4.3遗传密码的破译人教版高中生物必修二课件(共28张PPT)

4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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
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 找到使DNA脱落或插入单个 多核苷酸磷酸化酶的发现，为 提 碱基的方法——原黄素处理 得到poly U提供条件
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 ：
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
通过排列组合来储存遗传信息。
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
莫尔斯电报
• : 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: — — — — —
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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。
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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。 他认为遗传物质是一种信息分子，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：“· ”、“—”，
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》
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。
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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。
“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。
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
研究的背景：
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。
优 势
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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。
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
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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？
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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。
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。
第4章 基因的表达 第3节 遗传密码的破译
教学目标: 1.指出遗传密码的一个阅读方式。 2.指出遗传密码的一个破译过程。
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一个氨基酸序列， 那碱基序列和氨基酸序列是如何对应的呢？
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
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！
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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。
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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。
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
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。
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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。
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。
《思考与讨论》
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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？