(新人教版-必修2)生物：4.3《遺傳密碼的破譯》

第4章基因的表達第4.3節(jié)遺傳密碼的破譯問題探討我們知道了核酸中的堿基序列就是遺傳信息，翻譯實際上就是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質的氨基酸序列，那堿基序列與氨基酸序列是如何對應的呢？

1941年比德爾（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum）的工作則強有力地證明了基因突變引起了酶的改變，而且每一種基因一定控制著一種特定酶的合成，從而提出了一個基因一種酶的假說。人們逐步地認識到基因和蛋白的關系?！爸行姆▌t”提出后更為明確地指指出了遺傳信息傳遞的方向，總體上來說是從DNA→RNA→蛋白質。那DNA和蛋白質之間究竟是什么關系？或者說DNA是如何決定蛋白質？這個有趣而深奧的問題在五十年代末就開始引起了一批研究者的極大興趣。

1944年，理論物理學家薛定諤發(fā)表的《什么是生命》一書中就大膽地預言，染色體是由一些同分異構的單體分子連續(xù)所組成。這種連續(xù)體的精確性組成了遺傳密碼。他認為遺傳物質是一種信息分子，同分異構單體可能作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個符號：“·”、“—”，通過排列組合來儲存遺傳信息。研究的背景：?:短音念作"滴（di）"

—:長音念作"答（da）"

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0:—————莫爾斯電報一、遺傳密碼的閱讀方式1954年科普作家伽莫夫G.Gamov在《自然Nature》雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出三個堿基編碼一個氨基酸。接下來，人們不禁又要問在三聯體中的每個堿基作為信息只讀一次還是重復閱讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀DNA序列會有什么不同呢？1、非重疊的方式閱讀2、重疊的方式閱讀1、當圖中DNA的第三個堿基（T）發(fā)生改變時，如果密碼是非重疊的，這一改變將影響多少個氨基酸？如果密碼是重疊的，又將產生怎樣的影響？密碼是非重疊的：影響1個氨基酸，密碼是重疊的：影響3個氨基酸2、當圖中DNA的第三個堿基（T）后插入一個堿基A時，如果密碼是非重疊的，這一改變將影響多少個氨基酸？如果密碼是重疊的，又將產生怎樣的影響？如果插入2個、3個堿基呢？

密碼是非重疊的:插入1、2個,影響后面所有的氨基酸（無法產生正常功能的蛋白質）；插入3個堿基,將會在原氨基酸序列中多一個氨基酸。如果插入1個堿基，3個氨基酸，多肽比原正常多肽多1個氨基酸如果插入2個堿基：4個氨基酸，多肽比原正常多肽多2個氨基酸如果插入3個堿基：5個氨基酸，多肽比原正常多肽多3個氨基酸密碼是重疊的：思考與討論非重疊方式閱讀在堿基增加1、2個時

重疊方式閱讀在堿基增加1、2、3個時在增加3個堿基時不能形成正常功能的蛋白質。

能形成正常功能的蛋白質。都能形成正常功能的蛋白質。遺傳密碼子的驗證（克里克的實驗）

他們用T4噬菌體染色體上的一個基因通過用原黃素處理，可以使DNA脫落或插入單個堿基，插入叫“加字”突變，脫落叫“減字”突變，無論加字和減字都可以引起移碼突變。Crick小組用這種方法獲得一系列的T4噬菌體“加字”和“減字”突變，再進行雜交來獲得加入或減少一個，二個，三個的不同堿基數的系列突變。通過這樣的方法他們發(fā)現加入或減少一個和二個堿基都會引起噬菌體突變，無法產生正常功能的蛋白，而加入或減少3個堿基時卻可以合成正常功能的蛋白質，為什么會這樣呢？二、克里克的實驗證據：克里克以T4噬菌體為實驗材料在相關堿基序列中增加或刪除1個堿基，無法產生正常功能的蛋白質；在相關堿基序列中增加或刪除2個堿基，無法產生正常功能的蛋白質；在相關堿基序列中增加或刪除3個堿基，卻合成了正常功能的蛋白質；3、編碼之間沒有分隔符。實驗結論：1、遺傳密碼中3個堿基編碼一個氨基酸2、遺傳密碼從一個固定的起點開始，以非重讀的方式閱讀。三、遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現：尼倫柏格和馬太實驗過程1、每個試管中分別加入一種氨基酸；2、每個試管中分別加入除去了DNA和mRNA的細胞提取液；3、每個試管中分別加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸；結果：只有加入了苯丙氨酸的試管中出現了多聚苯丙氨酸的肽鏈；結果說明：

多聚尿嘧啶核苷酸導致了多聚苯丙氨酸的合成苯丙氨酸的密碼子為UUU.小結

1944年理論物理學家薛定諤發(fā)表的《什么是生命》一書中就大膽地預言，遺傳密碼可能與莫爾斯電碼類似，通過排列組合來儲存遺傳信息。1954年科普作家伽莫夫用數學的方法推斷3個堿基編碼一個氨基酸。1957年Brenner.S發(fā)表文章，在理論上否定了遺傳密碼重疊閱讀的可能性。1961年克里克第一個用T4噬菌體實驗證明了遺傳密碼中3個堿基編碼一個氨基酸。1961年尼倫伯格和馬太利用無細胞系統(tǒng)進行體外重組破譯了第一個遺傳密碼。1969年科學家們破譯了全部的密碼。練習（P76第2題）

項目莫爾斯電碼遺傳密碼密碼間有無分隔符長度是否固定閱讀方式是否重疊密碼所采用的符號遺傳密碼的特點：不間斷性；不重疊性；簡并性；通用性。有分隔符“/”無分隔符長度不固定，1到4個符號不等長度固定，3個符號非重疊方式閱讀非重疊方式閱讀—

?ACGU練習C（1）在下列基因的改變中，合成出具有正常功能蛋白質的可能性最大的是：（）A．在相關的基因的堿基序列中刪除或增加一個堿基B．在相關的基因的堿基序列中刪除或增加二個堿基C．在相關的基因的堿基序列中刪除或增加三個堿基對D．在相關的基因的堿基序列中刪除或增加四個堿基對（2）最早提出3個堿基編碼一個氨基酸的科學家和首次用實驗的方法加以證明的科學家分別是：（）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DA．無DNA和mRNA細胞的提取液B．人工合成的多聚核苷酸C．加入的氨基酸種類和數量D．測定多肽鏈中氨基酸種類的方法B（3）采用蛋白質體外合成的技術揭示遺傳密碼實驗中，改變下列哪項操作，即可測出全部的遺傳密碼與氨基酸的對應規(guī)則（）項目克里克的T4噬菌體實驗尼倫柏格體外蛋白質合成實驗主要思路前提優(yōu)勢不足

比較克里克與尼倫柏格所采用的實驗方法，想一想者兩種方法各有那些優(yōu)勢和不足。