高中生物必修二課件9：4-3 遺傳密碼的破譯（選學(xué)）

遺傳密碼的破譯（選學(xué)）1．請(qǐng)你將下面用莫爾斯密碼編寫的問題譯成英文，每個(gè)密碼子之間已用斜線分隔開。·－－／····／·／·－·／·／·－／·－·／·／－－·／·／－·／·／···／·－··／－－－／－·－·／·－／－／·／－··／Wherearegeneslocated2．請(qǐng)用莫爾斯密碼回答上面的問題。－··／－·／·－／（DNA）1、遺傳密碼的閱讀方式；2、遺傳密碼的破譯過程。本節(jié)聚焦資料1：

蛋白質(zhì)的合成模板mRNA只有4種堿基，而組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，這四種堿基是怎么決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸的呢？

小組討論：你認(rèn)為一個(gè)氨基酸的編碼至少需要多少個(gè)堿基，4種堿基才足以組合出構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸？問題探究一、遺傳密碼的閱讀方式討論結(jié)果：理論上應(yīng)該是三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸實(shí)際上，1954年伽莫夫G.Gamor也是用數(shù)學(xué)的排列組合的方法在理論上作出推測(cè)的，并在《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(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。后來的實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一推測(cè)是完全正確的。非重疊的方式閱讀重疊的方式閱讀一個(gè)密碼子由三個(gè)相連的堿基組成，那么三個(gè)相連堿基組成的密碼子中，每個(gè)堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？即重疊方式閱讀還是非重疊方式閱讀呢？2.當(dāng)圖中的DNA的第三個(gè)堿基T后插入一個(gè)堿基A的話，如果密碼子是非重疊的，這一改變將影響多少個(gè)氨基酸?如果插入2個(gè)、3個(gè)堿基呢?插入1個(gè)堿基，影響后面所有的氨基酸插入2個(gè)堿基，影響后面所有的氨基酸插入3個(gè)堿基，會(huì)在原氨基酸序列中多一個(gè)氨基酸1.當(dāng)圖中的DNA的第三個(gè)堿基T發(fā)生改變時(shí)，如果密碼子是非重疊的，這一改變將影響多少個(gè)氨基酸?如果密碼子是重疊的，又將產(chǎn)生怎樣的結(jié)果?(可能影響1個(gè)氨基酸)(可能影響3個(gè)氨基酸)3.當(dāng)圖中的DNA的第三個(gè)堿基T后插入一個(gè)堿基A的話，如果密碼子是重疊的，這一改變將影響多少個(gè)氨基酸?插入2個(gè)、3個(gè)氨基酸呢?插入1個(gè)堿基，影響3個(gè)氨基酸，多肽比原正常多肽多1個(gè)氨基酸插入2個(gè)堿基，影響4個(gè)氨基酸，多肽比原正常多肽多2個(gè)氨基酸插入3個(gè)堿基，影響5個(gè)氨基酸，多肽比原正常多肽多3個(gè)氨基酸二、克里克的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1.克里克T4噬菌體實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料：T4噬菌體實(shí)驗(yàn)思路：某個(gè)基因堿基數(shù)目的改變對(duì)其所編碼蛋白質(zhì)的影響。

探究：為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象呢？你能舉例分析說明嗎？方法及結(jié)果：某個(gè)基因的相關(guān)堿基序列中增加或者刪除一個(gè)堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或者刪除兩個(gè)堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或者刪除三個(gè)堿基，卻合成了具有正常功能的蛋白質(zhì)。二、克里克的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1.克里克T4噬菌體實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料：T4噬菌體實(shí)驗(yàn)思路：某個(gè)基因堿基數(shù)目的改變對(duì)其所編碼蛋白質(zhì)的影響。

探究：為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象呢？你能舉例分析說明嗎？方法及結(jié)果：某個(gè)基因的相關(guān)堿基序列中增加或者刪除一個(gè)堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或者刪除兩個(gè)堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或者刪除三個(gè)堿基，卻合成了具有正常功能的蛋白質(zhì)。請(qǐng)比較分析下圖:插入___個(gè)堿基對(duì)原有氨基酸序列影響最小。GGTTCGCACGCTTTGAGCGGTATCGCACGCTTTGAGCGGTAATCGCACGCTTTGAGCGGTAAATCGCACGCTTTGAGC3類比:減少___個(gè)堿基對(duì)原有氨基酸序列影響最小。3插入1個(gè)堿基：插入3個(gè)堿基：插入2個(gè)堿基：

結(jié)論：遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼１個(gè)氨基酸；遺傳密碼從一個(gè)固定的起點(diǎn)開始，以非重疊的方式閱讀；編碼之間沒有分隔符類比分析三、遺傳密碼對(duì)應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)第一個(gè)遺傳密碼的破譯：科學(xué)家：

1961-1962年，尼倫伯格和馬太實(shí)驗(yàn)思路：利用蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，

以人工合成的RNA作為模板合成多肽，確定氨基酸與密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1）每個(gè)試管中分別加入除去了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液；2）每個(gè)試管中分別加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸；3）每個(gè)試管中分別加入一種氨基酸；結(jié)果：只有在加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)多肽鏈實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：苯丙氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子是UUU三、遺傳密碼對(duì)應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)第一個(gè)遺傳密碼的破譯：科學(xué)家：

1961-1962年，尼倫伯格和馬太實(shí)驗(yàn)思路：利用蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，

以人工合成的RNA作為模板合成多肽，確定氨基酸與密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1）每個(gè)試管中分別加入除去了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液；2）每個(gè)試管中分別加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸；3）每個(gè)試管中分別加入一種氨基酸；結(jié)果：只有在加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)多肽鏈實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：苯丙氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子是UUU上述方法只能破譯AAA是賴氨酸的密碼子，CCC是脯氨酸的密碼子，GGG是甘氨酸的密碼子，UUU是苯丙氨酸的密碼子，這只能確定4種氨基酸的遺傳密碼，那么密碼子中2種或3種堿基組合的情況怎么破譯呢？思考：材料4：1966年科學(xué)家霍拉納發(fā)明了一種新的RNA合成方法，通過這種方法合成的RNA可以是2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)堿基為單位的重復(fù)序列，例如:將A、C兩種核苷酸縮合為ACACACACAC……長鏈，以它作人工信使進(jìn)行蛋白質(zhì)合成，結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物是蘇氨酸和組氨酸的多聚體如何證明組氨酸和蘇氨酸的密碼子是ACA還是CAC呢？小組討論、大膽設(shè)想、制定方案、對(duì)比分析。說明蘇氨酸的密碼子可能是ACA，也可能是CAC；同樣，組氨酸的密碼子可能是CAC，也可能是ACA。材料4：1966年科學(xué)家霍拉納發(fā)明了一種新的RNA合成方法，通過這種方法合成的RNA可以是2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)堿基為單位的重復(fù)序列，例如:將A、C兩種核苷酸縮合為ACACACACAC……長鏈，以它作人工信使進(jìn)行蛋白質(zhì)合成，結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物是蘇氨酸和組氨酸的多聚體如何證明組氨酸和蘇氨酸的密碼子是ACA還是CAC呢？小組討論、大膽設(shè)想、制定方案、對(duì)比分析。說明蘇氨酸的密碼子可能是ACA，也可能是CAC；同樣，組氨酸的密碼子可能是CAC，也可能是ACA。方案：如合成（CAA）n長鏈，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，合成產(chǎn)物為谷氨酰胺、天冬酰胺和蘇氨酸的多聚體。結(jié)果：將科學(xué)家和自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，即可確定ACA是蘇氨酸的密碼子，CAC是組氨酸的密碼子。提示：設(shè)計(jì)新的核苷酸鏈，產(chǎn)物含有蘇氨酸或組氨酸遺傳密碼的特點(diǎn)觀察密碼子表，討論：1.在mRNA上兩個(gè)密碼子之間有無核苷酸隔開？2.一個(gè)氨基酸具有1個(gè)、2個(gè)還是2個(gè)以上的密碼子？3.將細(xì)菌的抗蟲基因?qū)朊藁?，控制合成了相?yīng)的蛋白質(zhì)，這說明什么？連續(xù)性簡并性通用性1、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(cè)出全部的遺傳密碼與氨基酸的對(duì)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(cè)定多肽鏈中氨基酸種類的方法練一練B1、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(cè)出全部的遺傳密碼與氨基酸的對(duì)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(cè)定多肽鏈中氨基酸種類的方法練一練BC2、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(gè)堿基對(duì)B．在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加二個(gè)堿基對(duì)C．在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加三個(gè)堿基對(duì)D．在相關(guān)的基因的堿基序列中刪除或增加四個(gè)堿基對(duì)3、最早提出3個(gè)堿基編碼一個(gè)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D1、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(cè)出全部的遺傳密碼與氨基酸的對(duì)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(cè)定多肽鏈中氨基酸種類的方法練一練B方案：如合成（CAA）n長鏈，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，合成產(chǎn)物為谷氨酰胺、天冬酰胺和蘇氨酸的多聚體。結(jié)果：將科學(xué)家和自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，即可確定ACA是蘇氨酸的密碼子，CAC是組氨酸的密碼子。提示：設(shè)計(jì)新的核苷酸鏈，產(chǎn)物含有蘇氨酸或組氨酸3.當(dāng)圖中的DNA的第三個(gè)堿基T后插入一個(gè)堿基A的話，如果密碼子是重疊的，這一改變將影響多少個(gè)氨基酸?插入2個(gè)、3個(gè)氨基酸呢?插入1個(gè)堿基，影響3個(gè)氨基酸，多肽比原正常多肽多1個(gè)氨基酸插入2個(gè)堿基，影響4個(gè)氨基酸，多肽比原正常多肽多2個(gè)氨基酸插入3個(gè)堿基，影響5個(gè)氨基酸，多肽比原正常多肽多3個(gè)氨基酸非重疊的方式閱讀重疊的方式閱讀一個(gè)密碼子由三個(gè)相連的堿基組成，那么三個(gè)相連堿基組成的密碼子中，每個(gè)堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？即重疊方式閱讀還是非重疊方式閱讀呢？1．請(qǐng)你將下面用莫爾斯密碼編寫的問題譯成英文，每個(gè)密碼子之間已用斜線分隔開?！ぃぁぁぁぃぃぃぃぃぃぃぃぃぃぃぃぃぁぁぃぃぁぃぃぃぃぃぁぃ疻herearegeneslocated2．請(qǐng)用莫爾斯密碼回答上面的問題。－··／－·／·－／（DNA）討論結(jié)果：理論上應(yīng)該是三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸實(shí)際上，1954年伽莫夫G.Gamor也是用數(shù)學(xué)的排列組合的方法在理論上作出推測(cè)的，并在《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(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。后來的實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一推測(cè)是完全正確的。3.當(dāng)圖中的DNA的第三個(gè)堿基T后插入一個(gè)堿基A的話，如果密碼子是重疊的，這一改變將影響多少個(gè)氨基酸?插入2個(gè)、3個(gè)氨基酸呢?插入1個(gè)堿基，影響3個(gè)氨基酸，多肽比原正常多肽多1個(gè)氨基酸插入2個(gè)堿基，影響4個(gè)氨基酸，多肽比原正常多肽多2個(gè)氨基酸插入3個(gè)堿基，影響5個(gè)氨基酸，多肽比原正常多肽多3個(gè)氨基酸非重疊的方式閱讀重疊的方式閱讀一個(gè)密碼子由三個(gè)相連的堿基組成，那么三個(gè)相連堿基組成的密碼子中，每個(gè)堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？即重疊方式閱讀還是非重疊方式閱讀呢？資料1：

蛋白質(zhì)的合成模板mRNA只有4種堿基，而組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，這四種堿基是怎么決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸的呢？

小組討論：你認(rèn)為一個(gè)氨基酸的編碼至少需要多少個(gè)堿基，4