第3节　遗传密码的破译（选学）(精品).pptx

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1、第三节第三节 遗传密码的破译遗传密码的破译1请请你将你将下面用莫尔斯密码编写的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问题译成英文，每个密码子之间已用斜线分隔开。斜线分隔开。Where are genes located2请用莫尔斯密码回答上面的问题。请用莫尔斯密码回答上面的问题。（DNA）第三第三节节 遗传密码遗传密码的破译的破译1 1、遗传密码是如何破译遗传密码是如何破译的的?2 2、遗传密码有哪些特点遗传密码有哪些特点?本节聚焦本节聚焦资料资料1：蛋白质的合成模板蛋白质的合成模板 mRNA只有只有4种碱基，而组成蛋白种碱基，而组成蛋白质的氨基酸有质的氨基酸有20种，这四种碱

2、基是怎么决定蛋白质的种，这四种碱基是怎么决定蛋白质的20种氨基酸的呢？种氨基酸的呢？小组讨论：你认为一个氨基酸的编码至少需要多少个小组讨论：你认为一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，碱基，4种碱基才足以组合出构成蛋白质的种碱基才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？种氨基酸？问题探究问题探究讨论结果：讨论结果：理论上应该是三个碱基决定一个氨基酸理论上应该是三个碱基决定一个氨基酸 实际上，实际上，1954年年伽莫夫伽莫夫G.GamorG.Gamor也是用数学的排列组也是用数学的排列组合的方法在理论上作出推测的，并合的方法在理论上作出推测的，并在在自然自然Nature杂志首杂志首次发表了遗传密码的理

3、论研究的文章，指出次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出三个碱基编码一三个碱基编码一三个碱基编码一三个碱基编码一个氨基酸。个氨基酸。个氨基酸。个氨基酸。后来的实验证实这一推测是完全正确的。后来的实验证实这一推测是完全正确的。1、非重叠的方式阅读、非重叠的方式阅读2、重叠的方式阅读、重叠的方式阅读 一个密码子由三个相连的碱基组成，那么三个相连碱基组成的一个密码子由三个相连的碱基组成，那么三个相连碱基组成的密码子中，每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢？即密码子中，每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢？即重叠方重叠方式阅读式阅读还是还是非重叠方式阅读非重叠方式阅读呢？呢？2.当图中的当图中的D

4、NA的第三个碱基的第三个碱基T后插入一个碱基后插入一个碱基A的话，如果密码子的话，如果密码子是是非重叠非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸的，这一改变将影响多少个氨基酸?如果插入如果插入2个、个、3个碱基呢个碱基呢?插入插入1个碱基，影响后面所有的氨基酸个碱基，影响后面所有的氨基酸 3.当图中的当图中的DNA的第三个碱基的第三个碱基T后插入一个碱基后插入一个碱基A的话，如果密码子是的话，如果密码子是重叠重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸的，这一改变将影响多少个氨基酸?插入插入2个、个、3个氨基酸呢个氨基酸呢?插入插入2个碱基，影响后面所有的氨基酸个碱基，影响后面所有的氨基酸插入插入3个碱基，会

5、在原氨基酸序列中多一个氨基酸个碱基，会在原氨基酸序列中多一个氨基酸插入插入1个碱基，影响个碱基，影响3个氨基酸，多肽比原正常多肽多个氨基酸，多肽比原正常多肽多1个氨基酸个氨基酸插入插入2个碱基，影响个碱基，影响4个氨基酸，多肽比原正常多肽多个氨基酸，多肽比原正常多肽多2个氨基酸个氨基酸插入插入3个碱基，影响个碱基，影响5个氨基酸，多肽比原正常多肽多个氨基酸，多肽比原正常多肽多3个氨基酸个氨基酸1.当图中的当图中的DNA的第三个碱基的第三个碱基T发生改变时，如果密码子是发生改变时，如果密码子是非重叠非重叠的，的，这一改变将影响多少个氨基酸这一改变将影响多少个氨基酸?如果密码子是如果密码子是重叠重

6、叠的，又将产生怎样的，又将产生怎样的结果的结果?(可能影响可能影响1个氨基酸个氨基酸)(可能影响可能影响3个氨基酸个氨基酸)科学实验科学实验1.1.克里克克里克T4噬菌体实验噬菌体实验 实验材料实验材料：T4噬菌体噬菌体 实验思路：实验思路：某个基因碱基数目的改变对其所编码蛋白质的某个基因碱基数目的改变对其所编码蛋白质的影响。影响。探究：探究：为什么会产生这样的现象呢？为什么会产生这样的现象呢？你能举例分析说明吗？你能举例分析说明吗？方法及结果方法及结果 ：某个基因的相关碱基序列中某个基因的相关碱基序列中增加或者删除增加或者删除一个一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；碱基，无法产生正常功能的蛋

7、白质；增加或者删除增加或者删除两个两个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或者删除增加或者删除三个三个碱基，却合成了具有正常功能的蛋白质。碱基，却合成了具有正常功能的蛋白质。请比较分析下图请比较分析下图:插入插入_个碱基对原有氨基酸序列影响最小。个碱基对原有氨基酸序列影响最小。GGTTCGCACGCTTTGAGCGGTATCGCACGCTTTGAGCGGTAATCGCACGCTTTGAGCGGTAAATCGCACGCTTTGAGC3类比类比:减少减少_个碱基对原有氨基酸序列影响最小。个碱基对原有氨基酸序列影响最小。3插入插入1个碱基：个碱基：插入插入3个碱基：个

8、碱基：插入插入2个碱基：个碱基：结论：结论：遗传密码中遗传密码中3个碱基编码个氨基酸个碱基编码个氨基酸 遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读读 编码之间没有分隔符编码之间没有分隔符类比分析类比分析三、遗传密码对应规则的发现三、遗传密码对应规则的发现三、遗传密码对应规则的发现三、遗传密码对应规则的发现 第一第一个个遗传密码的破译：遗传密码的破译：科学家：科学家：1961-1962年，尼伦伯格和马太年，尼伦伯格和马太实验思路：利用蛋白质的体外合成技术，实验思路：利用蛋白质的体外合成技术，以人工合成的以人工合成的RNARNA作为模板合成多肽，

9、作为模板合成多肽，确定氨基酸与密码子的对应关系。确定氨基酸与密码子的对应关系。1 1）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；2 2）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多聚多聚尿嘧啶尿嘧啶核苷酸核苷酸；3 3）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；结果：结果：只有在加入只有在加入苯丙氨酸苯丙氨酸的的试管中出现多试管中出现多肽链肽链实验步骤：实验步骤：实验结论：实验结论：苯丙氨酸对应的密码子是苯丙氨酸对应的密码子是UUU如何设计对照实验？如何设计对照实验？上述方法只能破译上述方法只能破译AA

10、A是赖氨酸的密码子，是赖氨酸的密码子，CCC是脯氨酸的是脯氨酸的密码子，密码子，GGG是甘氨酸的密码子，是甘氨酸的密码子，UUU是苯丙氨酸的是苯丙氨酸的密码密码子，这只能子，这只能确定确定4种氨基酸的遗传密码种氨基酸的遗传密码，那么密码子中那么密码子中2种种或或3种碱基组合的种碱基组合的情况怎么破译呢？情况怎么破译呢？思考：思考：材料材料4：19661966年科学家霍拉纳发明了一种新的年科学家霍拉纳发明了一种新的RNARNA合成方法，通过合成方法，通过这种方法合成的这种方法合成的RNARNA可以是可以是2 2个、个、3 3个或个或4 4个碱基为单位的重复序列，个碱基为单位的重复序列，例如例如:

11、将将A A、C C两种核苷酸缩合为两种核苷酸缩合为ACACACACACACACACACAC长链长链，以它作人，以它作人工信使进行蛋白质合成，结果发现工信使进行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和组氨酸的产物是苏氨酸和组氨酸的多聚多聚体体如何证明组氨酸和苏氨酸的密码子是如何证明组氨酸和苏氨酸的密码子是ACAACA还是还是CACCAC呢呢？小组小组讨论、大胆设想、制定方案讨论、大胆设想、制定方案、对比、对比分析。分析。说明苏氨酸的密码子可能是说明苏氨酸的密码子可能是ACA，也可能是，也可能是CAC；同样，组；同样，组氨酸的密码子可能是氨酸的密码子可能是CAC，也可能是，也可能是ACA。方案：方案：如

12、合成（如合成（CAA）n长链，重复上述实验，合成产物为谷氨长链，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。酰胺、天冬酰胺和苏氨酸的多聚体。结果：结果：将将科学家和自己的实验结果对比分析，即可确科学家和自己的实验结果对比分析，即可确定定ACA是苏氨酸的密码子，是苏氨酸的密码子，CAC是组氨酸的密码子。是组氨酸的密码子。提示：设计新的核苷酸链，产物含有苏氨酸或组氨酸遗传密码的特点观察密码子表，讨论：观察密码子表，讨论：1.1.在在mRNAmRNA上两个密码子之间上两个密码子之间有无核苷酸隔开？有无核苷酸隔开？2.2.一个氨基酸具有一个氨基酸具有1 1个、个、2 2个个还是还是2

13、2个以上的密码子？个以上的密码子？3.3.将细菌的抗虫基因导入棉将细菌的抗虫基因导入棉花，控制合成了相应的蛋白花，控制合成了相应的蛋白质，这说明什么？质，这说明什么？连续性连续性简并性简并性通用性通用性第第3节节 遗传密码的破译遗传密码的破译1 1、从数学角度认识碱基与氨基酸的对应关系、从数学角度认识碱基与氨基酸的对应关系 理论上理论上应该是三个碱基决定一个氨基酸应该是三个碱基决定一个氨基酸2 2、科学家破译遗传密码的过程、科学家破译遗传密码的过程 1.1.克里克克里克T T4 4噬菌体实验噬菌体实验 遗传密码中遗传密码中3个碱基编码个氨基酸个碱基编码个氨基酸 遗传密码从一个固定的起点开始，以

14、非重叠的方式阅读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编码之间没有分隔符 2.2.尼伦伯格尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验和马太的大肠杆菌实验 破译破译了遗传密码了遗传密码AAAAAA、GGGGGG、CCCCCC、UUUUUU 3.3.霍拉纳霍拉纳的的RNARNA重复序列翻译实验重复序列翻译实验 破译了其他遗传密码破译了其他遗传密码3 3、遗传密码的遗传密码的特点特点 连续性连续性、简并性、通用性、简并性、通用性6、拓展练习5、课堂练习假如，我们利用假如，我们利用(UUC)UC)n n核苷酸长链合成核苷酸长链合成了含有丝氨酸的多肽，那么丝氨酸可能了含有丝氨酸的多肽，那么丝氨酸可能的密码子是什么？如何运用实验方法的密码子是什么？如何运用实验方法确确证丝氨酸证丝氨酸的密码子究竟是什么？的密码子究竟是什么？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密码与氨基酸的对应规则：操作，即可测出全部的遗传密码与氨基酸的对应规则：()A无无DNA和和mRNA细胞的提取液细胞的提取液B人工合成的多聚核苷酸人工合成的多聚核苷酸C加入的氨基酸种类和数量加入的氨基酸种类和数量D测定多肽链中氨基酸种类的方法测定多肽链中氨基酸种类的方法 B B练一练练一练