遗传密码破译

《遗传密码破译》教学设计

一. 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，克里克的实验证据，尼伦伯格和马太的蛋白质的体外合成实验。

（二）.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。

（三）.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. 教学重点与难点

（一）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。

（二）教学难点

尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。

三. 教学用具

多媒体

四.教学过程

[情境创设-新课导入]

通过给同学几分钟时间让学生对应左图的莫尔斯密码表将书上给的那一段密码文字翻译出来,然后问“学生如果没有这个密码表,他们能译出来吗?再问那么密码表重要吗?”“同学们那你们知道我们身体里也藏有一个密码表吗?知道它是

什么吗?了解它吗?好,这节课我们就来学习这个我们身体里的密码子-----遗传密码子”

[师生互动-新课展开]

一、研究背景

【提出问题】

关于遗传物质以及遗传信息的传递规律我们已经学习过，这正是遗传密码的研究背景

【回答问题】

1953，沃森、克里克共同提出DNA双螺旋结构

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。

【讨论】碱基与氨基酸的数量关系，用数学方法分析为什么3个碱基决定一个氨基酸？

二、遗传密码子的阅读方式

【探究】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？

CCAAGCGUGCGA

（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,这一改变将影响几个氨基酸,如果是重叠的又将影响几个氨基酸。

（2）当图中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,这一改变将影响几个氨基酸,如果密码是重叠的,又将影响几个氨基酸。

（3）当图中DNA的第三个碱基(T)后插入两个碱基A,如果密码是非重叠的,这一改变将影响几个氨基酸,如果密码是重叠的,又将影响几个氨基酸。

（4）当图中DNA的第三个碱基(T)后插入三个碱基A,如果密码是非重叠的,这一改变将影几个氨基酸,如果密码是重叠的,又将影响几个氨基酸。

【表达交流】遗传密码以非重叠方式阅读更稳定。

三、遗传密码子的验证(克里克的实验)

【小组合作】阅读教材克里克的实验相关内容，并回答：

1、克里克实验设计的思路是什么？

2、实验结果如何？

3、该实验能得到什么实验结论结论是？

【表达交流】

1.1961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。

2.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。

3.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。

四、遗传密码对应规则的发现

【合作交流】1961-1962年,尼伦伯格(M.W.Nirenberg,1927~)和马太

(H.Matthaei)的实验

克里克的实验验证了mRNA上三个碱基以非重叠的方式阅读来编码一个氨基

酸，那么究竟是哪三个碱基决定哪一种氨基酸呢？如何设计实验?

实验过程

1、每个试管中分别加入_____种氨基酸；

2、每个试管中分别加入除去了__________的细胞提取液；

3、每个试管中分别加入人工合成的RNA_______________；

【思考与讨论：】

（1）如何设计对照实验，使实验结果更具说服力？

[归纳总结——知识总结]

【知识】

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蛋白质破译了第一个遗传密码。

1969年科学家们破译了全部的密码。

【情感交流】

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

[归纳总结——提升]

（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

D．在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对

【课后反思】

以CUCUCUCUCUCU多聚核苷酸为模板指导合成的多肽链中含有亮氨酸、丝氨酸，如何确定亮氨酸和丝氨酸的具体密码子？