人教版教学课件2007年江苏地区高一生物必修2第四章第3节遗传密码的破译 下学期
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(新课标)高中生物 第4章第3节《遗传密码的破译》课件6 新人教版必修2
第3节 遗传密码的破译
1、从数学角度认识碱基与氨基酸的对应关系
理论上应该是三个碱基决定一个氨基酸
板
2、科学家破译遗传密码的过程
书
2Biblioteka Baidu1克里克T4噬菌体实验 信使RNA上的每3个碱基决定一个氨基酸
设
2.2 尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验
计
破译了遗传密码AAA、GGG、CCC、UUU
3.3霍拉纳的RNA重复序列翻译实验
为什么会产生这样的现象呢？ 请分析找出原因
提示：把THE FAT CAT ATE THE BIG RAT中的单词看作决定一个氨基酸的密 码子
精选ppt
12
3、科学实验
THE FAT CAT ATE THE BIG RAT
试着插入或删去其中的一个、两个、三 个字母，看后面的语意会有什么变化？
3.1 克里克T4 噬菌体实验
精选ppt
16
3、科学实验
3.2尼伦伯格 和马太的大 肠杆菌实验
上述方法只能破译AAA是赖氨酸的 密码子，CCC是脯氨酸的密码子， GGG是甘氨酸的密码子，UUU是 苯丙氨酸的密码子。只能确定4种 氨基酸的遗传密码，所以密码子中 肯定还有2种或3种碱基组合的情况。
精选ppt
17
引入科学资料4
精选ppt
三者合一的教学目标。 精选ppt
2
生物高中必修2第四章第三节课件1
莫尔斯密码怎么代表不同的信息？
“· ”和“－”的排列组合来储存信息， 可以表达出不同的英文句子、数字、标点符号
遗传密码子又是如何代表遗传信息的呢？ 那么，遗传密码是 在信使RNA分子上，决定一个氨基酸的 3个相邻的碱基。 怎么破译的呢？
（含起始码、终止码）
U U 密码子 A G A U A U C
Ⅱ
重叠阅读： 影响5个氨基酸 T GT T TC
遗传密码的阅读方式的探索
遗 传 密 码 的 破 译 （ ）
遗传密码的阅读方式比较：
GGTTCG
插点替换一个碱基 插点后增添1个碱基 插点后增添2个碱基 插点后增添3个碱基 插点后缺失1个碱基 插点后缺失2个碱基 插点后缺失3个碱基 结论
非重叠阅读
（改变氨基酸的数目）
此后的六七年里，尼伦伯格和霍拉纳因等科学家利用三 联体结合实验的方法破获了64个遗传密码子。
U U A G A U mRNA A U C
7个密码子
遗传密码的阅读方式的探索
遗 遗传密码的阅读方式推理： 传 1 个氨基酸 影响____ 非重叠阅读： 密 GGTTCG 重叠阅读： 影响____ 3 个氨基酸 码 GG 改变、替换 的 G T 破 TC 译 影响这一碱基后的所有氨基酸 非重叠阅读： （ GGTTCG 影响____ 3 个氨基酸
重叠阅读：
）
Ⅱ
人教版高中生物必修二《遗传密码的破译》教学
遗传密码的破译
教学重点
遗传密码的破译过程。
教学难点
1．尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。
2．运用数学方法及实验方法探究“碱基与氨基酸的对应关系”。
教学策略
本节的主要内容是遗传密码的破译过程，是对本章第1节的重要补充。学生在第1节中已经学习了遗传密码，但并不了解遗传密码是如何破译的，本节引导学生认识遗传密码的破译过程，使学生通过这一研究过程学习其中蕴含的科学研究方法。
1．采用类比的学习方法，使复杂的问题更容易理解。
2．以分析“尼伦伯格和马太实验”的设计思路为突破口，初步理解遗传密码的破译方法。
教学方法
探究式教学。
引导学生通过数学方法推理和猜想“碱基与氨基酸的对应关系”；根据科学资料，运用英语词句类比推理“碱基与氨基酸的对应关系”；借鉴科学家的实验方法，小组合作设计实验方案，探究与体验破译遗传密码的方法和过程。
教学过程
一、导入新课
以“问题探讨”导入本课的学习。
教师引导学生思考P73“问题探讨”，讨论后回答问题。
提示1：根据莫尔思密码表，将书本中用莫尔思密码编写的问题译成英文就是：where are genes located。
二、新课教学
要破译一个未知的密码，一般的思路就是比较编码的信息，即密码和相应的译文。对遗传密码来说最简单的破译方法就是将DNA顺序或mRNA顺序和多肽相比较。但和一般的破译密码不同的是，遗传信息的译文——蛋白质的顺序是已知的，未知的都是密码。
莫尔思密码是由美国画家和电报发明人发明的一套有“点”和“划”构成的系统，通过“点”和“划”间隔的不同顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。
人教版高中生物必修二第四章第3节《遗传密码的破译(选学)》 教案
第3节遗传密码的破译
三维目标
1.知识与技能
（1）说出遗传密码的阅读方式。
（2）说出遗传密码的破译过程，包括伽莫夫的三联体推断，克里克的实验证据，尼伦伯格和马太的蛋白质的体外合成实验。
2.过程与方法
（1）感受和重温科学家的思维历程。
（2）类比的学习方法。
3.情感态度与价值观
（1）对科学家那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神还有那种巧妙的构思表达敬佩。
（2）认同遗传密码的破译对生物学发展的重要意义。
教学重点
遗传密码的破译过程，引导学生感受这种思维过程并产生与科学家的思维共鸣。
教学难点
1.克里克的T4噬菌体实验。
2.尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。
教具准备
多媒体演示课件
课时安排
1课时
教学过程
［情境创设］
在第1节我们学习了有关基因指导蛋白质合成的过程，我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译实际上就是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列，那碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？就是通过密码子。（呈现密码子表）
现在大家已经十分清楚了这些遗传密码，而当时是经过许多科学家艰辛的思考和探索，最后被几个年轻人的富有创新的实验才破译的，这个过程充满了思维的智慧。那这些遗传密码是怎样被破译的呢？让我们重新重温一下这段科学史，追寻科学家探索的足迹，对我们的思维会有好的启迪作用的。
［师生互动］
1.研究背景
在孟德尔遗传规律于1900年被再次证实之后，许多科学家投入到遗传问题的研究上来，试图揭示基因的本质和作用原理。
“中心法则”提出后更为明确地指出了遗传信息传递的方向，总体上来说是从DNA →RNA→蛋白质。那DNA和蛋白质之间究竟是什么关系？或者说DNA是如何决定蛋白质？这个有趣而深奥的问题在五十年代末就开始引起了一批研究者的极大兴趣。
人教版教学课件2007年江苏地区高一生物必修2第四章第3节遗传密码的破译下学期
重要性
本节内容是学习基因表达和生物 信息传递的基础，对于学生理解 生物科学的基本原理和后续课程 的学习具有关键作用。
教学目标和要求
教学目标
使学生掌握遗传密码的破译方法，理 解遗传信息的传递和表达机制，培养 学生的实验技能和科学探究能力。
要求
学生应积极参与课堂讨论，主动思考 ，完成相关实验和练习，提高自己的 科学素养和实践能力。
或模拟实验等方式深入理解遗传密码的破译过程和特点。
关注遗传密码研究的最新进展
02
学生应关注遗传密码研究的最新进展，了解前沿动态，开拓视
野，提高对生命科学领域的认识。
积极参与讨论和思考
03
在学习过程中，学生应积极参与讨论和思考，与老师和同学交
流心得，培养批判性思维和解决问题的能力。
生物检测与鉴定
遗传密码破译为生物检测和鉴定 提供了新的手段，如亲子鉴定、
物种鉴别等。
在人类健康和疾病研究中的应用
01
02
03
精准医疗
基于遗传密码破译的精准 医疗能够根据个体的基因 组信息，制定个性化的治 疗方案，提高治疗效果。
遗传病诊断与预防
遗传密码破译有助于诊断 和预防遗传性疾病，降低 遗传病的发生风险。
随着遗传密码研究的深入，其应用领域将不断拓 展，包括在生物技术、医学、农业等领域的应用 。
遗传密码与其他分子机制的联系
本节内容是学习基因表达和生物 信息传递的基础，对于学生理解 生物科学的基本原理和后续课程 的学习具有关键作用。
教学目标和要求
教学目标
使学生掌握遗传密码的破译方法，理 解遗传信息的传递和表达机制，培养 学生的实验技能和科学探究能力。
要求
学生应积极参与课堂讨论，主动思考 ，完成相关实验和练习，提高自己的 科学素养和实践能力。
或模拟实验等方式深入理解遗传密码的破译过程和特点。
关注遗传密码研究的最新进展
02
学生应关注遗传密码研究的最新进展，了解前沿动态，开拓视
野，提高对生命科学领域的认识。
积极参与讨论和思考
03
在学习过程中，学生应积极参与讨论和思考，与老师和同学交
流心得，培养批判性思维和解决问题的能力。
生物检测与鉴定
遗传密码破译为生物检测和鉴定 提供了新的手段，如亲子鉴定、
物种鉴别等。
在人类健康和疾病研究中的应用
01
02
03
精准医疗
基于遗传密码破译的精准 医疗能够根据个体的基因 组信息，制定个性化的治 疗方案，提高治疗效果。
遗传病诊断与预防
遗传密码破译有助于诊断 和预防遗传性疾病，降低 遗传病的发生风险。
随着遗传密码研究的深入，其应用领域将不断拓 展，包括在生物技术、医学、农业等领域的应用 。
遗传密码与其他分子机制的联系
人教版高中生物必修二《遗传密码的破译(选学)》课件
中含有核糖体等合成 蛋白质所需的各种成 分。利用这个实验系 统，尼伦伯格和马太 设计了一个巧妙的实
提示：实验 提供有多个 试管和20种 氨基酸溶液。
个实验组， 分别加入不 同的氨基酸， 即可破译 UUU-苯丙氨
验，破译了第一个遗
酸。
传密码，即UUU-苯丙
氨酸。
三、破译过程
3、霍拉纳的RNA重复序列翻译实验
如何证明组氨 酸和苏氨酸的 密码子是ACA 还是CAC呢？ 请设计实验证 明。
提示：参考 霍拉纳的设 计方法。
运用此类方 法就可以破 译其他氨基 酸的遗传密 码。所有遗 传密码破译 之后就得到 了完整的密 码子表。
三、破译过程
课堂小结
遗传密码的破译
一、碱基与氨基酸的关系
三个碱基决定一个氨基酸
二、密码子的阅读方式
①如果2个相邻碱基决 定一种氨基酸呢？ ②如果3个相邻碱基决 定一种氨基酸呢？ ③由此分析你认为应 该由多少个碱基编码 一个氨基酸，4种碱基 才足以组合出构成蛋 白质的20种氨基酸？
理论上应 该是三个 碱基决定 一个氨基 酸
二、遗传密码的阅读方式
以重叠和非重叠的方式阅读DNA序列
1.非重叠的阅读方式
1966年科学家霍拉纳发明 了一种新的RNA合成方法， 通过这种方法合成的RNA可 以是2个、3个或4个碱基为 单位的重复序列，例如:将 A、C两种核苷酸缩合为 ACACACACAC……长链，以 它作人工信使进行蛋白质 合成，结果发现产物是苏 氨酸和组氨酸的多聚体， 说明苏氨酸的密码子可能 是ACA，也可能是CAC；同 样，组氨酸的密码子可能 是CAC，也可能是ACA。
4.3 遗传密码的破译(选学) 课件(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( )。 ①ATP ⑥DNA ②酶 ③tRNA ④苯丙氨酸 ⑤mRNA
⑦rRNA B.①②④⑤⑦ D.③④⑤⑥⑦
A.①②③④⑦ C.②③④⑤⑥
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
第3节 遗传密码的破译(选学)
1.说出遗传密码的阅读方式。 2.说出遗传密码的破译过程。
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 1 通过实验证明了遗传密码中_个碱基编码_个氨基酸。同时表明:遗传密码 3 从一个_____的起点开始,以______方式阅读,编码之间没有分隔符。 非重叠 固定
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?
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,
高中生物必修2精品课件7：4.3 遗传密码的破译(选学)
1、非重叠的方式阅读 2、重叠的方式阅读
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，这一改变将影响多少个氨 基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？
将第三个碱基T变为A时，DNA转录形成的mRNA 序列的变化：
CCCAUAAGGCCGGUUGGCCGGAA……. 非重叠阅读方式阅读结果：CCU AGC GUG CGA…
遗传密码的特性： 1、通用性： 地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
2、简并性： 一种氨基酸有两种以上的密码子的情况 。
小结
1. 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。
2. 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。
3. 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。
1961年,克里克对T4噬菌体DNA上的一个基因 进行处理，使DNA增加或减少碱基。
通过这样的方法他们发现加入或减少1个和2 个碱基都会引起噬菌体突变，无法产生正常功能 的蛋白质，而加入或减少3个碱基时却可以合成 正常功能的蛋白质。
为什么会这样呢？
实验结果： 增加或删除1个碱基，无法产生正常功能的蛋白质； 影响较大 增加或删除2个碱基，无法产生正常功能的蛋白质； 影响较大 增加或删除3个碱基，却合成了正常功能的蛋白质； 影响较小 实验结论： 1、以非重叠的方式阅 2、遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。
人教版必修2生物：4.3 遗传密码的破译 课件(共17张PPT)
破 译
GT TC
（
GGTTCG
非重叠阅读：影响这一碱基后的所有氨基酸
重叠阅读： 影响__3__个氨基酸
Ⅱ
）
增添
GT TT
TC
遗传密码的阅读方式的探索
遗 遗传密码的阅读方式推理：
传
密 GGT TCG 码
的
增添 增添
非重叠阅读：影响这一碱基后全部氨基酸
重叠阅读： 影响__4__个氨基酸 GT T
破
T
译
TC
（
GGT
TCG 非重叠阅读：影响1个氨基酸
Ⅱ
）
增添增添增添
重叠阅读： 影响5个氨基酸
GT T T TC
遗传密码的阅读方式的探索
遗 遗传密码的阅读方式比较：
传 GGTTCG 密
非重叠阅读
（改变氨基酸的数目）
重叠阅读
（改变氨基酸的数目）
码 插点替换一个碱基 插点所在的， 1个
3个
的 插点后增添1个碱基
插点后全部改变
3个
破 插点后增添2个碱基
插点后全部改变
4个
译 （
插点后增添3个碱基 插点后缺失1个碱基 插点后缺失2个碱基
插点后， 1个 插点后全部改变 插点后全部改变
5个 3个 4个
Ⅱ
插点后缺失3个碱基
）
结论
高一生物遗传密码的破译
1、导入新课 2、从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关系
3、科学家破译遗传密码的过程
4、遗传密码的特点 5、课堂练习 6、布置作业
1、导入新课
（问题导入）
mRNA是怎样把其中的碱基 序列转化为蛋白质中相应氨基 酸排列次序的？mRNA的碱基与 氨基酸之间是如何对应的？
下面将通过同学们的探究 性学习活动，研究碱基与氨基 酸之间的对应关系。
Βιβλιοθήκη Baidu
3、科学实验
3.3霍拉纳的 RNA重复序 列翻译实验
材料4：1966年科学家霍拉纳发明了一种 新的RNA合成方法，通过这种方法合成的 RNA可以是2个、3个或4个碱基为单位的重 复序列，例如:将A、C两种核苷酸缩合为 ACACACACAC……长链，以它作人工信使进 行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和 组氨酸的多聚体，说明苏氨酸的密码子可 能是ACA，也可能是CAC；同样，组氨酸的 密码子可能是CAC，也可能是ACA。 如何证明组氨酸和苏氨酸的密码子是 ACA还是CAC呢？请设计实验证明。
提示：把THE FAT CAT ATE THE BIG RAT中的单词看作决定一个氨基酸的密 码子
3、科学实验
THE FAT CAT ATE THE BIG RAT
试着插入或删去其中的一个、两个、三 个字母，看后面的语意会有什么变化？
3.1 克里克T4 噬菌体实验
高中生物人教版必修 第节 遗传密码的破译部优课件
历史上，第一位对遗传密码提出挑战的，是科普作家 伽莫夫。1954年，他在《Nature》杂志上首次发表了遗传 密码的理论研究文章，指出三个碱基编码一个氨基酸。
伽莫夫以著有《奇异王国的汤姆金斯》等优秀的科学 幻想作品而著称，具有丰富的想象力，但他并不是实验科 学家，所以只能从理论上来尝试密码的解读。
考虑到效率的问题，伽莫夫认为一个碱基可能被重复 读多次，也就是说遗传密码的阅读是完全重叠的。
破译二：遗传密码的阅读方式
…GGACTCCTC…
重叠阅读
非重叠阅读
验证一：遗传密码的阅读方式
1957年，布伦纳发表了一篇令人兴奋的理论文章，他 通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现不存在氨基酸的邻位 限制作用，从而否定了遗传密码重叠阅读的可能性。
镰刀型细胞贫血症
血红蛋白分子β链中的一段序列：
…GGACTCCTC…
1956年，英格拉姆等人用酶将正常的血红蛋白和镰刀 型细胞的血红蛋白在相同条件下切成肽段，通过电泳对二 者进行分析，发现有一个肽段的位置不同。
镰刀型细胞贫血症
…GGACTCCTC…
↓
…GGACACCTC…
重叠阅读
非重叠阅读
验证二：3个碱基决定1个氨基酸
1961年，克里克与布雷纳合作，利用大肠杆菌的T4噬 菌体做突变实验，研究某个基因中碱基发生增加或缺失，
• 直到下级无线电操作员哈罗德·布莱德建议他：“发送 SOS吧，这是新的求救信号， 这也可能是你最后的机会 来发送它了！”然后菲利普才在传统的CQD求救信号中夹 杂SOS信号。不过，求救信号直到第二天早上才被加州人 号收到（因为它并没有24小时都监听无线电）。
伽莫夫以著有《奇异王国的汤姆金斯》等优秀的科学 幻想作品而著称，具有丰富的想象力，但他并不是实验科 学家，所以只能从理论上来尝试密码的解读。
考虑到效率的问题，伽莫夫认为一个碱基可能被重复 读多次，也就是说遗传密码的阅读是完全重叠的。
破译二：遗传密码的阅读方式
…GGACTCCTC…
重叠阅读
非重叠阅读
验证一：遗传密码的阅读方式
1957年，布伦纳发表了一篇令人兴奋的理论文章，他 通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现不存在氨基酸的邻位 限制作用，从而否定了遗传密码重叠阅读的可能性。
镰刀型细胞贫血症
血红蛋白分子β链中的一段序列：
…GGACTCCTC…
1956年，英格拉姆等人用酶将正常的血红蛋白和镰刀 型细胞的血红蛋白在相同条件下切成肽段，通过电泳对二 者进行分析，发现有一个肽段的位置不同。
镰刀型细胞贫血症
…GGACTCCTC…
↓
…GGACACCTC…
重叠阅读
非重叠阅读
验证二：3个碱基决定1个氨基酸
1961年，克里克与布雷纳合作，利用大肠杆菌的T4噬 菌体做突变实验，研究某个基因中碱基发生增加或缺失，
• 直到下级无线电操作员哈罗德·布莱德建议他：“发送 SOS吧，这是新的求救信号， 这也可能是你最后的机会 来发送它了！”然后菲利普才在传统的CQD求救信号中夹 杂SOS信号。不过，求救信号直到第二天早上才被加州人 号收到（因为它并没有24小时都监听无线电）。
人教版教学课件2007年江苏地区高一生物必修2第四章第3节遗传密码的破译 下学期
研究的背景：
1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是 生命》一书，而当时遗传物质的化学本质是尚未明 确的，十年后DNA双螺旋模型才得以建立，在这样 的背景下能将遗传信息设想成一种电码式的遗传密 码形式，实在是一种超越时代的远见卓识。
到1953年双螺旋模型的建立，给予科学家们以很大的激 励。破译遗传密码也就成了势在必行的工作。
3、1953年，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。 4、1954年Sanger用纸层析分析了胰岛素的结构后，对蛋白质的氨基酸序列了解
得越来越多。 5、1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译密码首先提出了挑战。指出三个碱基
编码一个氨基酸，他同时也认为遗传密码的阅读是完全重叠的，因此氨基酸数 目和核苷酸数目存在着一对一的关系。 6、1957年提出一个中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA流 向RNA，进而流向蛋白质。 7、1957年Brenner.S发表的理论文章，他通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现不 存在氨基酸的邻位限制作用，从而否定了遗传密码重叠阅读的可能性。 8、1961年克里克等证明了关于遗传三联密码的推测。 9、1962年尼伦伯格和马太蛋白质体外合成实验破译出了第一个遗传密码UUU。 10、1969年科学家们解译出全部遗传密码。
密码与氨基酸的对应规则： B
A．无DNA和mRNA细胞的提取液 B．人工合成的多聚核苷酸 C．加入的氨基酸种类和数量 D．测定多肽链中氨基酸种类的方法
人教版高中生物必修二之4.3遗传密码的破译
遗传密码的破译
请用莫尔斯密码回答上面 的问题。
－··／－·／·－ ／DNA
·－－／····／·／·－ ·／ ·／ ·－／ ·－·／ ·／ －－·／·／－·／·／···／·－··／－－－／ －·－·／·－／－／·／－··／
Where are genes located
１９５３年美国科学家沃森和英国科学家克里克提 出ＤＮＡ分子的双螺旋结构模型。
1961年尼伦伯格，美 国生物化学家。1968 年获得了诺贝尔医学 和生理学奖
三、遗传密码对应规则的发现
实验方法 蛋白质体外合成
实验过程：
1.每个试管中分别加入一种氨基酸； 2.每个试管中分别加入除去了DNA和mRNA的细胞提取 3液.每；个试管中分别加入人工合成的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肽链。 尿嘧啶的碱基序列编码由苯丙氨酸组成的肽链；
1.简并性 2.通用性 3. 连续性
4.不重叠性
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。
• 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。
• 1969年科学家们破译了全部的密码。
一.遗传密码的阅读方式
三联体中的每个碱基作为信息依次阅读还是重复阅读 呢?以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同 呢?
请用莫尔斯密码回答上面 的问题。
－··／－·／·－ ／DNA
·－－／····／·／·－ ·／ ·／ ·－／ ·－·／ ·／ －－·／·／－·／·／···／·－··／－－－／ －·－·／·－／－／·／－··／
Where are genes located
１９５３年美国科学家沃森和英国科学家克里克提 出ＤＮＡ分子的双螺旋结构模型。
1961年尼伦伯格，美 国生物化学家。1968 年获得了诺贝尔医学 和生理学奖
三、遗传密码对应规则的发现
实验方法 蛋白质体外合成
实验过程：
1.每个试管中分别加入一种氨基酸； 2.每个试管中分别加入除去了DNA和mRNA的细胞提取 3液.每；个试管中分别加入人工合成的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肽链。 尿嘧啶的碱基序列编码由苯丙氨酸组成的肽链；
1.简并性 2.通用性 3. 连续性
4.不重叠性
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。
• 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。
• 1969年科学家们破译了全部的密码。
一.遗传密码的阅读方式
三联体中的每个碱基作为信息依次阅读还是重复阅读 呢?以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同 呢?
高一生物遗传密码的破译
学生通过数学运算、小组讨论、 推理猜想，即可确定“理论上应 该是三个碱基决定一个氨基酸”。 2、从数学 角度认识碱 基与氨基酸 的对应关系
上述结论仅为数学推理，如何证 明呢？
引入科学资料2
3、科学实验
3.1 克里克T4 噬菌体实验
资料2：上世纪50～60年代，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 碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增 加或删除两个碱基，也不能产生正常功 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。 为什么会产生这样的现象呢？ 请分析找出原因
2、探究性学习的目的并不仅仅是问题的解 决，更重要的是在探究过程中体验和获取 科学研究方法，培养合作与分享的精神以 及实事求是的科学态度，锻炼思维能力， 提高科学素养。
3、学生是学习的主体，教师是引导者。我 们要采取措施让学生积极主动地参与到学 习活动中来，通过他们的思考、讨论、争 辩、合作等活动来获取方法，建构知识。
分析归纳，表达交流。 4、遗传密码 的特点 密码子具有连续性、简并性、通用性
小 结
今天，我们沿着科学家的足 迹，运用数学方法和科学实验探 究了“氨基酸和碱基之间的数量 关系”，获取了破译氨基酸密码 子的科学实验方法，在今后的学 习中我们要借鉴、创新及运用这 些方法来解决生物学问题。
第3节 遗传密码的破译
相关主题
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Leabharlann Baidu
小结
1. 1944年理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中 就大胆地预言，遗传密码可能与莫尔斯电码类似，通过排 列组合来储存遗传信息。
2. 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。
3. 1957年Brenner.S发表文章，在理论上否定了遗传密码重 叠阅读的可能性。
遗传密码对应规则的发现
这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，同时还 表明UUU是苯丙氨酸的密码子。
这是第一个遗传密码子被破译。尼伦伯格的实验 巧妙之处在于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质， 他这富有创新的实验方法为他带来了重大的成功！
对比克里克和尼伦伯格的实验
克里克的T4噬菌体实验
尼伦伯格体外蛋白质合成实验
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
很遗憾，伽莫夫也许是考虑到效率的问题，认为一个碱 基可能被重复读多次，也就是说遗传密码的阅读是完全重叠 的，因此氨基酸数目和核苷酸数目存在着一对一的关系。
智者千虑，必有一失。很多著名的科学家也有过 类似的失误。在资料较少的情况下，对未知的真理作 出推断，难免会发生偏差，但瑕不掩瑜，人们对他们 的那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神，巧妙的构思 仍敬佩不已。
遗传密码子的验证（克里克的实验）
他们用T4噬菌体染色体上的一个基因通过用原黄素处理， 可以使DNA脱落或插入单个碱基，插入叫“加字”突变，脱 落叫“减字”突变，无论加字和减字都可以引起移码突变。 Crick小组用这种方法获得一系列的T4噬菌体“加字”和 “减字”突变，再进行杂交来获得加入或减少一个，二个， 三个的不同碱基数的系列突变。
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。
小结
1、 1941年提出了一个基因一种酶的假说。一个基因一种酶假说暗示了基因的作 用是指导蛋白质分子的最后构型，从而决定其特异性。
2、1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中就大胆地预言，遗 传物质是一种信息分子，可能类似作为一般民用的莫尔斯电码的两个符号： “· ”、“—”，通过排列组合来储存遗传信息。
主 要 思 路
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。
建立体外蛋白质合成系统，直 接破解遗传密码规则。
前 提
找到使DNA脱落或插入单 个碱基的方法——原黄素处 理
多核苷酸磷酸化酶的发现，为 得到poly U提供条件
优 势
不需要理解蛋白质合成过程， 就能作出推断密码子的总体 快速，直接 特征。
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译密码首 先提出了挑战。他以著有《奇异王国的汤姆金斯》 等优秀的科学幻想作品而著称，具有丰富的想象力， 但他不是一位实验科学家，所以只能从理论上来尝 试密码的解读。当年，他在《自然Nature》杂志首 次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出三个碱 基编码一个氨基酸。
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
接下来，人们不禁又要问在三联体中的每个碱 基作为信息只读一次还是重复阅读呢？以重叠和非 重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？
《思考与讨论》
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
1957年Brenner.S发表了一篇令人兴奋的理论文 章，他通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现不存在氨 基酸的邻位限制作用，从而否定了遗传密码重叠阅读 的可能性。同时人们也发现在镰刀形细胞贫血的例子 中，血红蛋白中仅有一个氨基酸发生改变。
通过这样的方法他们发现加入或减少一个和二个碱基都 会引起噬菌体突变，无法产生正常功能的蛋白，而加入或减 少3个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质，为什么会这样 呢？
遗传密码对应规则的发现
1961-1962年，尼伦伯格（M.W.Nirenberg， 1927～）和马太（H.Matthaei） 的实验 ：
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
对于遗传密码来说最简单的破译方法应是将DNA顺序或 mRNA顺序和多肽相比较。但和一般破译密码不同的是，遗 传信息的译文——蛋白的顺序是已知的，未知的都是密码。 1954年Sanger用纸层析分析了胰岛素的结构后，对蛋白质 的氨基酸序列了解得越来越多。但是直到1969年前后经历 了十多年时间，多位科学家的执着研究才破译了密码，其中 最为重要的几项工作其思路之新颖、方法之精巧都闪烁着科 学的智慧之光。
3、1953年，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。 4、1954年Sanger用纸层析分析了胰岛素的结构后，对蛋白质的氨基酸序列了解
得越来越多。 5、1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译密码首先提出了挑战。指出三个碱基
编码一个氨基酸，他同时也认为遗传密码的阅读是完全重叠的，因此氨基酸数 目和核苷酸数目存在着一对一的关系。 6、1957年提出一个中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA流 向RNA，进而流向蛋白质。 7、1957年Brenner.S发表的理论文章，他通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现不 存在氨基酸的邻位限制作用，从而否定了遗传密码重叠阅读的可能性。 8、1961年克里克等证明了关于遗传三联密码的推测。 9、1962年尼伦伯格和马太蛋白质体外合成实验破译出了第一个遗传密码UUU。 10、1969年科学家们解译出全部遗传密码。
不 足
证据相对间接，工作量较大。需成要所首需先的了条解 件细。胞中蛋白质合
遗传密码对应规则的发现
在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成蛋 白质的思路，不断地改进实验方法，破译出了全部 的密码子，并编制出了密码子表。这项工作成为生 物学史上的一个伟大的里程碑！为人类探索和提示 生命的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。
研究的背景：
1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是 生命》一书，而当时遗传物质的化学本质是尚未明 确的，十年后DNA双螺旋模型才得以建立，在这样 的背景下能将遗传信息设想成一种电码式的遗传密 码形式，实在是一种超越时代的远见卓识。
到1953年双螺旋模型的建立，给予科学家们以很大的激 励。破译遗传密码也就成了势在必行的工作。
小结
1. 1944年理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中 就大胆地预言，遗传密码可能与莫尔斯电码类似，通过排 列组合来储存遗传信息。
2. 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。
3. 1957年Brenner.S发表文章，在理论上否定了遗传密码重 叠阅读的可能性。
遗传密码对应规则的发现
这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，同时还 表明UUU是苯丙氨酸的密码子。
这是第一个遗传密码子被破译。尼伦伯格的实验 巧妙之处在于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质， 他这富有创新的实验方法为他带来了重大的成功！
对比克里克和尼伦伯格的实验
克里克的T4噬菌体实验
尼伦伯格体外蛋白质合成实验
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
很遗憾，伽莫夫也许是考虑到效率的问题，认为一个碱 基可能被重复读多次，也就是说遗传密码的阅读是完全重叠 的，因此氨基酸数目和核苷酸数目存在着一对一的关系。
智者千虑，必有一失。很多著名的科学家也有过 类似的失误。在资料较少的情况下，对未知的真理作 出推断，难免会发生偏差，但瑕不掩瑜，人们对他们 的那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神，巧妙的构思 仍敬佩不已。
遗传密码子的验证（克里克的实验）
他们用T4噬菌体染色体上的一个基因通过用原黄素处理， 可以使DNA脱落或插入单个碱基，插入叫“加字”突变，脱 落叫“减字”突变，无论加字和减字都可以引起移码突变。 Crick小组用这种方法获得一系列的T4噬菌体“加字”和 “减字”突变，再进行杂交来获得加入或减少一个，二个， 三个的不同碱基数的系列突变。
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。
小结
1、 1941年提出了一个基因一种酶的假说。一个基因一种酶假说暗示了基因的作 用是指导蛋白质分子的最后构型，从而决定其特异性。
2、1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中就大胆地预言，遗 传物质是一种信息分子，可能类似作为一般民用的莫尔斯电码的两个符号： “· ”、“—”，通过排列组合来储存遗传信息。
主 要 思 路
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。
建立体外蛋白质合成系统，直 接破解遗传密码规则。
前 提
找到使DNA脱落或插入单 个碱基的方法——原黄素处 理
多核苷酸磷酸化酶的发现，为 得到poly U提供条件
优 势
不需要理解蛋白质合成过程， 就能作出推断密码子的总体 快速，直接 特征。
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译密码首 先提出了挑战。他以著有《奇异王国的汤姆金斯》 等优秀的科学幻想作品而著称，具有丰富的想象力， 但他不是一位实验科学家，所以只能从理论上来尝 试密码的解读。当年，他在《自然Nature》杂志首 次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出三个碱 基编码一个氨基酸。
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
接下来，人们不禁又要问在三联体中的每个碱 基作为信息只读一次还是重复阅读呢？以重叠和非 重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？
《思考与讨论》
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
1957年Brenner.S发表了一篇令人兴奋的理论文 章，他通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现不存在氨 基酸的邻位限制作用，从而否定了遗传密码重叠阅读 的可能性。同时人们也发现在镰刀形细胞贫血的例子 中，血红蛋白中仅有一个氨基酸发生改变。
通过这样的方法他们发现加入或减少一个和二个碱基都 会引起噬菌体突变，无法产生正常功能的蛋白，而加入或减 少3个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质，为什么会这样 呢？
遗传密码对应规则的发现
1961-1962年，尼伦伯格（M.W.Nirenberg， 1927～）和马太（H.Matthaei） 的实验 ：
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
对于遗传密码来说最简单的破译方法应是将DNA顺序或 mRNA顺序和多肽相比较。但和一般破译密码不同的是，遗 传信息的译文——蛋白的顺序是已知的，未知的都是密码。 1954年Sanger用纸层析分析了胰岛素的结构后，对蛋白质 的氨基酸序列了解得越来越多。但是直到1969年前后经历 了十多年时间，多位科学家的执着研究才破译了密码，其中 最为重要的几项工作其思路之新颖、方法之精巧都闪烁着科 学的智慧之光。
3、1953年，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。 4、1954年Sanger用纸层析分析了胰岛素的结构后，对蛋白质的氨基酸序列了解
得越来越多。 5、1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译密码首先提出了挑战。指出三个碱基
编码一个氨基酸，他同时也认为遗传密码的阅读是完全重叠的，因此氨基酸数 目和核苷酸数目存在着一对一的关系。 6、1957年提出一个中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA流 向RNA，进而流向蛋白质。 7、1957年Brenner.S发表的理论文章，他通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现不 存在氨基酸的邻位限制作用，从而否定了遗传密码重叠阅读的可能性。 8、1961年克里克等证明了关于遗传三联密码的推测。 9、1962年尼伦伯格和马太蛋白质体外合成实验破译出了第一个遗传密码UUU。 10、1969年科学家们解译出全部遗传密码。
不 足
证据相对间接，工作量较大。需成要所首需先的了条解 件细。胞中蛋白质合
遗传密码对应规则的发现
在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成蛋 白质的思路，不断地改进实验方法，破译出了全部 的密码子，并编制出了密码子表。这项工作成为生 物学史上的一个伟大的里程碑！为人类探索和提示 生命的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。
研究的背景：
1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是 生命》一书，而当时遗传物质的化学本质是尚未明 确的，十年后DNA双螺旋模型才得以建立，在这样 的背景下能将遗传信息设想成一种电码式的遗传密 码形式，实在是一种超越时代的远见卓识。
到1953年双螺旋模型的建立，给予科学家们以很大的激 励。破译遗传密码也就成了势在必行的工作。