4.3遗传密码的破译.ppt

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1、第第3 3节节 遗传密码的破译遗传密码的破译动画演示了哪两个生理过程？动画演示了哪两个生理过程？翻译时翻译时mRNAmRNA的碱基与蛋白的碱基与蛋白质的氨基酸是如何对应的质的氨基酸是如何对应的？mRNAmRNA的碱基的碱基4 4种种 A A、U U、C C、G G氨基酸氨基酸2020种种一个碱基决定一种氨基酸时能决定一个碱基决定一种氨基酸时能决定 种种两个碱基决定一种氨基酸时能决定两个碱基决定一种氨基酸时能决定 种种三个碱基决定一种氨基酸时能决定三个碱基决定一种氨基酸时能决定 种种41=443=6442=16一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式 1954 1954 伽莫夫伽莫夫 自然自

2、然 NatureNature 1954年科普作家年科普作家伽莫夫从理论的角度伽莫夫从理论的角度伽莫夫从理论的角度伽莫夫从理论的角度提出提出三三三三个碱基编码一个氨基酸个碱基编码一个氨基酸个碱基编码一个氨基酸个碱基编码一个氨基酸的设想的设想的设想的设想。遗传密码是怎样阅读的呢？遗传密码是怎样阅读的呢？一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式非重叠的阅读方式非重叠的阅读方式重叠的阅读方式重叠的阅读方式遗传密码的阅读方式是重叠还是非重叠？遗传密码的阅读方式是重叠还是非重叠？一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式当图中当图中DNA的第三个碱基（的第三个碱基（T）后）后插入插入一个碱基一个碱基

3、A时，如果时，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？如果插入码是重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入2个、个、3个碱个碱基呢？基呢？一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式【合作探究一合作探究一】非重叠方式阅读：未插入碱基时的阅读结果：CCA AGC GUG CGA.DNA插入一个碱基A时，阅读结果：CCA UAG CGU GCG ADNA插入两个碱基AA时，阅读结果：CCA UUA GCG UGC GA 密码非重叠阅读时，插入密码非重叠阅读时，插入1 1、2 2个碱基个碱基,插入点后插入点后

4、面面所有密码子都改变所有密码子都改变；插入；插入3 3个碱基，在原来的密个碱基，在原来的密码子序列中码子序列中多出一个密码子多出一个密码子，其余密码子不变。，其余密码子不变。DNA插入三个碱基AAA时，阅读结果：CCA UUU AGC GUG CGA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 CGADNA插入一个碱基A时，阅读结果：CCA CAU AUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCGDNA插入两个碱基AA时，阅读结果：CCA CAU AUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC 密码重

5、叠阅读时，插入密码重叠阅读时，插入1 1个碱基，影响个碱基，影响3 3个密码子，增个密码子，增加加1 1个密码子；插入个密码子；插入2 2个碱基，影响个碱基，影响4 4个密码子，增加个密码子，增加2 2个密个密码子；插入码子；插入3 3个碱基，影响个碱基，影响5 5个密码子，增加个密码子，增加3 3个密码子。个密码子。DNA插入三个碱基AAA时，阅读结果：CCA CAU AUU UUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG 1961 1961年，克里克以年，克里克以T4T4噬菌体为实验材料研究某个基因噬菌体为实验材料研究某个基因的碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。的碱基的增加

6、或减少对其所编码的蛋白质的影响。增加或删除增加或删除1 1个碱基个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除增加或删除2 2个碱基个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除增加或删除3 3个碱基个碱基，却合成了正常功能的蛋白质；，却合成了正常功能的蛋白质；实验结论：实验结论：1、遗传密码中、遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。个碱基编码一个氨基酸。2、以非重叠的方式阅读以非重叠的方式阅读。二、克里克的实验证据二、克里克的实验证据实验结果：实验结果：克里克的实验验证了克里克的实验验证了mRNA上三个碱基以非上三个碱基以非重叠的方式阅读来编码

7、一个氨基酸，那么究竟是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？哪三个碱基决定哪一种氨基酸呢？1961年尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验年尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验实验过程实验过程1、每个试管中分别加入、每个试管中分别加入一种氨基酸一种氨基酸；2、每个试管中分别加入除去了、每个试管中分别加入除去了DNA和和mRNA的的细胞提取液细胞提取液；3、每个试管中分别加入人工合成的、每个试管中分别加入人工合成的RNA(多聚尿嘧啶核苷酸多聚尿嘧啶核苷酸)；-UUUUUUUUUUU-三、遗传密码对应规则的发现三、遗传密码对应规则的发现只有加入了只有加入了苯丙氨酸苯丙氨

8、酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。苯丙氨酸的密码子为苯丙氨酸的密码子为UUUUUU。实验结果实验结果三、遗传密码对应规则的发现三、遗传密码对应规则的发现尼伦柏格和马太的蛋白质体外合成实验尼伦柏格和马太的蛋白质体外合成实验实验结论实验结论1.试管中加入氨基酸的作用是？试管中加入氨基酸的作用是？2.试管中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是？试管中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是？3.细胞提取液为该实验细胞提取液为该实验(翻译）具体提供了？翻译）具体提供了？4.实验中所用的细胞提取液需除去实验中所用的细胞提取液需除去DNA和和mRNA的原因是？的原因是？作为模板作为模板mRNA直接

9、控制蛋白质直接控制蛋白质(多肽多肽)合成合成能量、酶、核糖体、能量、酶、核糖体、tRNA排除细胞中的排除细胞中的DNA、mRNA对体外合成蛋白质的影响对体外合成蛋白质的影响作为翻译合成蛋白质的原料作为翻译合成蛋白质的原料【合作探究二合作探究二】科学家沿着蛋白质体外合成的思路，陆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，续破译了全部的密码子，1968年编码出了密年编码出了密码子表树立了生物学史上一座伟大的里程碑。码子表树立了生物学史上一座伟大的里程碑。UCUCUCUCUCUCUCUCUUUUUU苯丙氨酸苯丙氨酸AAAAAA赖氨酸赖氨酸CCCCCC脯氨酸脯氨酸Ser-Ser-Leu-

10、Leu-Ser-Ser-Leu-Leu-SerSer-LeuLeuUCUUCU丝氨酸丝氨酸CUCCUC亮氨酸亮氨酸 AUCAUC异亮氨酸异亮氨酸UCAUCA丝氨酸丝氨酸CAUCAU组氨酸组氨酸亮氨酸亮氨酸大大多多数数氨氨基基酸酸具具有有两两个个以以上上不不同同的的密密码子子。1.简并性简并性四、遗传密码的特点四、遗传密码的特点2.通用性通用性l不同的生物密码子基本相同，不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子。即共用一套密码子。3.起始密码子与终止密码子起始密码子与终止密码子l起始起始密码子有两种，一种是密码子有两种，一种是AUG，一种是，一种是GUG，肽链，肽链的合成从的合成从AUG或或G

11、UG开始开始l终止终止密码子有密码子有3个，分别是个，分别是UAA、UAG、UGA，直到，直到UAA、UAG、UGA结束结束起始码起始码起始码起始码课堂小结：课堂小结：一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式3个碱基编码一个氨基酸个碱基编码一个氨基酸二、克里克的实验证据二、克里克的实验证据1.3个碱基编码一个氨基酸个碱基编码一个氨基酸2.遗传密码以非重叠的方式阅读遗传密码以非重叠的方式阅读三、遗传密码对应规则的发现三、遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验UUU苯丙氨酸苯丙氨酸四、遗传密码的特性四、遗传密码的特性简并性、通用性、有起始和终

12、止密码简并性、通用性、有起始和终止密码学以致用：学以致用：l1、在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋、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白质的可能性最大的是：（：（）A在相关的基因的碱基序列中在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基对删除或增加一个碱基对B在相关的基因的碱基序列在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基对中删除或增加二个碱基对C在相关的基因的在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对碱基序列中删除或增加三个碱基对D在相关的基因在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对的碱基序列中删除或增加四个碱基对C 2.小白兔控制血红蛋白合成的小白兔控制血

13、红蛋白合成的mRNA加入到大肠加入到大肠杆菌的提取液中，结果能合成出小白兔的血红杆菌的提取液中，结果能合成出小白兔的血红蛋白，这说明（蛋白，这说明（）A.小白兔的小白兔的RNA能指导大肠杆菌的蛋白质合成能指导大肠杆菌的蛋白质合成B.所有的生物共用一套遗传密码子所有的生物共用一套遗传密码子C.小白兔控制血红蛋白合成的基因能进入大肠杆小白兔控制血红蛋白合成的基因能进入大肠杆菌菌D.大肠杆菌的遗传物质是大肠杆菌的遗传物质是RNAB 3.mRNA碱基序列中，随机插入一个碱基，碱基序列中，随机插入一个碱基，导致导致mRNA上的密码子变化的是（上的密码子变化的是（）A.全部密码子改变全部密码子改变 B.只

14、有一个密码子改变只有一个密码子改变C.基本不变基本不变 D.插入碱基后的所有密码子都发生改变插入碱基后的所有密码子都发生改变D4.原核生物中某一基因的编码区起始端插入原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对，在插入位点的附近，再发了一个碱基对，在插入位点的附近，再发生哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构生哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小（影响最小（）A 置换单个碱基对置换单个碱基对 B增添增添4个碱基对个碱基对C缺失缺失3个碱基对个碱基对 D缺失缺失4个碱基对个碱基对D5.已知某一已知某一mRNA的一段碱基序列是：的一段碱基序列是：AUGUGCCUAGAA（1）这段）这段mRNA中包含了中包含了 个密码子。个密码子。（2）由该段）由该段mRNA翻译形成的多肽的氨基翻译形成的多肽的氨基酸依次是酸依次是4甲硫氨酸甲硫氨酸-半胱氨酸半胱氨酸-亮氨酸亮氨酸-谷氨酸谷氨酸