第3节　遗传密码的破译（选学）.ppt

遗传密码的破译 高中生物人教版必修二 重庆市两江育才中学毛述权 Wherearegeneslocated 第3节遗传密码的破译 1 什么是遗传密码 2 碱基序列和氨基酸的对应关系如何 3 遗传密码的阅读方式是什么 4 运用什么方法可以破译遗传密码 研究内容 研究的背景 中心法则 提出后更为明确地指出了遗传信息传递的方向 总体上来说是从DNA RNA 蛋白质 那DNA和蛋白质之间究竟是什么关系 或者说DNA是如何决定蛋白质 这个有趣而深奥的问题在上个世纪五十年代末就开始引起了一批研究者的极大兴趣 问题探讨 我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息 翻译实际上就是将RNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列 那么碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢 中心法则 DNA RNA 蛋白质 资料1 mRNA只有4种碱基 A G C U mRNA的碱基序列就是遗传信息 而组成蛋白质的氨基酸有20种 这四种碱基是怎么决定蛋白质的20种氨基酸的呢 如果1个碱基序列决定一种氨基酸呢 如果2个相邻序列碱基决定一种氨基酸呢 如果3个相邻序列碱基决定一种氨基酸呢 分组讨论 你认为应该由多少个碱基序列编码一个氨基酸 4种碱基才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸 一 从数学角度认识碱基序列与氨基酸的对应关系 二 遗传密码的破译过程 学生活动 阅读教材P73 P75内容 哪位科学家首次提出了遗传密码 哪位科学家证实了遗传密码 哪位科学家破译了遗传密码 伽莫夫 克里克 尼伦伯格 马太 遗传密码的试拼与阅读方式的探索 1954年科普作家伽莫夫G Gamor对破译密码首先提出了挑战 当年 他在 自然Nature 杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章 指出三个连续碱基编码一个氨基酸 遗传密码 遗传密码的试拼与阅读方式的探索 接下来 人们不禁又要问在三联体中的每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢 以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢 遗传密码的试拼与阅读方式的探索 非重叠的阅读方式 GGTTCGCACGCT GGTTCGCACGCT 重叠的阅读方式 GGTTCGCACGCT 思考 当图中DNA的第三个碱基 T 发生改变时 如果密码是非重叠的 这一改变将影响 个氨基酸 如果是重叠的又将影响 个氨基酸 1 3 在图中DNA的第三个碱基 T 后插入一个碱基A 如果密码是非重叠的 这一改变将影响 个氨基酸 如果密码是重叠的 又将影响 个氨基酸 3 3 遗传密码子的验证 克里克的实验 1961年 克里克对T4噬菌体DNA上的一个基因进行处理 使DNA增加或减少碱基 通过这样的方法他们发现加入或减少1个和2个碱基都会引起噬菌体突变 无法产生正常功能的蛋白质 而加入或减少3个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质 为什么会这样呢 这只能解释为 遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸 请比较分析下图 插入 个碱基对原有氨基酸序列影响最小 GGTTCGCACGCTTTGAGC 插一个碱基 GGTATCGCACGCTTTGAGC 插二个碱基 GGTAATCGCACGCTTTGAGC 插三个碱基 GGTAAATCGCACGCTTTGAGC 3 进一步分析上图 减少 个碱基对原有氨基酸序列影响最小 3 克里克是第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家 这个实验还同时表明 遗传密码从一个固定的起点开始 以非重叠的方式阅读 编码之间没有分隔符 遗传密码对应规则的发现 1961 1962年 尼伦伯格 M W Nirenberg 1927 和马太 H Matthaei 的实验 遗传密码对应规则的发现 这一结果不仅证实了无细胞系统的成功 同时还表明UUU是苯丙氨酸的密码子 这是第一个遗传密码子被破译 尼伦伯格的实验巧妙之处在于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质 他这富有创新的实验方法为他带来了重大的成功 遗传密码对应规则的发现 在接下来的六七年里 科学家沿着体外合成蛋白质的思路 不断地改进实验方法 破译出了全部的密码子 并编制出了密码子表 这项工作成为生物学史上的一个伟大的里程碑 为人类探索和提示生命的本质的研究向前迈进一大步 为后面分子遗传生物学的发展有着重要的推动作用 归结起来 我们看到 敏锐 大胆 睿智和创新是科学家的重要素养 也正如尼伦伯格在1968年诺贝尔生理学或医学奖获奖时说的 一个善于捕捉细节的人才是能领略事物真谛的人 小结 1 1954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸 2 1961年克里克第一个用T4噬菌体实验证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸 3 1961年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外合成破译了第一个遗传密码 4 1969年科学家们破译了全部的密码 练习 C 1 在下列基因的改变中 合成出具有正常功能蛋白质的可能性最大的是 A 在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基对B 在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基对C 在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对D 在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对 2 最早提出3个碱基编码一个氨基酸的科学家和首次用实验的方法加以证明的科学家分别是 A 克里克 伽莫夫B 克里克 沃森式化C 摩尔根 尼伦伯格D 伽莫夫 克里克 练习 D 练习 B 3 采用蛋白质体外合成的技术揭示遗传密码实验中 改变下列哪项操作 即可测出全部的遗传密码与氨基酸的对应规则 A 无DNA和mRNA细胞的提取液B 人工合成的多聚核苷酸C 加入的氨基酸种类和数量D 测定多肽链中氨基酸种类的方法 课后作业 1 遗传密码