第3节　遗传密码的破译（选学）

4.3遗传密码的破译(选学)时间： 作者： 审批：【学习目标】1.知识目标：(1) 说出遗传密码的阅读方式。(2)说出遗传密码的破译过程，包括伽莫夫的三联体推断，克里克的实验证据，尼伦伯格和马太的蛋白质的体外合成实验2.能力目标：（1）从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关系训练学生科学推理能力 （2）通过再现科学史培养学生实验设计与科学探究能力 （3）通过总结遗传密码的特点训练学生对比分析、归纳总结能力 3.情感目标：(1)对科学家那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神还有那种巧妙的构思表达敬佩。(2)认同遗传密码的破译对生物学发展的重要意义。【课前预学】一、遗传密码的阅读方式1_的阅读方式：以3个碱基决定1个氨基酸，依次阅读。2_的阅读方式：同一个碱基，被不同的遗传密码重复读取，解读出不同的含义。二、克里克的实验证据1克里克以T4噬菌体为实验材料。2实验发现(1)在相关的碱基序列中增加或删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质。(2)增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质。(3)增加或删除三个碱基时，合成了具有正常功能的蛋白质。3实验证明：遗传密码从一个固定的起点开始，以_的方式阅读，编码之间没有分隔符。三、遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太采用_方法：在每支试管中预先加入ATP、游离的氨基酸、酶和核糖体等，再加入当时并不清楚是否带有遗传信息的_。实验过程设计得非常巧妙，实验结果更令人兴奋。在加入多聚尿嘧啶核苷酸和苯丙氨酸的试管中产生了一些多肽。他们成为世界上破译第一个遗传密码的人。通过艰辛的实验，1967年科学家终于破译了全部遗传密码。尼伦伯格等的研究表明，在全部64个密码子中有61个密码子负责20种氨基酸的编码，其中AUG不仅编码甲硫氨酸，同时也是真核细胞唯一的起始密码子；有3个是终止密码子(UAA、UAC、UGA)，不编码任何氨基酸。尼伦伯格等因破译遗传密码而荣获1968年的诺贝尔生理学或医学奖。四、遗传密码的特点1不间断性：mRNA的三联体密码是连续排列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。所以，若在某基因编码区的DNA序列或其mRNA中间插入或删除12个核苷酸，则其后的三联体组合方式都会改变，不能合成正常的蛋白质，这样的突变亦称移码突变，对微生物常有致死作用。2不重叠性：对于特定的三联体密码而言，其中的每个核苷酸都具有不重叠性。例如，如果RNA分子UCAGACUGC的密码解读顺序为：UCA、GAC、UGC，则它不可以同时解读为UCA、CAG、AGA、GAC。不重叠性使密码解读简单而准确无误。并且，当一个核苷酸被异常核苷酸取代时，不会在肽链中影响到多个氨基酸。不过，在大肠杆菌噬菌体基因组中，确有部分遗传密码是重叠使用的，这可以看作是一种例外现象。3简并性：绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，这一现象称做简并性，编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。由于简并性，某些DNA碱基变化不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变，这对维持物种的稳定性有重要意义。4通用性：除线粒体的个别密码外，生物界通用一套遗传密码，细菌、动物和植物等不同物种之间，蛋白质合成机制及其mRNA都是可以互换的。例如，真核生物的基因可以在原核生物中表达，反之亦然。起始密码子与终止密码子