第四章第3节 遗传密码子的破译(选学)
高一必修2生物第四章知识点：遗传密码的破译(选学)
高一必修2生物第四章知识点: 遗传密码的破译（选学）对人类来说, 生物太重要了, 人们的生活处处离不开生物。
以下是查字典物理网为大家整理的高一必修2生物第四章知识点, 希望可以解决您所遇到的相关问题, 加油, 查字典物理网一直陪伴您。
(一)、遗传密码子的验证(克里克的实验)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.这只能解释为：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸.请比较分析下图:插入__3_个碱基对原有氨基酸序列影响最小.原序列：GGTTCGCACGCTTTGAG.插一个碱基GGTATCGCACGCTTTGAGC插二个碱基GGTAATCGCACGCTTTGAGC 插三个碱基GGTAAATCGCACGCTTTG进一步分析: 减少_3__个碱基对原有氨基酸序列影响最小。
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。
(二)、遗传密码子的性质: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。
《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。
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。
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，染色体是由一些同分异构的单体分子连续所组成。
这种连续体的精确性组成了遗传密码。
他认为同分异构单体可能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。
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。
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
——更多精彩内容请登录
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？
教学设计6：4.3 遗传密码的破译（选学）
遗传密码的破译（选学）学情分析遗传密码的破译是高中生物必修2第4章“基因的表达”的一节内容,在教材中本来属于选学内容,但考虑到该内容蕴涵有丰富的科学史探究素材,非常适合学生进行探究性学习活动。
通过探究性学习活动,能使学生经历和体验科学探究的过程,体味科学的本质,激发其学习生物学的兴趣,培养学生的生物科学素养,达到知识、能力情感三者合一的教学目标。
学生对基因指导蛋白质合成的具体过程有了一定的知识准备,对遗传密码的特点、作用有了清楚的认识,为进一步认识和理解遗传密码的发现创造了条件。
高二学生的学习兴趣浓厚、思维较活跃。
通过高中阶段生物课程的学习,具有较强的实验设计、分析能力。
学生对科学探究的一般过程的理解程度,将影响其对于蛋白质体外合成实验的设计的理解。
因此学习科学家的实验设计的过程中应细化各步骤的问题,适时引导和启发思考,加强对破译过程的理解与掌握。
一、知识结构二、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。
三、教学重点.难点及解决方法1.教学重点及解决方法[教学重点]遗传密码的破译过程。
[解决方法]利用“英尔斯密码”，英文句子类比的方法帮助学生理解遗传密码，分析尼伦伯格和马太实验的设计思路，理解遗传密码的破译方法。
2.教学难点及解决方法[教学难点]尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。
[解决方法]结合教材中蛋白质体外合成的实验示意图，提出相关问题，理解遗传密码的破译过程。
四、课时安排1课时。
五、教学方法直观教学法。
六、教具准备课件。
七、学生活动学生思考、讨论回答相关问题。
八、教学过程（一）明确目标（二）重点、难点的学习与目标完成过程导入：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。
第3节 遗传密码的破译(选学)
4.2基因对性状的控制
高一生物备课组 张燕丹 2017.5.12
复制 DNA
DNA
转录 DNA
RNA
翻译 RNA
蛋白质
一、中心法则的提出及其发展
1补9遗5充7传遗年信传克息信里息的克的传的传递预递方测方向：向
复制
DNA
转录
复制
翻译
RNA
逆转录
蛋白质
克中里心克法的则中的心地法位则：适用于所有的生物吗？ 是生命系统中最核心、最简约、最本质的规律
使CFTR转运氯离子的功能异常， 患者支气管内黏液增多
黏液增多，支气管管腔受阻，细菌 大量繁殖，肺部功能严重受损
➢例四：镰刀型细胞贫血症
控制血红蛋白形成的基因中一个 碱基变化
血红蛋白的结构发生变化
正常红细胞
红细胞呈镰刀型，运输氧的能力 降低
容易破裂，患溶血性贫血
镰刀型细胞
结论2：
基因通过控制_蛋__白__质__的结构，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、基因、蛋白质与性状的关系
1、基因对性状的控制途径
➢例一：豌豆的圆粒和皱粒
编码淀粉分支酶的基因正常
编码淀粉分支酶的基因异常
淀粉分支酶正常合成
蔗糖→淀粉
淀粉含量升高 淀粉含量高有效保水而圆
淀粉分支酶不能合成
蔗糖→淀粉
淀粉含量降低
淀粉含量低由于失水而皱
➢例二：人的白化病
控制酪氨酸酶的基因异常 酪氨酸酶不能正常合成
酪氨酸不能正常转化为黑色素
缺乏黑色素，表现白化病 结论1：基因通过控制_____酶______的合成来控制 ___代__谢__过__程____，进而控制生物体的__性__状___。
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。
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)》表格教案
上课时间年月日第课时总课时
课题
第四章第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
教方学法
讲述与学生练习、讨论相结合
教
材
分
析
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
教具
实物投影仪，计算机
教
学
过
程
一、遗传密码的阅读方式
观察与思考
作
业
教
学
后
记
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）①1②2
目标检测：
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（）
（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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
遗传密码对应规则的发现
研究的背景
沃森和克里克双螺旋模型建立
1953年双螺旋模型建立，破译遗传密码势在必
行。 对于遗传密码来说，最简单的破译方法是将 DNA或mRNA顺序和多肽比较。但和一般破译密码不 同的是，遗传信息的译文——肽链上氨基酸的顺序 是已知的，未知的是遗传密码。
1954年，科普作家伽莫夫在《Nature》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。
遗传密码的试拼与阅读方式的探 索
2、当图中DNA的第三个碱基（T）后插入一个碱基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？ 密码是非重叠的,插入1或2个碱基：影响后面所 有的氨基酸（无法产生正常功能的蛋白质） ，插入3 个碱基将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸。 密码是重叠的：
如果插入1个碱基，3个氨基酸，多肽比原正常多肽多1个氨基酸 如果插入2个碱基：4个氨基酸，多肽比原正常多肽多2个氨基酸 如果插入3个碱基：5个氨基酸，多肽比原正常多肽多3个氨基酸
遗传密码的试拼与阅读方式的探Байду номын сангаас索
1957年布雷内（Brenner.S）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，否定 了遗传密码重叠阅读的可能性。
尼伦伯格和马太
1961-1962年，尼伦伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和 马太（H.Matthaei）进行细胞体外蛋白质合成实验，成 功地破译第一个遗传密码：
遗传密码对应规则的发现
尼伦伯格和马太
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的细胞提取液； 3、每个试管中分别加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸；
遗传密码的试拼与阅读方式的探 索
遗传密码中，碱基作为信息是以重叠方式阅读 还是非重叠方式阅读呢？ 这两种阅读方式会有什 么不同吗？
遗传密码的试拼与阅读方式的探 索
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。
第4章
基因的表达
第3节 遗传密码的破译
Where are genes located
－·/－· － · /·
（在DNA上）。
研究的背景
薛定谔预测遗传密码的形式
1944年，物理学家薛定 谔发表《什么是生命》，预 言：染色体是由一些同分异 构的单体分子连续所组成。 他认为遗传物质是一种信息 分子，相当于莫尔斯电码的 两个符号：“·”、“—”，通 过排列组合来储存遗传信息。
同时人们也发现在镰刀形细胞中，血红蛋白中仅 有一个氨基酸发生改变。 正常 异常
…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—… …－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸 —…
遗传密码子的验证
克里克证明三联体密码子
1961年，克里克用原黄素处理T4噬菌体DNA上的 基因，使DNA脱落或插入单个碱基引起移码突变，获 得一系列的突变T4噬菌体。
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
形式
伽莫夫通过数学的排列组合推测密码子由三个碱 基组成 克里克巧妙地设计实验，利用原黄素处理噬菌体， 使基因中的碱基脱落或插入，从实验上证明了伽莫夫 的三联体密码子的推测。 尼伦伯格富有创新性的实验，建立巧妙的无细胞 系统进行体外蛋白质合成，成功破译了第一个密码子。
课堂反馈
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．在基因的碱基序列中删除或增加一个碱基 B．在基因的碱基序列中删除或增加二个碱基 C．在基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对 D．在基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对
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.
小结
薛定谔富有远见卓识的大胆想象预测遗传密码的