《遺傳密碼的破譯》 教學PPT課件【人教版高中生物必修2】

第四章·第三節(jié)遺傳密碼的破譯Wherearegeneslocated？激趣導學1.遺傳密碼是如何破譯的？2.遺傳密碼有哪些特點？目標導學一、遺傳密碼的閱讀方式二、克里克的實驗證據(jù)三、遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)四、遺傳密碼的特點導思點撥1954年科普作家伽莫夫G.Gamor對破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。他以著有《奇異王國的湯姆金斯》等優(yōu)秀的科學幻想作品而著稱，具有豐富的想象力，但他不是一位實驗科學家，所以只能從理論上來嘗試密碼的解讀。當年，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，指出三個堿基編碼一個氨基酸。伽莫夫G.Gamor資料分析1953年，伽莫夫：3個堿基編碼1個氨基酸物理學家伽莫夫資料分析1、非重疊的方式閱讀2、重疊的方式閱讀一、遺傳密碼的閱讀方式

新課講授mRNA…CCAAGCGUGCGA…翻譯多肽鏈脯氨酸非重疊閱讀重疊閱讀基因的片段…GGTTCGCACGCT…基因的片段…GGTTCGCACGCT…mRNA…CCAAGCGUGCGA…翻譯多肽鏈脯氨酸轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄……新課講授以非重疊方式閱讀可編碼

個氨基酸，以重疊方式閱讀可編碼

個氨基酸。410新課講授思考：遺傳密碼以哪種方式進行閱讀呢？基因的片段…GGTTCGCACGCT……GGTACGCACGCT…非重疊閱讀:當改變1個堿基對,將影響1個氨基酸重疊閱讀:當改變1個堿基對,將影響3個氨基酸zxxk改變1個堿基新課講授基因的片段

…GGTTCGCACGCT…插入1個堿基：…GGTATCGCACGCT…插入2個堿基：…GGTAATCGCACGCT…插入3個堿基：…GGTAAATCGCACGCT…非重疊閱讀:當插入1個堿基,將影響插入部位后面所有的氨基酸當插入2個堿基,將影響插入部位后面所有的氨基酸當插入3個堿基,將會在原氨基酸序列中多一個氨基酸新課講授基因的片段

…GGTTCGCACGCT…插入1個堿基：…GGTATCGCACGCT…插入2個堿基：…GGTAATCGCACGCT…插入3個堿基：…GGTAAATCGCACGCT…重疊閱讀:

當插入1個堿基,將影響3個氨基酸當插入2個堿基,將影響4個氨基酸當插入3個堿基,將會在5個氨基酸新課講授二、克里克的實驗證據(jù)克里克發(fā)現(xiàn)：增加/刪除1個或2個堿基，不能產(chǎn)生功能正常的蛋白質(zhì)；但增加/刪除3個堿基，可以產(chǎn)生功能正常的蛋白質(zhì)。遺傳密碼中是由3個堿基編碼1個氨基酸。還同時表明:遺傳密碼從一個固定的起點開始,以非重疊的方式閱讀,編碼之間沒有分隔符。這表明：1961克里克以T4噬菌體為材料新課講授如何確定64個密碼子分別對應哪種氨基酸呢？？新課講授尼倫伯格(M.W.Nirenberg,1927～)尼倫伯格受聘為北大名譽教授新課講授三、遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)尼倫伯格和馬太各管加多聚尿嘧啶核苷酸②每管加入除去DNA和mRNA的細胞提取液①每支試管各加一種氨基酸③每管加入多聚尿嘧啶核糖核苷酸（…UUUUUUUUUUUUU…）結(jié)果：加苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多肽鏈結(jié)論：苯丙氨酸對應的密碼子是UUU新課講授新課講授思考：1、上述實驗中為什么要除去細胞提取液中的DNA和mRA？細胞中原有的mRNA會作為合成蛋白質(zhì)的模板干擾實驗結(jié)果；細胞中原有的DNA可能作為mRNA合成的模板，而新合成的mRNA也會干擾實驗的結(jié)果，因此要除去。2、如果你是尼倫伯格或馬太，你將如何設計對照組的實驗，確保你的重大發(fā)現(xiàn)得到同行的認可？作為對照實驗的試管中，除不加入多聚尿嘧啶核苷酸外，其它所有成分都與實驗組的試管相同。新課講授我們注意整個破譯過程中科學家思維的變化，伽莫夫通過數(shù)學的排列組合的計算來推測密碼子是由三個堿基組成的，克里克則是巧妙地設計實驗，使DNA增加或減少堿基的方法從實驗上證明了伽莫夫的三聯(lián)體密碼子的推測，由理論走向?qū)嶒?，為密碼子的破譯邁出重要的一步。而尼倫伯格的實驗則更富有創(chuàng)新性，他建立巧妙的無細胞系統(tǒng)進行體外蛋白質(zhì)合成，成功地破譯了第一個密碼子，隨后的方法不斷創(chuàng)新最終破譯了所有的密碼子。他的貢獻不僅僅在于對遺傳密碼的破譯，更重要的也在對生物研究方法上開啟了新的思維方式。新課講授歸結(jié)起來，我們看到，敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新是科學家的重要素養(yǎng)，也正如尼倫伯格在1968年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獲獎時說的：一個善于捕捉細節(jié)的人才是能領略事物真諦的人。新課講授比較克里克與尼倫柏格所采用的實驗方法，想一想這兩種方法的主要思路有什么樣的不同?

設問尋疑克里克的T4噬菌體實驗尼倫伯格體外蛋白質(zhì)合成實驗主要思路通過研究堿基的改變對蛋白質(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。前提找到使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提供條件優(yōu)勢不需要理解蛋白質(zhì)合成過程，就能作出推斷密碼子的總體特征?？焖伲苯硬蛔阕C據(jù)相對間接，工作量較大。需要首先了解細胞中蛋白質(zhì)合成所需的條件。設問尋疑C1、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診斷反饋B2、采用蛋白質(zhì)體外合成的技術(shù)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（）A．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(shù)量D．測定多肽鏈中氨基酸種類的方法診斷反饋3.在遺傳密碼子的閱讀方式驗證實驗中，克里克沒有證明的是（）。A.3個堿基決定一個氨基酸B.遺傳密碼從一個固定起點開始，無間隔C.遺傳密碼以非重疊的方式閱讀D.遺傳密碼與氨基酸之間的對應關(guān)系D診斷反饋4.尼倫伯格和馬太采用蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)進行的實驗沒有說明（）。A.多聚尿嘧啶核苷酸導致了多聚苯丙氨酸的合成B.尿嘧啶的堿基序列編碼由苯丙氨酸組成的肽鏈C.結(jié)合克里克的研究成果，得出與苯丙氨酸對應的密碼子是UUUD.細胞提取液中的遺傳信息控制合成了多聚苯丙氨酸的肽鏈D診斷反饋1、不間斷性mRNA的三聯(lián)體密碼是連續(xù)排列的，相鄰密碼之間無核苷酸間隔。所以若在某基因編碼區(qū)(能指導蛋白質(zhì)合成的區(qū)域)的DNA序列或mRNA中間插入或刪除1~2個核苷酸,則其后的三聯(lián)體組合方式都會改變,不能合成正常的蛋白質(zhì).2、不重疊性

對于特定的三聯(lián)體密碼而言，其中的每個核苷酸都具有不重疊性。例如如果RNA分子UCAGACUGC的密碼解讀順序為:UCA、GAC、UGC,則它不可以同時解讀為:UCA、CAG、AGA、GAC……等.不重疊性使密碼解讀簡單而準確無誤.并且,當一個核苷酸被異常核苷酸取代時,不會在肽鏈中影響到多個氨基酸.遺傳密碼子的性質(zhì)拓展延伸3、簡并性

絕大多數(shù)氨基酸具有2個以上不同的密碼子，這一現(xiàn)象稱做簡并性，編瑪相同氨基酸的密碼子稱同義密碼子。由于兼并性,某些DNA堿基變化不會引起相應蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變。4、通用性

除線粒體的個別密碼外，生物界通用一套遺傳密碼，細菌、動物