生物必修2第四章第3节遗传密码的破译-
(人教版)生物必修二：4-3《遗传密码的破译》示范教案
第3节遗传密码的破译（选学）●从容说课本节的主要内容是遗传密码的破译过程。
自从“一基因一酶”学说建立（1941年）以后，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20世纪50年代末就开始引起了一批研究者的极大兴趣。
早在遗传物质的化学本质尚未确定之前，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。
1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译密码首先提出了挑战，他用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。
但人们不禁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？1957年Brenner.S发表理论文章，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，从而在理论上否定了遗传密码重叠阅读的可能性。
而克里克在1961年第一个用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。
同一年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外重组破译了第一个遗传密码。
后来尼伦伯格和他的小组采用了一把钥匙开一把锁的思路，一举破译了全部的密码。
遗传密码的破译是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。
本节内容实际上是对科学史的介绍，但其实际目的是让学生学习其中蕴含的科学研究方法，学习这些科学家的那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神还有那种巧妙的构思，开拓学生的思维方式，培养学生具有科学家的思维素养。
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。
人教版高一生物必修二：4.3《遗传密码的破译》a教案.doc
教学目标一、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，克里克的实验推断，尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验。
二、过程与方法了解遗传密码的破译过程，了解科学探究的方法，感受科学思维过程。
三、情感、态度与价值观通过遗传密码的破译过程，产生与科学家的思维共鸣和良好的心理体验。
教学重点、难点教学重点：遗传密码的破译过程。
教学难点：尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验。
教学突破阅读分析教材资料，结合已有转录、翻译的知识，通过对科学探索过程的分析学习，理解尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验，体会科学探究的思维过程，理解遗传密码的破译过程。
教法与学法导航教法：指导分析法、直观教学法。
学法：阅读分析、合作探究、直观演示等方法。
教学准备教师准备：相关的挂图、研究资料等。
学生准备：搜集遗传密码破译的史实。
教学过程1．研究背景什么是莫尔思电码呢？它是由美国画家和电报发明人发明的一套有“点”和“划”构成的系统，通过“点”和“划”间隔的不同顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。
请根据莫尔思电码表，将书本中问题探讨中的那段电文译成英文。
学生：where are genes located学生：基因位于DNA上要破译一个未知的密码，一般的思路就是比较编码的信息，即密码和相应的译文。
对遗传密码来说最简单的破译方法就是将DNA顺序或mRNA顺序和多肽相比较。
但和一般的破译密码不同的是，遗传信息的译文——蛋白质的顺序是已知的，未知的都是密码。
2．遗传密码的阅读方式的探索当图中的DNA 的第3个碱基发生改变的时，如果密码子是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？生：一个。
如果密码子是重叠的，这一改变又将影响多少个氨基酸？生：三个。
当图中的DNA的第3个碱基T后插入一个碱基A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？生：将会影响后面所有的氨基酸。
如果插入两个碱基呢？生：也会影响后面所有的氨基酸。
高中生物必修二：4.3遗传密码的破译 课件(共15张PPT)
科学实验 1.克里克T4噬菌体实验 实验材料： T4噬菌体 实验思路：某个基因碱基数目的改变对其所编码蛋白质的
影响。 方法及结果 ：某个基因的相关碱基序列中 增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质； 增加或者删除两个碱基，无法产生正常功能的蛋白质； 增加或者删除三个碱基，却合成了具有正常功能的蛋白质。
第三节
遗传密码的破译
本节聚焦
1、遗传密码是如何破译的?
2、遗传密码有哪些特点 ?
资料1：
蛋白质的合成模板 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？
问题探究
小组讨论：你认为一个氨基酸的编码至少需要多少个 碱基，4种碱基才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？
提示：设计新的核苷酸链，产物含有苏氨酸或组氨酸
方案：如合成（CAA）n长链，重复上述实验，合成产物为谷氨 酰胺、天冬酰胺和苏氨酸的多聚体。
结果：将科学家和自己的实验结果对比分析，即可确
定ACA是苏氨酸的密码子，CAC是组氨酸的密码子。
遗传密码的特点
观察密码子表，讨论：
1.在mRNA上两个密码子之间 连续性 有无核苷酸隔开？ 2.一个氨基酸具有1个、2个 简并性 还是2个以上的密码子？
实验步骤： 1）每个试管中分别加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液； 2）每个试管中分别加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸； 如何设计对照实验？ 3）每个试管中分别加入一种氨基酸； 结果：只有在加入苯丙氨酸的试管中出现多肽链
实验结论：苯丙氨酸对应的密码子是UUU
思考：上述方法只能破译AAA是赖氨酸的密码子，CCC是脯氨酸的
结论：遗传密码中3个碱基编码１个氨基酸
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
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-word文档
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。
高中生物必修二课件：4.3遗传密码的破译
以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢
1、当图中DNA的第三个碱基（T）发生改变时 密码是非重叠的： 影响1个氨基酸 密码是重叠的： 影响3个氨基酸
密码是非重叠的: 插入1、2个碱基,影响后面所有的氨基酸 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，多肽比原正常多肽多1个氨基酸 如果插入2个碱基：多肽比原正常多肽多2个氨基酸 如果插入3个碱基：多肽比原正常多肽多3个氨基酸
小结： ①1954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。 ②1961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。 ③1961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。 ④1969年科学家们破译了全部的密码。
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，合成了人胰岛素，
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。
①遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸 ②遗传密码从一个固定的起点开始，以非重读的方式 阅读。 ③编码之间没有分隔符
如何证明组氨酸和苏氨酸的密码子是ACA还是CAC呢？请设计 实验证明。
方案：如合成（CAA）n长链，重复上述实验，合成产物为 谷氨酰胺、天冬酰胺和苏氨酸的多聚体。
（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
人教版高中生物必修2第四章第3节《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）一．三维目标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。
二．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。
三．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。
四．教具准备多媒体演示课件五．课时安排1课时六．教学过程［情境创设］请根据莫尔斯电码表，将书本中问题探讨中的那段电文译成英文。
（学生：翻译后是：where are genes located）你能用莫尔斯电码来回答这个问题吗？（学生：—··/—·/·基因位于DNA上）很好，我们通过莫尔斯电码大致体验了“翻译”的过程，无论从电文译成英文还是从英文译成电文都离不开莫尔斯密码表，而我们知道后来被确认的蛋白质的合成过程中也正是有类似这样的密码子。
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。
1.遗传密码的阅读方式的探索1954年科普作家伽莫夫对破译密码首先提出了挑战。
伽莫夫是用数学的排列组合的方法在理论上作出推测的3个碱基编码一种氨基酸，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？（课本P74“以重叠和非重叠方式阅读DNA序列”），思考：当图中的DNA的第三个碱基T发生改变时，如果密码子是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？（学生：将可能影响1个氨基酸）如果密码子是重叠的，这一改变又将影响多少个氨基酸？（学生：将可能影响3个氨基酸）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的，这一改变将影响多少个氨基酸？（学生：将会影响后面所有的氨基酸）如果插入两个碱基呢？（学生：也会影响后面所有的氨基酸）如果插入3个碱基呢？（学生：将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸）当图中的DNA的第三个碱基T后插入一个碱基A的话，如果密码子是重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？插入2个、3个氨基酸呢？（学生：如果插入1个碱基，影响3个氨基酸，多肽比原正常多肽多1个氨基酸）（学生：如果插入2个碱基，影响4个氨基酸，多肽比原正常多肽多2个氨基酸）（学生：如果插入3个碱基，影响5个氨基酸，多肽比原正常多肽多3个氨基酸）2.遗传密码子的验证（克里克的实验）三联密码是否真实存在呢？如果真实存在，那么共有64个密码子，而氨基酸只有20种，那么多余的44种有何用处呢？直到1961年克里克等设计了一个实验，有力地证实了三联密码的真实性。
人教版必修2生物：4.3 遗传密码的破译 课件(共17张PPT)
破 译
GT TC
（
GGTTCG
非重叠阅读：影响这一碱基后的所有氨基酸
重叠阅读： 影响__3__个氨基酸
Ⅱ
）
增添
GT TT
TC
遗传密码的阅读方式的探索
遗 遗传密码的阅读方式推理：
传
密 GGT TCG 码
的
增添 增添
非重叠阅读：影响这一碱基后全部氨基酸
重叠阅读： 影响__4__个氨基酸 GT T
破
T
译
码 的
以人工合成的RNA作模板合成多肽，确 定氨基酸与密码子的对应关系
破
译
（
Ⅲ
）
遗传密码的对应规则
遗 尼伦伯格和马太的无细胞体系——蛋白质体外合成的实验
传
密
处理:去掉原DNA和mRNA
码 的 破 译
实验步骤：1、提取大肠杆菌的破碎细胞液分于20支试管中
提取细胞液目的： 获取细胞中的核糖体、ATP以及各种酶
译 文： －W·h·/ere are genes located?
请用莫尔斯密码 回答上面的问题
－··/ － ·/ · DNA
课外知识：莫尔斯电码
1837年，莫尔斯设计出了著名且简单的电码，称为莫尔斯电码。
字码： A ·B -··· C -·-· D -·· E· F ··-· G --· H ···· I ·· J ·--K -·L ·-·· M --
（
伽莫夫认为遗传密码是三联体密码，后来被验证是正确的。
Ⅰ
）
U U A G AU AUC
mRNA
密码子
密码子
密码子
遗传密码的阅读方式的探索
遗
传 碱基的 阅读方式
密
人教版高一生物必修二：4.3《遗传密码的破译》教案.doc
教案 B教学重点遗传密码的破译过程。
教学难点1．尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。
2．运用数学方法及实验方法探究“碱基与氨基酸的对应关系”。
教学策略本节的主要内容是遗传密码的破译过程，是对本章第1节的重要补充。
学生在第1节中已经学习了遗传密码，但并不了解遗传密码是如何破译的，本节引导学生认识遗传密码的破译过程，使学生通过这一研究过程学习其中蕴含的科学研究方法。
1．采用类比的学习方法，使复杂的问题更容易理解。
2．以分析“尼伦伯格和马太实验”的设计思路为突破口，初步理解遗传密码的破译方法。
教学方法探究式教学。
引导学生通过数学方法推理和猜想“碱基与氨基酸的对应关系”；根据科学资料，运用英语词句类比推理“碱基与氨基酸的对应关系”；借鉴科学家的实验方法，小组合作设计实验方案，探究与体验破译遗传密码的方法和过程。
教学过程一、导入新课以“问题探讨”导入本课的学习。
教师引导学生思考P73“问题探讨”，讨论后回答问题。
提示1：根据莫尔思密码表，将书本中用莫尔思密码编写的问题译成英文就是：where are genes located。
二、新课教学要破译一个未知的密码，一般的思路就是比较编码的信息，即密码和相应的译文。
对遗传密码来说最简单的破译方法就是将DNA顺序或mRNA顺序和多肽相比较。
但和一般的破译密码不同的是，遗传信息的译文——蛋白质的顺序是已知的，未知的都是密码。
莫尔思密码是由美国画家和电报发明人发明的一套有“点”和“划”构成的系统，通过“点”和“划”间隔的不同顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。
（一）遗传密码的阅读方式构成蛋白质的氨基酸有20种，而mRNA上的碱基只有4种，这就出现几个碱基决定一个氨基酸的问题，请大家探讨一下几个碱基决定一个氨基酸？学生探讨：若一种碱基与一种氨基酸对应的话，那么只可能产生4种氨基酸，而已知的天然氨基酸有20种，因此不可由一种碱基对应一种氨基酸。
若2个碱基与一种氨基酸对应的话，4种碱基共有16种不同的排列组合，也不足以编码20种氨基酸。
遗传密码的破译课件-生物高二必修二第四章第三节人教版演示文档.ppt
..分割..
9
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
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 提
找到使DNA脱落或插入单 个碱基的方法——原黄素 处理
多核苷酸磷酸化酶的发现， 为得到poly U提供条件
优 势
不需要理解蛋白质合成过 程，就能作出推断密码子 的总体特征。
快速，直接
第四章 基因的表达 第三节 遗传密码的破译
..分割..
1
..分割..
2
学习目标
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 过程与方法： （1）感受和重温科学家的思维历程。（2）类比的学
..分割..
19
3、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？
《思考与讨论》
..分割..
20
遗传密码的试拼与阅读方式的 探索
..分割..
21
4、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。
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。
人教版高中生物必修二之4.3遗传密码的破译
拓展： 尝试说出利用类似的方法找出多聚腺嘌
呤、多聚胞嘧啶等对应的氨基酸序列？
科学家沿着蛋白质体外合成的思路，陆续破译 了全部的密码子，编码出了密码子表（P65），树 立了生物学史上一座伟大的里程碑。
四、遗传密码的特点
1.简并性 2.通用性 3. 连续性
4.不重叠性
Hale Waihona Puke 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。
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：
CCU CUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGA…
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
CCA UUA GCG UGC GA… 插入三个碱基AAA时，阅读结果： CCA UUU AGC GUG CGA…
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… 插入两个碱基AA时，阅读结果： CCA CAU AUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC… 插入三个碱基AAA时，阅读结果： CCA CAU AUU UUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG…
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)》 课件 (共28张PPT)
•
破译了遗传密码AAA、GGG、CCC、UUU
3、遗传密码的特点 • 连续性、简并性、通用性
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
2、碱基与氨基酸的对应关系Fra bibliotek一个碱基决定一个氨基酸，
41 = 4
42 = 16
二个碱基决定一个氨基酸，
三个碱基决定一个氨基酸，
43 = 64
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？
遗传密码的试拼与阅读方式的探索
3 个碱基对原有氨基酸序 减少___ 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。
学生根据资料内容，分组讨论，大胆探究，设计方案。
实验方案设计过程面临3个问题：
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________ 个氨基酸。 3 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 3 个氨基酸,如果密码是重叠的, 影响_____ 又将影响______ 3 个氨基酸。
合成怎样的RNA作为模板？ 需要一组还是多组实验？ 氨基酸怎样加入？
- 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)。
4.3《遗传密码的破译》的教学设计
一、设计思路
科学史展现了科学家探索生物新知的过程，不同的科学家在不同时期都对某同一个问题进行反复的研究和验证，资料中涉及的一些知识背景、设计思路、技术手段与学生的认知水平存在一定的距离。
在本节课中，通过还原遗传密码破译的研究场景，让学生亲历科学知识的获得过程，运用问题引导的教学模式，采用个体学习与合作学习相结合、体验探究与自主构建相结合的教学策略理解科学的本质，领悟科学方法。
二、教学分析
1．教材分析
《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，是对本章第一节《基因指导蛋白质的合成》的重要补充，在教材中本来属于选学内容。
该内容是理解基因突变和基因工程的理论基础，同时也蕴涵着丰富的科学史探究素材，包含了“假说-演绎”的完整案例，也体现了实验设计的许多科学方法，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达素养，是达成三维目标之一“情感态度价值观“的难得载体。
2．学情分析
（1）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。
（2）高二的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。
因此在探究实验设计的过程中应加强引导，细化各步骤的问题，做好知识的铺垫。
3．教学重难点
（1）教学重点：通过遗传密码破译的过程，理解科学的本质,体会“假说-演绎”的重要作用, 体验科学探究的方法态度。
（2）教学难点：遗传密码阅读方式的实验证据，无细胞系统破译遗传密码的实验设计。
三、教学目标
1．知识与能力
（1）遗传密码的破译过程。
（2）遗传密码的特点。
2．过程与方法
（1）从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关系训练学生科学推理能力。
（2）通过再现科学史，培养实验设计与科学探究能力。
（3）通过总结遗传密码的特点，提高对比分析、归纳总结能力。
3．情感态度与价值观
（1）通过再现科学史，体验科学探究的方法和态度。
（2）感受科学知识发现过程的艰辛和漫长，理解科学的本质。
（3）培养敢于质疑、勇于创新的精神。
四、教学策略和手段
运用问题引导的教学模式，采用个体学习与合作学习相结合、体验探究与自主构建相结合的教学策略开展教学。
小组合作，设计对照组，提升认识
课后作业 分析尼伦伯格“微型mRNA ”的背景资料，设计实验 结论：用实证验证了三联体假说。
环节三
遗传密码的阅读方式
资料2 镰刀型细胞贫血症的病因
结论：遗传密码的阅读方式是非重叠阅读 碱基编码氨基酸
环节一
DNA 如何指导蛋白质的合成
复习旧知识：
DNA 结构特点及遗传信息的物质基础
+1和+2自插入点后，每个氨基酸都发生了变化，+3，只改变了插入点之间的3个氨基酸，其余不变，相对影响较小。
资料3 镰刀型细胞贫血症的病因 1957年英格兰姆阐明了镰刀型细胞贫血症的分子机制。
由于正常人血红蛋白基因产生了碱基替换突变，T 取代了A ，导致正常血红蛋白多肽链上第六个氨基酸谷氨酸被缬氨酸取代。
转 录
转 录
正常
模板链→ …GGACTTCTC …
…CCTGAAGAG …
异常
模板链→ …GGAC A TCTC …
…CCTG T AGAG …
写出转录合成的mRNA 碱基序列。
思考：如果按照不同的遗传密码阅读方式，分别改变几个氨基酸。
总结遗传密码的阅读方式
能够通过资料提供的信息，依靠学案的问题提示，总结出遗传密码的阅读方式等问题。
环节四 哪几个碱基决定某一种氨基酸？
提示 1955年，科学家奥巧阿发现了多聚核苷酸磷酸化酶。
它能在试管中催化合成RNA ，而不需要DNA 作为模板。
资料4 1961年，美国两位年轻的生化学家尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建立利用人工合成的RNA 在试管合成多肽链的实验系统，破译了第一个遗传密码。
实验步骤：20支试管中均加入除去DNA 和
mRNA 的破碎细胞溶液（也称为无细胞系统）、人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸（UUU ……），并分别加入一种氨基酸。
…
◎结合之前的知识，领悟实验设计的意图： 通过问题串，明确这是一个体外合成多肽（模拟体内翻译）的过程，可解决问题1、2： 添加的氨基酸——原料；
多聚尿嘧啶核苷酸——模板；无细胞系统为翻译提供了
酶、核糖体、转运RNA ，合成需要的ATP 需另行添加。
◎通过问题3-5，进一步探索实验设计
通过提示，让那个学生了解当时的知识背景和已有的技术手段；通过问题串，引导学生理解设计意图。
体会科学家在探索
酪氨酸 组氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸
七、教后反思
感谢您的阅读，祝您生活愉快。