第3节 遗传密码的破译(选学)
第3节 遗传密码的破译
（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 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 ） A．在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个
D．在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个
碱基对
练习:
（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 ）
遗传密码的阅读方式:
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《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。第三个碱基(T)发生改变时, 1 如果密码是非重叠的,这一改变将影响______ 3 个氨基酸,如果是重叠的又将影响________个 氨基酸。
克里克第一个用实验证明：遗传 密码中3个碱基编码1个氨基酸；同时 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。
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 ：
遗传密码对应规则的发现:
2、当图中DNA的第三个碱基(T)后插入一个A 时,如果密码是非重叠的,这一改变将影响多少 个氨基酸,如果是重叠的又将影响多少个氨基 酸?如果插入2个、3个碱基呢？
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.
GGTTCGCACGCTTTGAGC 插 二 个 碱 基 GGTATC GCACGC TTTGAG C GGTAAT CGCACG CTTTGA GC GGTAAATCG CACGCTTTG AGC
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。
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tRNA②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。
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）。
第3节 遗传密码的破译(选学)
1961-1962年，尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验 ：
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。
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？
作为对照实验的试管中，除不加入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。
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：
CCCCUAAAGGCCGGUUGGCCGGAA…….
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：
4. 1969年科学家们破译了全部的密码。
课堂练习
密码非重叠阅读时，插入1、2个碱基,插入点后 面所有密码子都改变；插入3个碱基，在原来的密 码子序列中多出一个密码子，其余密码子不变。
重叠方式阅读：
未插入碱基时的阅读结果： CCA CAA AAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGA…
插入一个碱基A时，阅读结果： CCA CAU AUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG…
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。
生物43《遗传密码的破译选学》课件新人教版必修2说课材料
请认真阅读密码子表，分析回答1、在mRNA上两个密码子之间有无核苷 酸隔开？ 2、一个氨基酸具有1个、2个还是2个以 上的密码子？ 3、密码子都决定氨基酸吗？ 4、将人的胰岛素基因导入大肠杆菌， 控制合成了人的胰岛素，说明什么？
分析归纳，表达交流。
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。
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。
理论上应该是三个碱基决定一个氨基酸
2、科学家破译遗传密码的过程
板
2.1克里克T4噬菌体实验
书
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
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
5、课堂练习
（略）
6、作业布置
假如，我们利用(ACU)n核苷酸长 链合成了含有苏氨酸的多肽，那么 苏氨酸可能的密码子有哪些？如何 运用实验方法确证苏氨酸的密码子 究竟是什么？
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。
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
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？
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
三、破译过程
2、尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验
各管加入多聚 尿嘧啶核苷酸
Tyr-酪氨酸 Ser-丝氨酸 Phe-苯丙氨酸 Cys-半胱氨酸 蛋白质体外合成的实验示意图
只有加入苯丙氨酸的试管出现了多聚苯丙氨酸的肽 链，而其它试管没有。
GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT
2.重叠的阅读方式
GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT
二、遗传密码的阅读方式
思考与讨论：
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__1____个氨 基酸,如果是重叠的又将影响___3___个氨基酸。
遗传密码的破译
问题探讨
问题探讨
我们知道了基因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。
那么碱基序列与氨基酸序列是如何对 应的呢？
一、碱基与氨基酸的数量对应关系
mRNA只有4种碱基， 而组成蛋白质的 氨基酸有20种， 这四种碱基是怎 么决定蛋白质的 20种氨基酸的呢？ 如果1个碱基决定 一个氨基酸，那 么4种碱基只能决 定4种氨基酸，显 然这种组合是不 够的。
上世纪50～60年代，
DNA分子结构的发现者
[教案]4-3遗传密码的破译(选学)
![[教案]4-3遗传密码的破译(选学)](https://img.taocdn.com/s3/m/053e8cfc7c1cfad6195fa7e5.png)
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，
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
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
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（）
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。
A、na/6 B、na/3－18(n/3－1) C、na－18(n－1) D、na/6－18(n/6－1)
答案1：C 2：B 3：B 4：B 5：D
6、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）：
实验现象：结论：
教
学
过
程
三、遗传密码对应规则的发现
尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验
思路：________________________________
高一生物遗传密码的破译选学试题
高一生物遗传密码的破译选学试题1.在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则（）A．不能转录B．在转录时造成插入点以前的遗传密码改变C．不能翻译D．在转录时造成插入点以后的遗传密码改变【答案】D【解析】试题解析：考查遗传密码的阅读方式的理解。
在克里克的实验中增添或删除一个或两个碱基，无法产生正常功能的蛋白质，但是增添或删除三个碱基时，却可以合成正常功能的蛋白质。
通过深入分析理解教材中的例子，可以得知选D。
【考点】遗传密码的阅读方式的理解点评：本知识点不太容易理解，教师可多举例子说明。
2.如果DNA分子模板链上的TAA变成了TAC，那么相应的遗传密码将会（）A．由AUU变为AUG B．由UUA变为UACC．由AUG变为AUU D．由UAA变为UAC【答案】A【解析】试题解析：考查遗传密码的概念。
遗传密码是mRNA上相邻的三个碱基，所以在以DNA 模板链转录mRNA过程中，要注意碱基的变化及对应关系。
【考点】遗传密码的概念点评：本题可帮助学生分清遗传密码与基因之间的关系。
3.关于密码子的叙述中错误的是（）A．能决定氨基酸的密码子有64个B．CTA肯定不是密码子C．一种氨基酸可有一到多个对应的密码子D．同一密码子在人和猴子细胞中可决定同一种氨基酸【答案】A【解析】试题解析：考查学生对密码子表的理解。
密码子表中有64个密码子，其中有两个起始密码，三个终止密码，这三个密码子不对应任何氨基酸。
所以决定20种氨基酸的密码子有61个，CTA中有T，mRNA中不会有，排除。
所以选择A。
【考点】对密码子表的理解点评：有观察密码子表衍生的一些知识，需要学生掌握如简并性，专一性等。
4.在基因中发生下列哪一种情况的突变不一定导致性状改变（）A．增添一个碱基B．减少一个碱基C．改变一个碱基D．增添或减少一组碱基【答案】C【解析】试题解析：考查密码子表的内容。
通过观察分析密码子表，可以看出密码子有简并性，即多个密码子对应一种氨基酸，如果改变一个碱基变成的密码子与原密码子对应同一氨基酸，则蛋白质不变，相应性状不会变。
高中生物第4章第3节遗传密码的破译选学习题含解析必修2
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( )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?( )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( )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UCGAA TCGABTCGACUCGAD6.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( )64种,其中3种为终止密码,没有与之对应的反密码子。
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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AUG UAC AUG CUG AGC UGA AUG UAC A GC UGA GCU GA AUG UAC AUG CUG AGC UGA
甲硫氨酸 酪氨酸 甲硫氨酸 亮氨酸 丝氨酸 终止
AUG UAC AGC UGA GCU GA
甲硫氨酸 酪氨酸 苏氨酸 终止
二. 不重叠性
对于特定的密码子而言其中每个核 苷酸都具有不重叠性
4.3遗传密码的破译
莫尔斯密码表
Morse code（又译为摩斯密码，莫尔斯密码） 其代码主要由 点（.）、划（—）、点和划之间的停顿 （/）组成，发明于1837年，是一种时断时续的信号代 码，通过点、划不同的排列顺序来表达不同的英文字母、 数字和标点符号。
DNA双螺旋
m
密码子1 密码子2 密码子3
UCAGACUGC
UCAGCCUGC
UCA GCC UGC
丝氨酸 丙氨酸 半胱氨酸
UCA CAG AGC
GCC CCU CUG
UGC
丝氨酸 谷氨酰酸 丝氨酸 丝氨酸 脯氨酸 亮氨酸 半胱氨酸
三.简并性
不大
同多
的数
密氨
码基
子。
酸 具有两 Nhomakorabea个
以
上
四.通用性
• 不同的生物密码子基本相同， 即共用一套密码子。
?
Where are genes located
氨基酸1 氨基酸2 氨基酸3
mRNA的碱基与氨基酸之间是如何对应的？
mRNA的碱基4种 A 、U、C、G
氨基酸20 种
一个碱基决定一种氨基酸时能决定 41=4 __种 两个碱基决定一种氨基酸时能决定 42=16__种 1954 伽莫夫 《自然 Nature》三个碱基决定一种氨基酸时能决定 43=64__种
二 克里克实验证据
实验现象： 插入（或减少）3个碱基对原有氨基酸序列影响最小 实验结论： 1.遗传密码从一个固定的起点开始
2.遗传密码以非重叠的方式阅读 3.遗传密码编码之间没有分隔符
回顾旧知
合成蛋白质（肽链）需要哪些条件？
具备了这些条件是否能在 合成蛋白质呢？
• 模板：mRNA（碱基顺序代表遗传信息、 密码子决定氨基酸）
• 三.简并性：大多数氨基酸具有两个以上不同的密码子。
• 四.通用性：不同的生物密码子基本相同，即共用一套 密码子。
• 五.起始码与终止码：起始密码子有两种，终止密码子 有三个
小结
一、遗传密码的阅读方式 非重叠的形式
二、克里克的实验证据 1.遗传密码从一个固定的起点开始 2.遗传密码以非重叠的方式阅读 3.遗传密码编码之间没有分隔符 三、遗传密码对应规则的发现 尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验 UUU——苯丙氨酸 四、遗传密码的特性 不间断性、不重叠性、简并性、通用性、 有起始和终止密码
GGT TCG CAC GCT TTG AGC TGC
插入一个碱基： GGTATCGCACGCTTTGAGC 插入两个碱基： GGTATCAGCACGCTTTGAGC 插入三个碱基： GGTATCAGCACGACTTTGAGC
密码是非重叠的，在插入或删除1~2个碱基后，后面氨 基酸都会受到影响 （即无法合成正常功能的蛋白质） 在插入或删除3个碱基后，将会在原来的氨基酸序列中 多一个氨基酸，影响相对较小。
Ser-Leu-Ser-Leu-Ser-Leu
UCU—丝氨酸 CUC—亮氨酸
AUC—异亮氨酸
AAA—赖氨酸
UCA—丝氨酸
CCC—脯氨酸
CAU—组氨酸
遗传密码的特性
生物在外界环境不断变化的情况下， 总有保持自身稳定的倾向。
一. 不间断性
。 mRNA的密码子是连续排列的，
相邻密码之间无核苷酸间隔
A UCGU GCAUGC AUC GAUGCAG CA
五.起始码与终止码
• 起始密码子有两种，一种是 AUG，一种是GUG，肽链 的合成从AUG或GUG开始
• 终止密码子有3个，分别是 UAA、UAG、UGA，直到 UAA、UAG、UGA结束
总结
• 一.不间断性：mRNA的密码子是连续排列的，相邻密 码之间无核苷酸间隔
• 二.不重叠性：对于特定的密码子而言其中每个核苷酸 都具有不重叠性
• THEFATCARTARTETHEBIGRAT THE FAT CAR TAR TET HEB IGR AT
• THEFATCARTARTOETHEBIGRAT THE FAT CAR TAR TOE THE BIG RA
二 克里克实验证据（T4噬菌体）
GGTTCGCACGCTTTGAGCTGC
一
m
遗 传
非重叠的阅读方式
密
码
的
阅
重叠的阅读方式
读
方
式
遗传密码的阅读方式是重叠还是非重叠？
遗传密码真的是以三个碱基为一组吗？
THEFATCATATETHEBIGRAT THE FAT CAT ATE THE BIG RAT
• THEFATCARTATETHEBIGRAT THE FAT CAR TAT ETH EBI GRA T
谢谢！
合成蛋白质所需要的条件，比如线粒体、酶等
尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验
多核苷酸磷酸化酶
人工合成mRNA（模板）多聚尿嘧啶UUUUUUUUU...
每只试管中分别加入大 肠杆菌提取液（酶、AT P）和20种氨基酸中的一 种（原料）
UUU——苯丙氨酸
UCUCUCUCUCUCUCUC
UUU—苯丙氨酸
• 原料：20种游离的氨基酸 • 工具：各种tRNA • 条件：酶 、ATP
三 遗传密码对应规则的发现
蛋白质体外合成实验
• 模板（mRNA）原料（20种游离的氨基酸） • 工具（各种tRNA）条件（酶 、ATP）
人工合成 mRNA 模板
除去DN A和mR NA的大 肠杆菌细 胞提取液
• 大肠杆菌破碎细胞溶液里面有什么？