高中生物必修二課件10：43-遺傳密碼的破譯(選學(xué))

遺傳密碼的破譯（選學(xué)）遺傳密碼的破譯（選學(xué)）1學(xué)習(xí)目標(biāo)遺傳密碼是如何破譯的？遺傳密碼有什么特點(diǎn)?學(xué)習(xí)目標(biāo)遺傳密碼是如何破譯的？2幾個堿基編碼一個氨基酸？1954年，美籍俄裔理論物理學(xué)家伽莫夫（G·Gamow）應(yīng)用排列組合計算來研究遺傳密碼。推斷：1個堿基一種氨基酸，才有41=4種；2個堿基決定一種氨基酸，有42=16種；3個堿基決定一種氨基酸，有43=64種；不可能是4個及以上的關(guān)系了提出假說：3個堿基編碼1個氨基酸UCAUGAUUAmRNA

密碼子

密碼子

密碼子幾個堿基編碼一個氨基酸？1954年，美籍俄裔理論物理學(xué)家伽莫3堿基的閱讀方式重疊閱讀：非重疊閱讀：密碼子中的每個堿基作為信息只讀一次密碼子中的每個堿基作為信息重復(fù)閱讀UCAUGAUUAmRNA思考：如果按非重疊閱讀，下圖中有幾個密碼子？如果按重疊閱讀，下圖中有幾個密碼子？UCAUGAUUAmRNA3個密碼子7個密碼子遺傳密碼如何閱讀？堿基的閱讀方式重疊閱讀：非重疊閱讀：密碼子中的每個堿基作為信41961年，克里克與布倫納合作，用丫啶類藥物處理野生型T4噬菌體，在此噬菌體DNA發(fā)生缺失1個、2個、3個或插入1個、2個、3個核苷酸的各種突變類型。T4噬菌體野生型：能在大腸桿菌K菌株上生長，形成嗜菌斑。T4噬菌體突變型：不能在K菌株上生長，不形成嗜菌斑實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1、缺失或插入1個、2個核苷酸時，在K菌株上不生長；2、缺失或插入3個核苷酸時，在K菌株上生長。T4噬菌體的移碼突變實(shí)驗(yàn)1961年，克里克與布倫納合作，用丫啶類藥物處理野生51961年12月30日，克里克等人在《自然》雜志發(fā)表了一篇題為“蛋白質(zhì)遺傳密碼的一般性質(zhì)”的論文。說明了遺傳密碼具有下列的一般性質(zhì)：1.mRNA上3個相鄰的堿基成為三聯(lián)體，又叫密碼子。2.遺傳密碼從一個固定的起點(diǎn)開始，以非重疊的方式閱讀。3.編碼間沒有分隔符。1961年12月30日，克里克等人在《自然》雜志發(fā)表了一篇題6哪幾個堿基決定某一種氨基酸？尼倫伯格和馬太的無細(xì)胞體系——蛋白質(zhì)體外合成的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理：以人工合成的RNA作模板合成多肽，確定氨基酸與密碼子的對應(yīng)關(guān)系哪幾個堿基決定某一種氨基酸？尼倫伯格和馬太的無細(xì)胞體系——蛋7尼倫伯格和馬太的無細(xì)胞體系——蛋白質(zhì)體外合成的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：1、提取大腸桿菌的破碎細(xì)胞液分于20支試管中2、每支試管中加入人工合成的RNA—多聚尿嘧啶核苷酸3、每支試管各加入1種氨基酸，共20種4、加入苯丙氨酸的試管出現(xiàn)多肽－多聚苯丙氨酸肽鏈處理:去掉原DNA和mRNA提取細(xì)胞液目的：去除原DNA和mRNA目的：獲取細(xì)胞中的核糖體、ATP以及各種酶防止細(xì)胞原有的DNA和mRNA作為模板干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果多聚尿嘧啶核苷酸：UUUUUUUUUUUUUU觀察哪一種氨基酸對應(yīng)人工合成的RNA合成多肽實(shí)驗(yàn)結(jié)論：苯丙氨酸的密碼子——UUU尼倫伯格和馬太的無細(xì)胞體系——蛋白質(zhì)體外合成的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：8遺傳密碼的破譯3個堿基編碼1個氨基酸遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸,是非重疊式閱讀破譯了第一個遺傳密碼1954年，伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷：1961年，克里克第一個用T4噬菌體實(shí)驗(yàn)證明：1961年，尼倫伯格和馬太利用無細(xì)胞系統(tǒng)體外合成蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)：1965年，破譯了全部的遺傳密碼遺傳密碼的特點(diǎn)：不間斷性、不重疊性、簡并性、通用性遺傳密碼的破譯3個堿基編碼1個氨基酸遺傳密碼中3個堿基編碼19項(xiàng)目克里克的T4噬菌體實(shí)驗(yàn)?zāi)醾惏馗耋w外蛋白質(zhì)合成實(shí)驗(yàn)主要思路前提優(yōu)勢不足

比較克里克與尼倫柏格所采用的實(shí)驗(yàn)方法，想一想兩種方法各有哪些優(yōu)勢和不足。通過研究堿基改變對蛋白質(zhì)合成的影響推斷遺傳密碼的性質(zhì)建立體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，直接破解遺傳密碼規(guī)則找到使DNA脫落或插入單個堿基的方法----原黃素處理多核苷酸磷酸化酶的發(fā)現(xiàn)，為得到polyU提供條件不需要理解蛋白質(zhì)合成過程，就能作出推斷密碼子的總體特征快速、直接證據(jù)相對間接，工作量較大需要首先了解細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成所需要的條件項(xiàng)目克里克的T4噬菌體實(shí)驗(yàn)?zāi)醾惏馗耋w外蛋白質(zhì)合成實(shí)驗(yàn)主10

1961-1962年，尼倫伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和馬太（H.Matthaei）的實(shí)驗(yàn)：遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)各管加入多聚尿嘧啶核苷酸Tyr：酷氨酸Ser：絲氨酸Phe：苯丙氨酸Cys：半胱氨酸圖4-11蛋白質(zhì)體外合成的實(shí)驗(yàn)示意圖

這一結(jié)果不僅證實(shí)了無細(xì)胞系統(tǒng)的成功，同時還表明UUU是苯丙氨酸的密碼子，這是第一個遺傳密碼子被破譯。尼倫伯格的實(shí)驗(yàn)巧妙之處在于利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成蛋白質(zhì)，他這富有創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法為他帶來了重大的成功！1961-1962年，尼倫伯格（M.W.Nirenber11在接下來的六七年里，科學(xué)家沿著體外合成蛋白質(zhì)的思路，不斷地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表。這項(xiàng)工作成為生物學(xué)史上的一個偉大的里程碑！為人類探索和提示生命的本質(zhì)的研究向前邁進(jìn)一大步，為后面分子遺傳生物學(xué)的發(fā)展有著重要的推動作用。遺傳密碼的破譯，測序方法的建立以及體外重組的實(shí)現(xiàn)是基因工程的三大基石。遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)在接下來的六七年里，科學(xué)家沿著體外合成蛋白質(zhì)的思路，不斷121954年科普作家伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷3個堿基編碼一個氨基酸。1961年克里克第一個用T4噬菌體實(shí)驗(yàn)證明了遺傳密碼中3個堿基編碼一個氨基酸。1961年尼倫伯格和馬太利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成破譯了第一個遺傳密碼。1969年科學(xué)家們破譯了全部的密碼。七、規(guī)律.總結(jié)1954年科普作家伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷3個堿基編碼一個氨基131、在下列基因的改變中，合成出具有正常功能蛋白質(zhì)的可能性最大的是（）

A．在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加一個堿基

B．在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加二個堿基

C．在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加三個堿基對

D．在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加四個堿基對C鞏固.提升1、在下列基因的改變中，合成出具有正常功能蛋白質(zhì)的可能性最大142、最早提出3個堿基編碼一個氨基酸的科學(xué)家和首次用實(shí)驗(yàn)的方法加以證明的科學(xué)家分別是（）

A．克里克、伽莫夫B．克里克、沃森式化

C．摩爾根、尼倫伯格D．伽莫夫、克里克鞏固.提升D2、最早提出3個堿基編碼一個氨基酸的科學(xué)家和首次用實(shí)驗(yàn)的方法153、采用蛋白質(zhì)體外合成的技術(shù)揭示遺傳密碼實(shí)驗(yàn)中，改變下列哪項(xiàng)操作，即可測出全部的遺傳密碼與氨基酸的對應(yīng)規(guī)則

(

)A．無DNA和mRNA細(xì)胞的提取液B．人工合成的多聚核苷酸C．加入的氨基酸種類和數(shù)量D．測定多肽鏈中氨基酸種類的方法鞏固.提升B3、采用蛋白質(zhì)體外合成的技術(shù)揭示遺傳密碼實(shí)驗(yàn)中，改變下列哪項(xiàng)16高中生物必修二課件10：43-遺傳密碼的破譯(選學(xué))17遺傳密碼的破譯（選學(xué)）遺傳密碼的破譯（選學(xué)）18學(xué)習(xí)目標(biāo)遺傳密碼是如何破譯的？遺傳密碼有什么特點(diǎn)?學(xué)習(xí)目標(biāo)遺傳密碼是如何破譯的？19幾個堿基編碼一個氨基酸？1954年，美籍俄裔理論物理學(xué)家伽莫夫（G·Gamow）應(yīng)用排列組合計算來研究遺傳密碼。推斷：1個堿基一種氨基酸，才有41=4種；2個堿基決定一種氨基酸，有42=16種；3個堿基決定一種氨基酸，有43=64種；不可能是4個及以上的關(guān)系了提出假說：3個堿基編碼1個氨基酸UCAUGAUUAmRNA

密碼子

密碼子

密碼子幾個堿基編碼一個氨基酸？1954年，美籍俄裔理論物理學(xué)家伽莫20堿基的閱讀方式重疊閱讀：非重疊閱讀：密碼子中的每個堿基作為信息只讀一次密碼子中的每個堿基作為信息重復(fù)閱讀UCAUGAUUAmRNA思考：如果按非重疊閱讀，下圖中有幾個密碼子？如果按重疊閱讀，下圖中有幾個密碼子？UCAUGAUUAmRNA3個密碼子7個密碼子遺傳密碼如何閱讀？堿基的閱讀方式重疊閱讀：非重疊閱讀：密碼子中的每個堿基作為信211961年，克里克與布倫納合作，用丫啶類藥物處理野生型T4噬菌體，在此噬菌體DNA發(fā)生缺失1個、2個、3個或插入1個、2個、3個核苷酸的各種突變類型。T4噬菌體野生型：能在大腸桿菌K菌株上生長，形成嗜菌斑。T4噬菌體突變型：不能在K菌株上生長，不形成嗜菌斑實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1、缺失或插入1個、2個核苷酸時，在K菌株上不生長；2、缺失或插入3個核苷酸時，在K菌株上生長。T4噬菌體的移碼突變實(shí)驗(yàn)1961年，克里克與布倫納合作，用丫啶類藥物處理野生221961年12月30日，克里克等人在《自然》雜志發(fā)表了一篇題為“蛋白質(zhì)遺傳密碼的一般性質(zhì)”的論文。說明了遺傳密碼具有下列的一般性質(zhì)：1.mRNA上3個相鄰的堿基成為三聯(lián)體，又叫密碼子。2.遺傳密碼從一個固定的起點(diǎn)開始，以非重疊的方式閱讀。3.編碼間沒有分隔符。1961年12月30日，克里克等人在《自然》雜志發(fā)表了一篇題23哪幾個堿基決定某一種氨基酸？尼倫伯格和馬太的無細(xì)胞體系——蛋白質(zhì)體外合成的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理：以人工合成的RNA作模板合成多肽，確定氨基酸與密碼子的對應(yīng)關(guān)系哪幾個堿基決定某一種氨基酸？尼倫伯格和馬太的無細(xì)胞體系——蛋24尼倫伯格和馬太的無細(xì)胞體系——蛋白質(zhì)體外合成的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：1、提取大腸桿菌的破碎細(xì)胞液分于20支試管中2、每支試管中加入人工合成的RNA—多聚尿嘧啶核苷酸3、每支試管各加入1種氨基酸，共20種4、加入苯丙氨酸的試管出現(xiàn)多肽－多聚苯丙氨酸肽鏈處理:去掉原DNA和mRNA提取細(xì)胞液目的：去除原DNA和mRNA目的：獲取細(xì)胞中的核糖體、ATP以及各種酶防止細(xì)胞原有的DNA和mRNA作為模板干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果多聚尿嘧啶核苷酸：UUUUUUUUUUUUUU觀察哪一種氨基酸對應(yīng)人工合成的RNA合成多肽實(shí)驗(yàn)結(jié)論：苯丙氨酸的密碼子——UUU尼倫伯格和馬太的無細(xì)胞體系——蛋白質(zhì)體外合成的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：25遺傳密碼的破譯3個堿基編碼1個氨基酸遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸,是非重疊式閱讀破譯了第一個遺傳密碼1954年，伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷：1961年，克里克第一個用T4噬菌體實(shí)驗(yàn)證明：1961年，尼倫伯格和馬太利用無細(xì)胞系統(tǒng)體外合成蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)：1965年，破譯了全部的遺傳密碼遺傳密碼的特點(diǎn)：不間斷性、不重疊性、簡并性、通用性遺傳密碼的破譯3個堿基編碼1個氨基酸遺傳密碼中3個堿基編碼126項(xiàng)目克里克的T4噬菌體實(shí)驗(yàn)?zāi)醾惏馗耋w外蛋白質(zhì)合成實(shí)驗(yàn)主要思路前提優(yōu)勢不足

比較克里克與尼倫柏格所采用的實(shí)驗(yàn)方法，想一想兩種方法各有哪些優(yōu)勢和不足。通過研究堿基改變對蛋白質(zhì)合成的影響推斷遺傳密碼的性質(zhì)建立體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，直接破解遺傳密碼規(guī)則找到使DNA脫落或插入單個堿基的方法----原黃素處理多核苷酸磷酸化酶的發(fā)現(xiàn)，為得到polyU提供條件不需要理解蛋白質(zhì)合成過程，就能作出推斷密碼子的總體特征快速、直接證據(jù)相對間接，工作量較大需要首先了解細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成所需要的條件項(xiàng)目克里克的T4噬菌體實(shí)驗(yàn)?zāi)醾惏馗耋w外蛋白質(zhì)合成實(shí)驗(yàn)主27

1961-1962年，尼倫伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和馬太（H.Matthaei）的實(shí)驗(yàn)：遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)各管加入多聚尿嘧啶核苷酸Tyr：酷氨酸Ser：絲氨酸Phe：苯丙氨酸Cys：半胱氨酸圖4-11蛋白質(zhì)體外合成的實(shí)驗(yàn)示意圖

這一結(jié)果不僅證實(shí)了無細(xì)胞系統(tǒng)的成功，同時還表明UUU是苯丙氨酸的密碼子，這是第一個遺傳密碼子被破譯。尼倫伯格的實(shí)驗(yàn)巧妙之處在于利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成蛋白質(zhì)，他這富有創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法為他帶來了重大的成功！1961-1962年，尼倫伯格（M.W.Nirenber28在接下來的六七年里，科學(xué)家沿著體外合成蛋白質(zhì)的思路，不斷地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表。這項(xiàng)工作成為生物學(xué)史上的一個偉大的里程碑！為人類探索和提示生命的本質(zhì)的研究向前邁進(jìn)一大步，為后面分子遺傳生物學(xué)的發(fā)展有著重要的推動作用。遺傳密碼的破譯，測序方法的建立以及體外重組的實(shí)現(xiàn)是基因工程的三大基石。遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)在接下來的六七年里，科學(xué)家沿著體外合成蛋白質(zhì)的思路，不斷291954年科普作家伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷3個堿基編碼一個氨基酸。1961年克里克第一個用T4噬菌體實(shí)驗(yàn)證明了遺傳密碼中3個堿基編碼一個氨基酸。1961年尼倫伯格和馬太利用無細(xì)