高中生物必修二学案6：4.3 遗传密码的破译(选学)

遗传密码的破译（选学）

一、教学目标：

1.说出遗传密码的阅读方式

2.简述遗传密码的破译过程

二、教学重点：

1.遗传密码的破译过程

2.尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验

三、教学难点：

1.遗传密码的破译过程

2.尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验

[预习案]

1、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？

2.克里克的实验证据

克里克以为实验材料，研究其中某个基因的对的影响。克里克发现，在相关碱基序列中增加或者删除碱基，都不能产生正常功能的蛋白质；而当增加或者删除______个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。克里克是第一个用实验证明遗传密码中_________________的科学家。其实验表明：遗传密码从________开始，以的方式阅读，编码之间分隔符。

3.遗传密码对应规则的发现

尼伦伯格和马太采用了技术。他们在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入的细胞提取液，以及人工合成的，结果加入了苯丙氨酸的试管中出现了___________________实验结果说明：导致了多聚苯丙氨酸的合成。结合克里克得出的_________的实验结论，结果说明与苯丙氨酸对应的密码子应该是。

[探究案]

探究一克里克的实验证据

阅读课本74页图4-10，讨论下列问题：

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？如果插入2个、3个碱基呢？

探究二遗传密码规则的发现

1.阅读教材75页“遗传密码对应规则的发现”，思考并讨论：

①实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是什么？

②尼伦伯格和马太的实验中为什么要除去细胞提取液中的DNA和mRNA？

③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？

④尼伦伯格和马太的实验巧妙之处是什么？

⑤要想知道更多氨基酸的密码子，你如何改变上述实验？

2.比较克里克和尼伦伯格所采用的实验方法，这两种方法各有哪些优势和不足？

[训练案]

1.下列哪位科学家第一个用实验证明遗传密码中每相邻三个碱基编码一个氨基酸（）A．伽莫夫B．克里克C．尼伦伯格D．马太

2.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

3.A、C、G各表示核酸的一个基本单位,则“ACG”表示的一定不是（）

A．基因B．密码子C．反密码子D．遗传信息

4.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UAC

C．由AUG变为AUU D．由UAA变为UAC

5.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

6.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（）

A.在相关的基因的的碱基序列中增加或删除一个碱基对

B.在相关的基因的的碱基序列中增加或删除两个碱基对

C.在相关的基因的的碱基序列中增加或删除三个碱基对

D.在相关的基因的的碱基序列中增加或删除四个碱基对

7.采用蛋白质体外合成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（）

A.无DNA和mRNA的细胞提取液

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

8.继克里克的实验后，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。

9.下表是Khorana为破译密码子进行的实验结果。他用人工合成的mRNA，在细胞外的转译系统中合成多肽，然后分析合成的多肽中氨基酸的组成。请分析后回答：

说明：表中（UC）n表示UCUCUCUCUCUCUC……这样的重复mRNA顺序。

⑴细胞外的转译系统中除加入全套必要的酶系统、tRNA、人工合成的mRNA和种氨基酸外，还需提供和。

⑵通过分析实验中可能出现的密码子以及生成的多肽中氨基酸的组成的比较，得出下列氨基酸的密码子：亮氨酸、；丝氨酸；苯丙氨酸。

——★参考答案★——

[预习案]

1. 3

2.T4噬菌体，碱基增加或减少，其所编码的蛋白质，一个或两个，三个，能产生正常功能的蛋白质，三个碱基编码一个氨基酸，一个固定的起点，非重叠的方式，没有分割符。

3.蛋白质的体外合成技术，除去了DNA和mRNA的细胞提取液，RNA多聚尿嘧啶核苷酸，多聚苯丙氨酸的肽链，RNA多聚尿嘧啶核苷酸，3个碱基决定1个氨基酸，UUU。