3遺傳密碼的破譯教學(xué)設(shè)計(jì)教案

1、   教學(xué)準(zhǔn)備 1.   教學(xué)目標(biāo) 1.知識(shí)與技能（1）說(shuō)出遺傳密碼的閱讀方式。（2）說(shuō)出遺傳密碼的破譯過(guò)程，包括伽莫夫的三聯(lián)體推斷，克里克的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，尼倫伯格和馬太的蛋白質(zhì)的體外合成實(shí)驗(yàn)。2.過(guò)程與方法（1）感受和重溫科學(xué)家的思維歷程。（2）類(lèi)比的學(xué)習(xí)方法。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)（1）對(duì)科學(xué)家那種敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新的精神還有那種巧妙的構(gòu)思表達(dá)敬佩。（2）認(rèn)同遺傳密碼的破譯對(duì)生物學(xué)發(fā)展的重要意義。2.   教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)遺傳密碼的破譯過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生感受這種思維過(guò)程并產(chǎn)生與科學(xué)家的思維共鳴。教學(xué)難點(diǎn)1.克里克的T4噬菌體實(shí)驗(yàn)

2、。2.尼倫伯格和馬太設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)體外合成實(shí)驗(yàn)。3.   教學(xué)用具 多媒體4.   標(biāo)簽 生物,教案   教學(xué)過(guò)程 情境創(chuàng)設(shè)在第1節(jié)我們學(xué)習(xí)了有關(guān)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程，我們知道了核酸中的堿基序列就是遺傳信息，翻譯實(shí)際上就是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列，那堿基序列與氨基酸序列是如何對(duì)應(yīng)的呢？就是通過(guò)密碼子。（呈現(xiàn)密碼子表）現(xiàn)在大家已經(jīng)十分清楚了這些遺傳密碼，而當(dāng)時(shí)是經(jīng)過(guò)許多科學(xué)家艱辛的思考和探索，最后被幾個(gè)年輕人的富有創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)才破譯的，這個(gè)過(guò)程充滿(mǎn)了思維的智慧。那這些遺傳密碼是怎樣被破譯的呢？讓我們重新重溫一下這段

3、科學(xué)史，追尋科學(xué)家探索的足跡，對(duì)我們的思維會(huì)有好的啟迪作用的。師生互動(dòng)1.研究背景在孟德?tīng)栠z傳規(guī)律于1900年被再次證實(shí)之后，許多科學(xué)家投入到遺傳問(wèn)題的研究上來(lái)，試圖揭示基因的本質(zhì)和作用原理。1941年比德?tīng)枺℅.Beadle）和塔特姆（E.Tatum）的工作則強(qiáng)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(gè)基因一種酶的假說(shuō)。人們逐步地認(rèn)識(shí)到基因和蛋白質(zhì)的關(guān)系。“中心法則”提出后更為明確地指出了遺傳信息傳遞的方向，總體上來(lái)說(shuō)是從DNARNA蛋白質(zhì)。那DNA和蛋白質(zhì)之間究竟是什么關(guān)系？或者說(shuō)DNA是如何決定蛋白質(zhì)？這個(gè)有趣而深?yuàn)W的問(wèn)題在五十年代末就開(kāi)

4、始引起了一批研究者的極大興趣。1944年，理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命一書(shū)中就大膽地預(yù)言，染色體是由一些同分異構(gòu)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(rèn)為同分異構(gòu)單體可能作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個(gè)符號(hào)：“·”“”，通過(guò)排列組合來(lái)儲(chǔ)存遺傳信息。那什么是莫爾斯電碼呢？我們來(lái)看下面的資料：莫爾斯電碼，是由美國(guó)畫(huà)家和電報(bào)發(fā)明人莫爾斯于1838年發(fā)明的一套有“點(diǎn)”和“劃”構(gòu)成的系統(tǒng)，通過(guò)“點(diǎn)”和“劃”間隔的不同排列順序來(lái)表達(dá)不同的英文字母、數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。1844年在美國(guó)國(guó)會(huì)的財(cái)政支持下，莫爾斯開(kāi)設(shè)了從馬里蘭州的巴爾地摩到美國(guó)首都華盛頓的第一條使用“莫爾斯碼”通信

5、的電報(bào)線(xiàn)路，1851年，在歐洲國(guó)家有關(guān)方面的支持下，莫爾斯碼經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化，以后就一直成為國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)通信電碼。電報(bào)的發(fā)明、莫爾斯碼的使用改變了人類(lèi)社會(huì)的面貌。隨著社會(huì)的進(jìn)步、科學(xué)的發(fā)展，有更先進(jìn)的通信方式在等待著我們使用，但電報(bào)“莫爾斯”碼通信在業(yè)余無(wú)線(xiàn)電中占有重要的地位。國(guó)際電信聯(lián)盟制定的“無(wú)線(xiàn)電規(guī)則”中明確指出：任何人請(qǐng)求領(lǐng)取使用業(yè)余電臺(tái)設(shè)備執(zhí)照，都應(yīng)該證明其能夠準(zhǔn)確地用手發(fā)和用耳接收“莫爾斯”電碼信號(hào)組成的電文。雖然今天計(jì)算機(jī)技術(shù)給自動(dòng)或半自動(dòng)收發(fā)電報(bào)創(chuàng)造了條件，但每一位真正的愛(ài)好者仍必須并且也可以通過(guò)自我訓(xùn)練掌握人工收發(fā)報(bào)技術(shù)。莫爾斯電碼本身并無(wú)機(jī)密可言，它僅僅只是一種工具。·：

6、短音念作“滴（di）”：長(zhǎng)音念作“答（da）”請(qǐng)根據(jù)莫爾斯電碼表，將書(shū)本中問(wèn)題探討中的那段電文譯成英文。（學(xué)生：翻譯后是：where are genes located）你能用莫爾斯電碼來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題嗎？（學(xué)生：··/·/·基因位于DNA上）很好，我們通過(guò)莫爾斯電碼大致體驗(yàn)了“翻譯”的過(guò)程，無(wú)論從電文譯成英文還是從英文譯成電文都離不開(kāi)莫爾斯密碼表，而我們知道后來(lái)被確認(rèn)的蛋白質(zhì)的合成過(guò)程中也正是有類(lèi)似這樣的密碼子。而當(dāng)時(shí)遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是尚未明確的，十年后DNA雙螺旋模型才得以建立，在這樣的背景下能將遺傳信息設(shè)想成一種電碼式的遺傳密碼形式，實(shí)在是一種超越

7、時(shí)代的遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)。到1953年雙螺旋模型的建立，給予科學(xué)家們以很大的激勵(lì)。破譯遺傳密碼也就成了勢(shì)在必行的工作。要破譯一個(gè)未知的密碼，一般的思路就是比較編碼的信息，即密碼和相應(yīng)的譯文。對(duì)于遺傳密碼來(lái)說(shuō)最簡(jiǎn)單的破譯方法應(yīng)是將DNA順序或mRNA順序和多肽相比較。但和一般破譯密碼不同的是，遺傳信息的譯文蛋白質(zhì)的順序是已知的，未知的都是密碼。1954年Sanger用紙層析分析了胰島素的結(jié)構(gòu)后，對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸序列了解得越來(lái)越多。但是直到1965年前后經(jīng)歷了十年時(shí)間，多位科學(xué)家的執(zhí)著研究才破譯了密碼，其中最為重要的幾項(xiàng)工作其思路之新穎、方法之精巧都閃爍著科學(xué)的智慧之光。2.遺傳密碼的試拼與閱讀方式的探索1

8、954年科普作家伽莫夫G.Gamor對(duì)破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。他以著有奇異王國(guó)的湯姆金斯等優(yōu)秀的科學(xué)幻想作品而著稱(chēng)，具有豐富的想象力，但他不是一位實(shí)驗(yàn)科學(xué)家，所以只能從理論上來(lái)嘗試密碼的解讀。當(dāng)年，他在自然Nature雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出“氨基酸正好按DNA的螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)入各自的洞穴”。他設(shè)想：若一種堿基與一種氨基酸對(duì)應(yīng)的話(huà)，那么只可能產(chǎn)生4種氨基酸，而已知天然的氨基酸約有20種，因此不可由一個(gè)堿基編碼一種氨基酸。若2個(gè)堿基編碼一種氨基酸的話(huà)，4種堿基共有42=16種不同的排列組合，也不足以編碼20種氨基酸。因此他認(rèn)為3個(gè)堿基編碼一種氨基酸的就可以解決問(wèn)題。雖然4個(gè)堿基組

9、成三聯(lián)密碼，經(jīng)排列組合可產(chǎn)生43=64種不同形式，要比20種氨基酸大兩倍多。但若是四聯(lián)密碼，就會(huì)產(chǎn)生44=256種排列組合。相比之下只有三聯(lián)體（triplet）較為符合20種氨基酸。伽莫夫是用數(shù)學(xué)的排列組合的方法在理論上作出推測(cè)的，后來(lái)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一推測(cè)是完全正確的。接下來(lái)，人們不禁又要問(wèn)在三聯(lián)體中的每個(gè)堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀DNA序列會(huì)有什么不同呢？呈現(xiàn)圖片（課本P74“以重疊和非重疊方式閱讀DNA序列”），思考：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？（學(xué)生：將可能影響1個(gè)氨基酸）如果密碼子是重疊的，這一

10、改變又將影響多少個(gè)氨基酸？（學(xué)生：將可能影響3個(gè)氨基酸）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(huà)，如果密碼子是非重疊的，這一改變將影響多少個(gè)氨基酸？（學(xué)生：將會(huì)影響后面所有的氨基酸）如果插入兩個(gè)堿基呢？（學(xué)生：也會(huì)影響后面所有的氨基酸）如果插入3個(gè)堿基呢？（學(xué)生：將會(huì)在原氨基酸序列中多一個(gè)氨基酸）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(huà)，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？（學(xué)生：如果插入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）（學(xué)生：如果插入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）（學(xué)生：如果插入3個(gè)堿基，影

11、響5個(gè)氨基酸，多肽比原正常多肽多3個(gè)氨基酸）如果從效率上來(lái)考慮，你覺(jué)得哪種閱讀方式效率更高呢？伽莫夫也許是考慮到效率的問(wèn)題，認(rèn)為一個(gè)堿基可能被重復(fù)讀多次，也就是說(shuō)遺傳密碼的閱讀是完全重疊的，因此氨基酸數(shù)目和核苷酸數(shù)目存在著一對(duì)一的關(guān)系。這一假定非常簡(jiǎn)潔地解釋了核苷酸間距和多肽鏈上鄰接氨基酸的間距（0.36 nm）之間顯示了明顯的相關(guān)性。若真如此，重疊密碼對(duì)多肽鏈上氨基酸的序列就形成了一種限制。例如，具有完全重疊密碼的密碼子ATC，后面接著的密碼子一定是TC開(kāi)頭，那么相應(yīng)的氨基酸的順序也會(huì)受到限制。再者若是重疊密碼，那么任何一個(gè)堿基的突變都會(huì)影響到相連的3個(gè)重疊密碼子，即三個(gè)氨基酸都會(huì)發(fā)生改變，

12、但事實(shí)并非如此。1957年Brenner.S發(fā)表了一篇令人興奮的理論文章，他通過(guò)蛋白質(zhì)的氨基酸順序分析，發(fā)現(xiàn)不存在氨基酸的鄰位限制作用，從而否定了遺傳密碼重疊閱讀的可能性。同時(shí)人們也發(fā)現(xiàn)在鐮刀型細(xì)胞貧血的例子中，血紅蛋白中僅有一個(gè)氨基酸發(fā)生改變。說(shuō)明伽莫夫的后一推論是錯(cuò)誤的。這就是智者千慮，必有一失。很多著名的科學(xué)家也有過(guò)類(lèi)似的失誤。在資料較少的情況下，對(duì)未知的真理作出推斷，難免會(huì)發(fā)生偏差，但瑕不掩瑜，人們對(duì)他們的那種敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新的精神，巧妙的構(gòu)思仍敬佩不已。3.遺傳密碼子的驗(yàn)證（克里克的實(shí)驗(yàn)）三聯(lián)密碼是否真實(shí)存在呢？如果真實(shí)存在，那么共有64個(gè)密碼子，而氨基酸只有20種，那么多余的

13、44種有何用處呢？1957年克里克Crick等為了解釋這個(gè)問(wèn)題提出了一個(gè)設(shè)想。首先認(rèn)為如AAA，GGG，CCC，TTT這四個(gè)三聯(lián)體，分別由相同的堿基構(gòu)成，解讀的起始位置有可能發(fā)生差錯(cuò)，因此可能是“無(wú)義”密碼子。這樣余下的只有60個(gè)密碼子。接著他們又設(shè)想，例如ATT和GCA若分別編碼氨基酸a和b，若這兩個(gè)密碼子連續(xù)排列成ATTGCAATT在起讀時(shí)若發(fā)生錯(cuò)位就會(huì)產(chǎn)生TTG，TGC，CAA和AAT等順序就是錯(cuò)讀，這些錯(cuò)讀的重疊密碼也是無(wú)意義的，也就是說(shuō)一個(gè)順序有3種讀法，其中只有一種是有意義的，而其余的兩種都是無(wú)義密碼，這樣（60×1/3=20）有義密碼子只有20個(gè)，似乎是很圓滿(mǎn)地解釋了氨

14、基酸數(shù)目和密碼子總數(shù)之間的矛盾，但后來(lái)的實(shí)驗(yàn)證明，此設(shè)想也是重蹈Gemor的覆轍。直到1961年克里克Crick和Brenner.S等設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，有力地證實(shí)了三聯(lián)密碼的真實(shí)性。他們用T4噬菌體染色體上的一個(gè)基因通過(guò)用原黃素處理，可以使DNA脫落或插入單個(gè)堿基，插入叫“加字”突變，脫落叫“減字”突變，無(wú)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(jìn)行雜交來(lái)獲得加入或減少一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)的不同堿基數(shù)的系列突變。通過(guò)這樣的方法他們發(fā)現(xiàn)加入或減少一個(gè)和兩個(gè)堿基都會(huì)引起噬菌體突變，無(wú)法產(chǎn)生正常功能的蛋白，而加入或減少3個(gè)堿基時(shí)卻可以合成正常

15、功能的蛋白質(zhì)，為什么會(huì)這樣呢？我們結(jié)合課本P74上的有關(guān)句子中插入英語(yǔ)字母對(duì)語(yǔ)句產(chǎn)生的變化來(lái)理解，進(jìn)行類(lèi)比分析?？死锟擞脤?shí)驗(yàn)的結(jié)果證明每個(gè)密碼的確是由3個(gè)堿基組成的?？死锟藢?duì)遺傳密碼提出了4個(gè)特點(diǎn)：（1）3個(gè)堿基一組，編碼一個(gè)氨基酸。（2）密碼是不重疊的。（3）堿基的順序是從固定起點(diǎn)解讀的。（4）密碼是簡(jiǎn)并的，即某個(gè)特定的氨基酸可以由幾個(gè)堿基三聯(lián)體來(lái)編碼。否定了他們以前的解釋?zhuān)?4種密碼子中只有20種編碼，其余的44種都是無(wú)意的這一推測(cè)。從他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，如果以前的解釋是正確的話(huà)，那么任何移碼突變都將是無(wú)義突變，那么T4噬菌體突變體的那個(gè)區(qū)域應(yīng)當(dāng)很小，但其實(shí)不然，發(fā)生移碼仍可翻譯，只不過(guò)

16、肽鏈的順序發(fā)生很大的改變，而不是產(chǎn)生很短的肽鏈。4.遺傳密碼對(duì)應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)那如何找出64種密碼子到底對(duì)應(yīng)哪種氨基酸呢？在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）從事研究工作的青年科學(xué)家尼倫伯格M.W.Nirenberg在讀到第一篇發(fā)現(xiàn)mRNA的報(bào)道之后，就決定計(jì)劃建立一種無(wú)細(xì)胞反應(yīng)系統(tǒng)，來(lái)揭開(kāi)遺傳密碼之謎。他們的方法和思路與克里克的完全不同，他們采用的體外合成蛋白質(zhì)的技術(shù)（呈現(xiàn)書(shū)中蛋白質(zhì)體外合成的實(shí)驗(yàn)示意圖）：（1）去模板：用DNA酶處理細(xì)胞抽提物，使DNA降解，除去原有的細(xì)胞模板。在抽提物含有核糖體、ATP及各種氨基酸，除mRNA以外，是一個(gè)完整的翻譯系統(tǒng)。由于DNA被降解，所以不再轉(zhuǎn)錄新的mRNA，即

17、使原來(lái)殘留的mRNA因其半衰期很短，也很快會(huì)降解掉。（2）加入polyU：Nirenberg成功地破壞了翻譯系統(tǒng)中的內(nèi)源mRNA，這樣從理論上來(lái)說(shuō)若加入任何外源mRNA就可以按新的信息合成蛋白。他們采用了多核苷酸磷酸化酶，僅以尿苷二磷酸為底物，人工合成polyU。當(dāng)他們把人工合成的polyU加入這種無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)中代替天然的mRNA時(shí)，驚喜地發(fā)現(xiàn)果真合成了單一的多肽，即多聚苯丙氨酸，它的氨基酸殘基全是苯丙氨酸，這一結(jié)果不僅證實(shí)了無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)的成功，同時(shí)還表明UUU是苯丙氨酸的密碼子。這是第一個(gè)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(wú)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(lái)

18、了重大的成功！請(qǐng)問(wèn)為什么要去除細(xì)胞提取液中的DNA和mRNA？（學(xué)生：防止細(xì)胞原有的DNA和mRNA中的遺傳信息起作用干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果）如果你是尼倫伯格，你將如何設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，確保你的重大發(fā)現(xiàn)是正確的？（學(xué)生：在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的所有試管中加入成分均不變，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸）實(shí)驗(yàn)做到這里，你能想到其他的密碼如何破譯嗎？（學(xué)生：加入不同的人工合成的多聚核苷酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）很好，尼倫伯格也用同樣的方法分別加入polyA、polyC和polyG結(jié)果相應(yīng)地獲得了多聚賴(lài)氨酸、多聚脯氨酸和多聚甘氨酸。Nirenberg利用無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)體外合成蛋白質(zhì)不僅順利地破譯了4個(gè)密碼子，同時(shí)了證實(shí)了Crick等原先認(rèn)為AAA

19、，UUU，GGG，CCC是無(wú)義密碼子的推測(cè)是錯(cuò)誤的。在接下來(lái)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(gè)偉大的里程碑！為人類(lèi)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(dòng)作用。遺傳密碼的破譯、測(cè)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。教師精講我們注意整個(gè)破譯過(guò)程中科學(xué)家思維的變化，薛定諤是以富有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的大膽的想象來(lái)預(yù)測(cè)遺傳密碼的形式的，伽莫夫通過(guò)數(shù)學(xué)的排列組合的計(jì)算來(lái)推測(cè)密碼子是由三個(gè)堿基組成的，同時(shí)他也預(yù)測(cè)了密碼的閱讀方式，盡管智者千慮，必有一失，但巧妙

20、的構(gòu)思依然顯示了其睿智和創(chuàng)新?？死锟藙t是巧妙地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用原黃素處理噬菌體，使DNA脫落或插入單個(gè)堿基的方法從實(shí)驗(yàn)上證明了伽莫夫的三聯(lián)體密碼子的推測(cè)，由理論走向?qū)嶒?yàn)，為密碼子的破譯邁出重要的一步。而尼倫伯格的實(shí)驗(yàn)則更富有創(chuàng)新性，他建立巧妙的無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外蛋白質(zhì)合成，成功地破譯了第一個(gè)密碼子，隨后的方法不斷創(chuàng)新最終破譯了所有的密碼子。他的貢獻(xiàn)不僅僅在于對(duì)遺傳密碼的破譯，更重要的也在對(duì)生物研究方法上開(kāi)啟了新的思維方式。歸結(jié)起來(lái)，我們看到，敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新是科學(xué)家的重要素養(yǎng)，也正如尼倫伯格在1968年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)時(shí)說(shuō)過(guò)：一個(gè)善于捕捉細(xì)節(jié)的人才是能領(lǐng)略事物真諦的人。 

21、  課堂小結(jié) 本節(jié)的主要內(nèi)容是遺傳密碼的破譯過(guò)程。自從“一基因一酶”學(xué)說(shuō)建立（1941年）以后，人們逐步地認(rèn)識(shí)到基因和蛋白的關(guān)系?！爸行姆▌t”提出后更為明確地指出了遺傳信息傳遞的方向，總體上來(lái)說(shuō)是從DNARNA蛋白質(zhì)。那DNA和蛋白質(zhì)之間究竟是什么關(guān)系？或者說(shuō)DNA是如何決定蛋白質(zhì)？這個(gè)有趣而深?yuàn)W的問(wèn)題在20世紀(jì)50年代末就開(kāi)始引起了一批研究者的極大興趣。早在遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)尚未確定之前，1944年理論物理學(xué)家薛定諤發(fā)表的什么是生命一書(shū)中就大膽地預(yù)言，染色體是由一些同分異構(gòu)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(rèn)為同分異構(gòu)單體可能作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個(gè)符

22、號(hào)：“·”“”，通過(guò)排列組合來(lái)儲(chǔ)存遺傳信息。1954年科普作家伽莫夫G.Gamor對(duì)破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)，他用數(shù)學(xué)的方法推斷3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。但人們不禁要問(wèn)在三聯(lián)體中的每個(gè)堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？1957年Brenner.S發(fā)表理論文章，他通過(guò)蛋白質(zhì)的氨基酸順序分析，發(fā)現(xiàn)不存在氨基酸的鄰位限制作用，從而在理論上否定了遺傳密碼重疊閱讀的可能性。而克里克在1961年第一個(gè)用T4噬菌體實(shí)驗(yàn)證明了遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。同一年尼倫伯格和馬太利用無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外重組破譯了第一個(gè)遺傳密碼。后來(lái)尼倫伯格和他的小組采用了一把鑰匙開(kāi)一把鎖的思路，一舉破譯了全部的密碼。&

23、#160;   課后習(xí)題 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兩個(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)解析：此題考查基因中堿基數(shù)量發(fā)生突變時(shí)對(duì)合成蛋白質(zhì)的影響，當(dāng)插入1、2的倍數(shù)個(gè)堿基時(shí)，都會(huì)對(duì)后面的所有的氨基酸有影響。當(dāng)插入3個(gè)堿基時(shí)，則可能對(duì)部分氨基酸有影響，所以C是最可能合成具有正常功能蛋白質(zhì)。答案：C2.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