第3节 遗传密码的破译(选学)
2023人教版必修二第3节《遗传密码的破译(选学)》ppt
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？
1. 遗传密 码阅读方 式
1954年科普作家伽莫夫 (G.Gamor)对破译密码首先提 出了挑战。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。
通过小组推演讨论，会发现只有插入或 删去其中的三个字母，后面的语意才不 变。究其原因为三个字母组成一个单词。
类比推理即可得知：“出现上述现象的 原因是，信使RNA上的每三个碱基决定 一个氨基酸”。
如何破译遗传密码呢？
引入科学资料3
3、科学实验
3.2 尼伦伯格 和马太的大 肠杆菌实验
资料3：1961年，尼伦伯格和马太利用大 肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用 人工合成的RNA在试管里合成多肽链的 实验系统，其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验，破 译了第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。
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。
B 密码与氨基酸的对应规则：( )
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
第3节 遗传密码的破译(选学)
遗传密码的破译素材阅读一、历史的步伐1、1866年，孟德尔提出遗传定律。
2、1883年，科学家发现马蛔虫配中的染色体数目只有体细胞中的一半。
3、1890年，科学家确认了减数分裂产生配子。
4、1891年，科学家描述了减数分裂的全过程。
5、1902年，鲍维丰(T.Boveri)和1903年萨顿(W.Sutton)在研究减数分裂时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系，提出染色体是遗传因子载体，可说是染色体遗传学说的初步论证。
6、1909年的约翰逊(W.Johannsen)称孟德尔假定的“遗传因子”为“基因”，并明确区别基因型和表型。
7、1909年，詹森斯(F.A.Janssen)观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象，为解释基因连锁现象提供了基础。
8、1909年，摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)开始对果蝇迸行实验遗传学研究，发现了伴性遗传的规律。
他和他的学生还发现了连锁、交换和不分离规律等。
并进一步证明基因在染色体上呈直线排列，从而发展了染色体遗传学说。
1926年摩尔根提出基因学说，发表《基因论》。
9、20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。
10、1928年格里菲思的肺炎双球菌实验。
11、1940年艾弗里用纯化因子研究肺炎双球菌的转化的实验。
12、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。
13、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。
14、1952年赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验。
确认DNA是遗传物质。
15、1953年，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。
16、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。
《第4章 第3节 遗传密码的破译(选学)》教学设计教学反思-2023-2024学年高中生物人教版必
《遗传密码的破译(选学)》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识目标：学生能够理解并描述基因、密码子和终止子等基本概念。
2. 能力目标：学生能够通过实验分析，推断遗传密码的具体含义和作用。
3. 情感目标：培养学生的科学探索精神，提高团队协作和沟通能力。
二、教学重难点1. 教学重点：讲解遗传密码的基本概念和作用，通过实验分析破译遗传密码。
2. 教学难点：如何引导学生正确理解遗传密码的含义及其在生物体内的具体应用。
三、教学准备1. 准备相关的教学PPT和实验器材。
2. 安排学生进行小组实验，要求学生认真观察和分析实验结果。
3. 提前布置阅读相关文献的作业，以便在课堂中进行讨论和交流。
4. 准备一些相关视频和图片，以增加学生对遗传密码的感性认识。
四、教学过程：（一）导入新课1. 介绍密码子的概念。
引用一些关于基因工程、基因治疗、人类基因组计划等的研究实例，引导学生思考密码子的意义和重要性。
2. 引导学生回忆必修三单元的相关内容，对遗传学中的遗传信息和遗传密码有初步的认识。
（二）学习目标1. 了解密码子的概念。
2. 理解并掌握遗传密码的基本内容，包括种类、特征、影响等。
3. 理解并掌握遗传密码与生物多样性的关系。
（三）探究活动1. 学生分组讨论，尝试用自己的话解释密码子的概念和作用。
2. 通过小组合作，探讨不同物种中遗传密码的特点和差异性。
3. 分析遗传密码与生物多样性之间的关系。
（四）精讲点拨1. 详细讲解密码子的概念和作用，结合一些生动的案例，使学生更深入地理解密码子的意义。
2. 讲解遗传密码的基本内容，包括种类、特征、影响等，并引导学生思考遗传密码与生物多样性的关系。
3. 针对探究活动中的问题，进行重点讲解和引导，帮助学生深入理解遗传密码的内涵和意义。
（五）课堂小结1. 回顾本节课的主要内容，包括密码子的概念、遗传密码的基本内容、与生物多样性的关系等。
2. 强调遗传密码在生物科学中的重要性和应用前景。
4.3 遗传密码的破译(选学)
4.3 遗传密码的破译（选学）一、教学目标1.知识目标：（1）说出遗传密码的阅读方式；（2）说出遗传密码的破译过程。
2.能力目标：（1）运用已有的知识和经验提出假说；（2）运用证据和逻辑分析实验现象，得出结论；（3）尝试设计破译遗传密码的实验；（4）能够在今后的学习过程中合理运用科学研究的一般方法。
3.情感目标:(1)体验遗传密码破译的过程，感受科学知识发现过程的艰辛和漫长；(2)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；(3)认同遗传密码的破译对生物学发展的重要意义。
二、教学的重点和难点重点：遗传密码的破译过程；难点：尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。
三、对课程内容和学生的分析：1.教材分析：本节是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第4章《基因表达》第3节的内容，在教材中属于选学内容。
是为了满足学生多样化的需求而设计的；面向基础较好、学有余力的学生；同时该内容蕴含丰富的生物科学史探究素材，适合学生进行探究性学习。
这节课的主要内容是遗传密码的破译过程，是本章第一节的重要补充。
而且遗传密码的特点是进一步理解基因突变的类型和基因工程部分的理论基础。
2.学情分析学生在本章第1节中已经学习了遗传密码，对遗传密码的位置、组成和作用有了清楚的认识，为学生进一步认识和理解遗传密码的破译创造了条件。
学生对科学探究的一般过程的理解程度，将是学习蛋白质体外合成试验设计思想时遇到的最主要的影响因素。
学生在学习过程中除了采用个体学习的方法外，在问题面前可能会采取小组讨论的合作性方式进行讨论学习。
四、教学策略以再现遗传密码破译的生物科学史做为课堂教学活动的背景，以设置问题的方法引导学生学习，以解决问题为主线，采用个体学习与合作学习相结合的教学策略展开教学活动,同时也体现了假说演绎推理的方法。
主要教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
课型：新授课课时：一课时五、教学过程:导言:在第一节我们学习了遗传密码，知道了mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基叫1个密码子，同时科学家将64个遗传密码子编制出一个密码子表（显示密码子表）。
生物必修2：遗传密码的破译(选学)
一、遗传密码的阅读方式
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？
密码是非重叠的：1个氨基酸， 密码是重叠的： 3个氨基酸
2.当图中DNA的第三个碱基（T）后插入一个
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，
课堂练习
1.组成mRNA分子的4种核苷酸能组成多少种密码子： （ ）D A.16 B.32 C.46 D.64
2.在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋白质
的可能性最大的是：（ C ） A.在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基对 B.在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基对 C.在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对
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。
结果说明： 多聚尿嘧啶核苷酸导致了多聚苯丙氨酸的合 成，而多聚尿嘧啶的碱基序列是由多个尿嘧啶 组成的（UUUUUU· · · · · · ），可见尿嘧啶的碱基 序列编码由苯丙氨酸组成的肽链； 苯丙氨酸－－UUU。
四、遗传密码的特点 1.不间断性即连续性 mRNA的三联体密码是 连续不断的，相邻密码之间无核苷酸间隔。 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。不重叠性使 密码解读简单而准确无误而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，不过，在大肠杆菌噬菌体基因组中，确有部 分遗传密码是重叠的，这可以看做是一种例外。
遗传密码的破译
第四章基因的表达第3节遗传密码的破译（选学）教案教学目标1、说出遗传密码的阅读方式。
2、说出遗传密码的破译过程。
教学重点：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。
教学方法：直观教学法。
教学过程导入：1944年奥地利物理学家薛定谔就在他的《生命是什么》一书中，最早提出了遗传密码的设想。
他猜想染色体中的有机单体严格、精确地排列，构成了遗传密码。
遗传密码决定了生物的遗传性状。
这个大胆的猜想，吸引了一批优秀的科学家投身到生命科学的研究中，去破译遗传密码。
[问题探讨]展示教材P73莫尔斯密码表及相关问题，学生回答：译成英文为：Where are genes lo cated. 用莫尔斯密码回答为—··/—·/·基因位于DNA上。
自1953年DNA双螺旋结构模型提出以后，科学家就围绕遗传密码的破译展开了全方位的探索。
一、遗传密码的阅读方式1954年科普作家伽莫夫对破译密码首先提出了挑战。
他设想：若一种碱基与一个氨基酸对应的话，那么只可能产生4种氨基酸，而已知天然的氨基酸有20种，因此不可由一个碱基编码一种氨基酸；若2个碱基编码一种氨基酸的话，4种碱基共有42＝16种，也不足以编码20种氨基酸；因此他认为3个碱基，编码一种氨基酸。
伽莫夫用数学的排列组合的方法在理论上作出推测的，后来的实验证实这一推测是完全正确的。
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？呈现教材P74图片。
[思考与讨论]1、学生回答：如密码子是非重叠的可能影响1个氨基酸，如是重叠的，可能影响3个氨基酸。
2、学生回答：插入1个A，非重叠将会影响后面所有的氨基酸。
插入2个碱基，非重叠则影响后面所有的氨基酸。
插入3个碱基，非重叠将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸；插入1个A，重叠将会影响3个氨基酸，多肽比原来正常多肽多1个氨基酸。
43高中生物必修二__第4章第3节___遗传密码的破译__导学案(选学)
第4章第3节 遗传密码的破译〖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。
〖使用说明及学法指导〗课前自行完成预习内容和预习自测，探究案，我们在课堂上会进行讨论，当堂检测是你们在课内最后5分钟要完成的。
〖预习自测〗一、知识梳理1.克里克是第一个用实验证明 ，同时实验还表明：遗传密码从一个固定的起点开始，以 ，编码之间没有 。
2.两个名不见经传的年轻人 破译了第一个遗传密码，苯丙氨酸对应的密码子是 。
二、知识点拔1．遗传信息和遗传密码的比较遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序，遗传密码是指mRNA 中的碱基排列顺序，其中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫一个密码子。
2．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，编码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.起始密码与终止密码： 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。
第三节 遗传密码的破译(选学)
高中生物 第4章 第3节 遗传密码的破译(选学)习题2高中2生物试题
化钝市安居阳光实验学校第3节遗传密码的破译(选学)课时过关·能力提升一、基础巩固1.第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家是( )A.伽莫夫B.克里克C.马太D.尼伦伯格3个碱基编码1个氨基酸的设想;克里克第一个用实验证明了遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸;尼伦伯格和马太用蛋白质的体外合成法破译了第一个三联体密码。
2.蛋白质体外合成实验破译出的第一个密码子是哪一种氨基酸对应的密码子?( )A.亮氨酸B.甘氨酸C.苯丙氨酸 D.丙氨酸3.尼伦伯格和马太采用蛋白质体外合成技术,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 ②酶③tRNA ④苯丙氨酸⑤mRNA⑥DNA ⑦rRNAA.①②③④⑦B.①②④⑤⑦C.②③④⑤⑥D.③④⑤⑥⑦4.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5.人类免疫缺陷病毒在逆转录酶的作用下,能形成DNA。
下列哪项是人类免疫缺陷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UCGAATCGABTCGACUCGAD6.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—cB.c—b—aC.b—c—aD.b—a—c二、能力提升1.下列关于遗传信息和遗传密码的叙述, 正确的是( )A.遗传信息位于mRNA上,遗传密码位于DNA上,构成的碱基相同B.遗传信息位于DNA上,遗传密码位于mRNA上,构成的碱基相同C.遗传信息和遗传密码都位于DNA上,构成的碱基相同D.遗传信息位于DNA上,遗传密码位于mRNA上,若含有遗传信息的模板链碱基组成为TCA,则遗传密码的碱基构成为AGU2.下列有关蛋白质合成的叙述,错误的是( )A.终止密码不编码氨基酸B.每种tRNA只转运1种氨基酸C.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D.核糖体可在mRNA上移动64种,其中3种为终止密码,没有与之对应的反密码子。
高中生物必修2学案2：4.3遗传密码的破译(选学)
第3节遗传密码的破译（选学）教学目标：1、说出遗传密码的阅读方式。
2、说出遗传密码的破译过程。
教学重点：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。
基础知识一、遗传密码的阅读方式1954年科普作家伽莫夫对破译遗传密码首先提出了挑战。
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，指出个碱基编码一个氨基酸。
但是，3个碱基决定1个氨基酸，在这三个碱基中的每个碱基是只读一次还是重复阅读呢？以重叠方式和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？二、遗传密码的验证（克里克的实验）1、实验材料：。
2、研究方法：增加或减少某个基因的碱基对其所编码的蛋白质的影响。
3、实验结果：在相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，（能或不能）产生正常功能的蛋白质；增加或者删除两个碱基，（能或不能）产生正常功能的蛋白质；当增加或者删除三个碱基时，（能或不能）合成具有正常功能的蛋白质。
4、实验结论：克里克是第一个用实验证明遗传密码中的科学家。
5、同时表明：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。
三、遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。
1、实验技术：。
2、实验过程：在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入除去了的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。
3、实验结果：只有加入了的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
4、实验结论：3个碱基决定1个氨基酸，与苯丙氨酸对应的密码子应该是。
在此后的六七年里，科学家沿着的思路，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。
知识总结遗传密码的特点：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，若在某基因编码区的DNA序列或其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。
遗传密码的破译
请比较分析下图:插入___个3 碱基对原有氨基酸序
列影响最小. GGTTCGCACGCTTTGAGC
插 二 个 碱 基
GGTATC
GCACGC TTTGAG C
GGTAAT
CGCACG CTTTGA GC
GGTAAATCG
CACGCTTTG AGC
进一步分析上图:
减少__3_个碱基对原有氨基酸序列影响最小。
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。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？
2、最早提出3个碱基编码一个氨基酸的科学家和首
次用实验的方法加以证明的科学家分别是：（ ）D
A．克里克、伽莫夫 B．克里克、沃森式化 C．摩尔根、尼伦伯格 D．伽莫夫、克里克
（3）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：( 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
归结起来，我们看到，敏锐、大胆、睿 智和创新是科学家的重要素养，也正如尼 伦伯格在1968年诺贝尔生理学或医学奖 获奖时说的：一个善于捕捉细节的人才是 能领略事物真谛的人。
练习
1、在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋白质的
C 可能性最大的是：（ ）
A．在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基对 B．在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基对 C．在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对 D．在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对
第3节遗传密码的破译(选学)
第3节遗传密码的破译（选学）问题探讨莫尔斯密码是一种电报密码。
1.请你根据左侧提供的莫尔斯密码表，将下面用莫尔斯密码编写的问题译成英文，每个密码之间已用斜线分隔开。
•——/••••/•/•—•/•/•—/•—•/•/——•/•/—•/•/•••/•—••/—/———/—•—•/•—/•/—••/2.请用莫尔斯密码回答上面的问题。
3.如果没有左图，你能够根据用莫尔斯密码写成的句子及其对应的英文，破译莫尔斯密码，总结出左图这样的密码表吗？本节聚焦：•遗传密码是如何破译的？•遗传密码有哪些特点？遗传密码的破译是生物学史上一个伟大的里程碑。
自1953年DNA双螺旋结构模型提出以后，科学家就围绕遗传密码的破译展开了全方位的探索。
在伽莫夫（G. Gamov，1904—1968）提出3个碱基编码1个氨基酸的设想之后，科学家通过不断地推测与实验，最终找到了答案。
遗传密码的阅读方式回顾“问题探讨”中由莫尔斯密码写出的问题，其中每个密码之间都已用斜线分隔开，阅读时只需逐个翻译密码就可以了。
类推到遗传密码，如果3个碱基决定1个氨基酸，是不是也只需以3个碱基为1个阅读单位，依次阅读呢？从理论上分析，除了这种方式以外，还存在着另外一种阅读方式，即重叠的阅读方式（图4-10）科学家为什么要分析遗传密码的阅读方式呢？这是因为，即使是同一个碱基序列，不同的阅读方式解读出来的含义会完全不同。
要正确地理解遗传密码的含义，必须掌握密码的阅读方式。
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，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？2.在图中DNA的第三个碱基（T）后插入一个碱基A，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？如果插人2个、3个碱基呢？克里克的实验证据遗传密码真的是以3个碱基为一组吗？遗传密码的阅读方式究竟是重叠的还是非重叠的？密码之间是否有分隔符？解答这些题，不能只靠理论推导，必须拿出实验证据。
课件11：4.3 遗传密码的破译（选学）
阅读方式的探索
阅读方式的探索
不重叠性
不间断性 通用性
02 01 03
05 04
简并性 起始码和终止码
04 遗传密码对应规则
Correspondence rule of genetic code
阅读方式的探索
马太和尼伦伯格和克里克采用的体外合 成蛋白质的技术。
1 、 去 模 板 ： 除 去 DNA 和 mRNA ， 在细胞提取液中含有核糖体、 ATP及各种氨基酸，是一个完 整的翻译系统。 2、加入多聚尿嘧啶核苷酸代 替 天 然 的 mRNA ， 发 现 合 成 了 单一的多肽，即多聚苯丙氨 酸。这一结果不仅证实了无 细胞系统的成功，也说明UUU 是苯丙氨酸的密码子。
阅读方式的探索
一个善于捕捉细节
的人才能领略事物 的真谛。
1944
薛 定谔
伽莫 夫
克里 克
破译全 部密码
1954
1957
1961
1961
1965
Brenner.S
尼伦伯格和马太
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阅读方式的探索
当图中的mRNA的第3个 碱基A后插入一个碱基U 的话，如果密码子是非 重叠的，这一改变将影 响多少个氨基酸？如果 插入2个或3个碱基呢？
阅读方式的探索
当图中的mRNA的的第3 个碱基A后插入一个碱 基U的话，如果密码子 是非重叠的，这一改变 将影响多少个氨基酸？ 如果插入2个，3个呢？
03 遗传密码的破译
Decoding of Genetic Code
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
阅读方式的探索
1957年，克里克设计了一个实验，有力的证明三联密码 的真实性，他用T4噬菌体染色体上的一个基因通过原黄素 处理可以使DNA脱落和插入单个碱基，通过这样的方法他 们发现加入或减少一个或两个碱基都会引起噬菌体突变， 无法产生正常的蛋白质，而加入或减少三个碱基却可以合 成正常的蛋白质，为什么会这样呢？
4.3 遗传密码的破译(选学) 课件(人教版必修2)
题型一
遗传密码的破译
【例1】 下面是化学合成的两种mRNA分子。以它们为模板合成的 两种多肽中存在的氨基酸种类最多为( )。
mRNA 多肽M的模板 多肽N的模板
选项 多肽M 多肽N A 1 4
AGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAG AUCGAUCGAUCGAUCGAUCGAUCG
B 8 8 C 2 4 D 2 3
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
Hale Waihona Puke ⑦rRNA B.①②④⑤⑦ D.③④⑤⑥⑦
A.①②③④⑦ C.②③④⑤⑥
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
题型二
遗传密码的阅读方式
【例2】 mRNA中的碱基序列GAUCGA中,每个密码子确定一个氨 基酸,按重复和不重复方式阅读,分别能控制几种氨基酸?( )
A.4种和2种 C.6种和2种 B.5种和2种 D.2种和2种
解析:题中碱基序列,如果按重复方式阅读,可有GAU、AUC、UCG、C GA 4种读法,如果按不重复阅读,可有GAU、CGA 2种读法,分别 控制4种和2种氨基酸。 答案:A 反思领悟:遗传密码的阅读特点:密码子既不间隔也不重叠而且连续 阅读。
高中生物遗传密码的破译(选学)优秀课件
思考：
1、上述实验中为什么要除去细胞提取液中的DNA和mRA？
细胞中原有的mRA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也会干扰实验的结果，因些要除去。
2、如果你是尼伦伯格或马太，你将如何设计对照组的实验， 确保你的重大发现得到同行的认可？
基呢? 插入1个：GGTATCGCACGCT→mRNA： CCAUAGCGUGCGA…
原mRNA非重叠阅读： CCA AGC GUG CGA… 非重叠阅读方式阅读结果：CCA UAG CGU GCG A…
原mRNA重叠阅读： CCA CAA AAG AGC GCG CGU GUG… 重叠阅读方式阅读结果： CCA CAU AUA UAG AGC GCG CGU
非重叠阅读方式阅读结果： CCU AGC GUG CGA…
(可能影响1个氨基酸)
重叠阅读方式阅读结果： CCU CUA UAG AGC GCG
(可能影响3个氨基酸)
CGU GUG UGC GCG
CGA…
2.当图中的DNA的第三个碱基T后插入一个碱基A的话，如果密码子是
非重叠和重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸?如果插入2个、3个碱
第3节 遗传密码的破译
1．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。
莫尔斯密码表
·－－／····／·／·－ ·／ ·／ ·－／ ·－·／ ·／－－·／·／ －·／·／···／·－··／－－－／ －·－·／·－／－／·／－··／
Where are genes located？
作为对照实验的试管中，除不参加多聚尿嘧啶核苷酸外， 其它所有成分都与实验组的试管相同。
第3节 遗传密码的破译(选学)
5.如果你是尼伦伯格或马太，你将如何设计对照组的 实验，确保你的重大发现得到同行的认可？
在对照组的试管中，不加入多聚尿嘧啶核苷酸， 其它所有成分都与实验组的试管相同。
比较克里克与尼伦柏格和马太所采用的实验方法， 想一想这两种方法的主要思路有什么样的不同。
克里克的T4噬菌体实验
遗传密码对应规则的发现
思考：
1.实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是__作__为__模__板__m_R_N_A__ ___直__接__控__制__蛋__白__质__(_多__肽__)_合__成_____。
2.细胞提取液为该实验具体提供了_能__量__、__酶__、__核__糖__体__、_ __t_R_N_A_
CCUAGCGUGCGA 非重叠阅读方式阅读结果： CCU AGC GUG CGA…
重叠阅读方式阅读结果：
CCU CUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC …
结果：改变DNA序列的一个碱基，密码以非重叠方式阅 读时，影响__1_个氨基酸，密码以重叠方式阅读时，影 响_3__个氨基酸。
M: — — N: — • O: — — — P: • — — • Q: — — • — R: • — •
S: • • • T: — U: • • — V: • • • — W: • — — X: — • • —
Y: — • — — Z: — — • • ?: • • — — • • /: — • • — • — : — • • • • —
通过研究碱基改变对蛋白质合成的影响推断遗传 密码的性质。
尼伦柏格、马太体外蛋白质合成实验
建立体外蛋白质合成系统，直接破译遗传密码。
在接下来的六七年里，科学家破译出了全部的 密码子，并编制出了密码子表。
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三、研究背景（尔斯电码）
二、历史步伐
9、 20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。 10、1928年格里菲思的肺炎双球菌实验。 11、1940年艾弗里用纯化因子研究肺炎双球菌的转化的实验。 12、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。 13、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。 14、1952年赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验。确认DNA是遗 传物质。 15、1953年，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。 16、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。 17、1958年科学家以大肠杆菌为实验材料，证实了DNA的半保留复制。 18、1961年克里克等证明了他于1958年提出的关于遗传三联密码的推测， 1969年Nirenberg 等解译出全部遗传密码。 19、60年代，阐明mRNA、tRNA 及核糖体的功能、蛋白质生物合成的过程。
三、研究背景
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。
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？
五、遗传密码子的验证（克里克的实验）
这只能解释为：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。 3 请比较分析下图:插入___________ 个碱基对原有氨基酸序列影 响最小：.
• : 短音 念作"滴（di）" — : 长音 念作"答（da）" 字码: A: • — B: — • • • C: — • — • D: — • • E: • F: • • — • G: — — • H: • • • • I: • • J: • — — — K: — • — L: • — • • M: — — N: — • O: — — — P: • — — • Q: — — • — R: • — • S: • • • T: — U: • • — V: • • • — W: • — — X: — • • — Y: — • — — Z: — — • • ?: • • — — • • /: — • • — • — : — • • • • — 数码(长码): 1: • — — — — 2: • • — — — 3: • • • — — 4: • • • • — 5: • • • • • 6: — • • • • 7: — — • • • 8: — — — • • 9: — — — — • 0: — — — — —
四、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。 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。
五、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。
四、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。 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。
Tyr：酷氨酸
六、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。 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。
一、问题探讨
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？
二、历史步伐
1、1866年，孟德尔提出遗传定律。 2、1883年，科学家发现马蛔虫配中的染色体数目只有体细胞中的一半。 3、1890年，科学家确认了减数分裂产生配子。 4、1891年，科学家描述了减数分裂的全过程。 5、1902年，鲍维丰(T.Boveri)和1903年萨顿(W.Sutton)在研究减数分裂 时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系，提出染色体是遗 传因子载体，可说是染色体遗传学说的初步论证。 6、1909年的约翰逊(W.Johannsen)称孟德尔假定的“遗传因子”为“基 因”，并明确区别基因型和表型。 7、1909年，詹森斯 (F.A.Janssen)观察到染色体在减数分裂时呈交叉现 象，为解释基因连锁现象提供了基础。 8、1909年，摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)开始对果蝇迸行实验遗传学 研究，发现了伴性遗传的规律。他和他的学生还发现了连锁、交换和 不分离规律等。并进一步证明基因在染色体上呈直线排列，从而发展 了染色体遗传学说。 1926年摩尔根提出基因学说，发表《基因论》
四、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？ 非重叠的阅读方式
GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT
重叠的阅读方式
GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT
七、规律.总结
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。
巩固.提升
1、在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋白质的可能性最 大的是：（ C ） A．在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基 B．在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基 C．在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对 D．在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对 2、最早提出3个碱基编码一个氨基酸的科学家和首次用实验的方法 加以证明的科学家分别是：（ D ） A．克里克、伽莫夫 B．克里克、沃森式化 C．摩尔根、尼伦伯格 D．伽莫夫、克里克 3、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 ( 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
GGTTCGCACGCTTTGAGC
插一个碱基
GGTATCGCACGCTTTGAGC
GGTAATCGCACGCTTTGAGC GGTAAATCGCACGCTTTGAGC 3 个碱基对原有氨基酸序列影响最小。 请思考：减少___
克里克是第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸 的科学家。这个实验还同时表明:遗传密码从一个固定的起点开始, 以非重叠的方式阅读,编码之间没有分隔符。
三、研究背景
1941年比德尔（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum ）的工作则强 有力地证明了基因突变引起了酶的改变，而且每一种基因一定控制 着一种特定酶的合成，从而提出了一个基因一种酶的假说。人们逐 步地认识到基因和蛋白的关系。
“中心法则”提出后更为明确地指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。
第4章 基因的表达
第3节 遗传密码的破译（选学）
…GAATTCTGCATGGGCGTTGCTGTCCTTAA……AGCCTCAGGTAGAGAATTC… …CTTAAGACGTACCCGCAACGACAGGAATT……TCGGAGTCCATCTCTTAAG…