成。

②假如一个密码子中含有三个碱基，则该RNA指导合成的多肽链中应由________种氨基酸组成。

解析：（1）mRNA上碱基共有A、G、C、U四种，三个相邻的碱基构成一个密码子，根据数学原理应有43即64种。

这其中有三种是终止密码子，实际上mRNA上决定氨基酸的密码子共有61种。

（2）这里一定的条件是指基因控制蛋白质合成的第二阶段既翻译阶
段所需条件。

（3）C、U两种碱基相间排列，假如一个密码子中含有两个或四个碱基，
则密码子为CU或CUCU，决定一种氨基酸组成。

②假如一个密码子中含有三个碱基，则密码子CUC、UCU，决定两种氨基酸组成。

答案：（1）43＝64 61 （2）tRNA、氨基酸、能量、酶、核糖体等
（3）① 1 ② 2
【自我诊断】
●基础题
1、把小鼠的信使RNA加入到大肠杆菌提取液中，在一定条件下，能合成出小鼠的血红蛋白。

这个事实说明（）
A．控制蛋白质合成的基因位于信使RNA上
B．小鼠的信使RNA能使大肠杆菌向小鼠转化
C．生物的遗传密码都相同
D．小鼠是信使RNA在大肠杆菌体内控制合成了小鼠DNA
答案：C
2、在DNA分子上，转录形成甲硫氨酸（AUG）的密码子的三个碱基是（）
A、AUG
B、TAC
C、ATG
D、UAC
答案：B
3、控制合成蛋白质（含100个氨基酸）的基因中，含有的嘌呤碱基有（）
A、600个
B、300个
C、100个
D、不能确定
答案：B
4、下列物质从结构层次看，从简单到复杂的顺序是（）
A、脱氧核苷酸→基因→染色体→DNA
B、脱氧核苷酸→基因→DNA→染色体
C、基因→脱氧核苷酸→染色体→DNA
D、基因→DNA→脱氧核苷酸→染色体
答案：B
5.由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为（）
A、na/6
B、na/3－18(n/3－1)
C、na－18(n－1)
D、na/6－18(n/6－1)
答案：D
●拓展题
6.遗传工程技术正使医学行业发生着很大的变化，比如20世纪90年代诞生的动物乳腺反应器技术就是一个生动例子。

几年前科学家将人体控制合成胰岛素的基因成功地导入到一奶牛体内，从而稳定地从其乳汁中获得了大量的胰岛素。

分析回答：
（1）遗传工程的理论基础是法则，它可以用下面的公式表示________________。

（2）胰岛素基因与奶牛的其他基因相比主要差别在于______________________，这也反
映出不同生物的DNA分子具有________性。

（3）若只有一个胰岛素基因成功地导入奶牛体细胞并定位于某一条常染色体上，则此奶牛将胰岛素基因传给所生后代的几率是________。

（4）由此可知，________生殖产生的后代很难保持遗传性状的稳定，所以该奶牛最理想的繁殖是用________技术繁殖。

该技术繁殖出奶牛后代中雄牛占________。

（5）人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时需经过________和翻译两个步骤，在“翻译”中需要的模板是________，原料是氨基酸，直接能源是ATP，搬运工兼装配工是________，将氨基酸以肽链连接成蛋白质的场所是________。

“翻译”可理解为将由________个“字母”组成的核酸“语言”翻译成由________个“字母”组成的蛋白质“语言”，从整体来看________RNA在翻译中充任着“译员”。

（6）如果将药物蛋白质基因转移到牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用其尿液生产提取药物比用乳汁提取药物的优越性在于：处于不同发育期的________动物都可生产药物。

转录翻译
答案：（1）中心 DNA――→RNA――→蛋白质
（2）碱基对的排列顺序不同特异
（3）0 （4）有性克隆 0
（5）转录 mRNA tRNA 核糖体 4 20 转运
（6）雌雄
7、科学工作者发现野猪某一个基因在于家猪的对应基因的某些片段不同，下表I是家猪和野猪的某个基因转录的两种不同的信使RNA分子片段（每个密码只写出前两个碱基）：表I：UA UA UA UA UA UA 家猪信使RNA
UU UU UU UC UC UC 野猪信使RNA
表II：密码子表（部分）
请根据表I、表II分析回答下列问题：
（1）野猪和家猪的信使RNA翻译成的蛋白质分子中可能存在的氨基酸的种数分别为
和。

（2）比较上表密码子和氨基酸的关系可以作出哪些推断？
（3）在决定野猪信使RNA片段第一个密码子的DNA三个碱基对中，任意一个碱基对发生变化都将产生异常的蛋白质吗？为什么？有何生物学意义？
答案：（1）3、1（2）一种氨基酸可以有几种不同的密码子决定，一种密码子只能决定一种氨基酸；个别密码子不能决定氨基酸（3）不一定。

如UUU密码子决定的氨基酸是苯丙氨酸，决定该密码子的DNA碱基对是AAA//TTT，当发生变化成为AAG//TTC，AAG转录的密码子是UUC，翻译的仍然是苯丙氨酸。

维持遗传性状的相对稳定。

8、浙江省农业科学院陈锦清教授发现了油菜产油机制：光合作用产生磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）运向种子的两条途径，如甲图所示。

图乙是控制PEPcas酶II合成的基因，其中a 链是转录链，陈教授及助手诱导b链也能转录，从而转录出双链信使RNA。

并根据这一机制培养出世界上含油量最高的油菜新品系。

请回答：
（1）你认为提高油菜产量的基本思路是。

（2）控制酶II合成的基因的结构单位是。

（3）从图乙到合成出图甲中的蛋白质遗传信息的传递过程是。

（4）据研究，油菜产量提高的原因是双链信使RNA的形成阻碍了形成酶II的
过程。

答案：（1）提高酶I的活性，抑制酶II的活性。

（2）脱氧核苷酸
转录翻译
（3）DNA――→信使RNA――→蛋白质
（4）翻译
【相关链接】
遗传密码的特点：
1、不间断性
mRNA的三联体密码是连续排列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。

所以若在某基因编码区(能指导蛋白质合成的区域)的DNA序列或mRNA中间插入或删除1~2个核苷酸,则其后的三联体组合方式都会改变,不能合成正常的蛋白质.
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。

例如如果RNA分子UCAGACUGC的密码解读顺序为:UCA、GAC、UGC,则它不可以同时解读为:UCA、CAG、AGA、GAC……等.不重叠性使密码解读简单而准确无误.并且,当一个核苷酸被异常核苷酸取代时,不会在肽链中影响到多个氨基酸.
3、简并性
绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，这一现象称做简并性，编玛相同氨基酸的密码子称同义密码子。

由于兼并性,某些DNA碱基变化不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变。

4、通用性
除线粒体的个别密码外，生物界通用一套遗传密码，细菌、动物和植物等不同物种之间，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。

5、起始码与终止码 UAG、UAA、UGA为终止码，它们不为任何氨基酸编码，而代表蛋白质翻译的终止。

AUG是甲硫氨酸的密码，同时又是起始密码。