第3节　遗传密码的破译（选学） (2).doc

4.3 遗传密码的破译（选学）预习案（课前自主学习）知识梳理1、遗传密码的阅读方式1954年科普作家伽莫夫对破译遗传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 个碱基编码一个氨基酸。但是，3个碱基决定1个氨基酸，在这三个碱基中的每个碱基是只读一次还是重复阅读呢？以重叠方式和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？2.克里克的实验证据克里克以 为实验材料，研究其中某个基因的 对 的影响。克里克发现，在相关碱基序列中增加或者删除 碱基，都不能产生正常功能的蛋白质；而当增加或者删除_个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。克里克是第一个用实验证明遗传密码中_的科学家。其实验表明：遗传密码从_开始，以 的方式阅读，编码之间 分隔符。3.遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太采用了 技术。他们在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入 的细胞提取液，以及人工合成的 ，结果加入了苯丙氨酸的试管中出现了_实验结果说明： 导致了多聚苯丙氨酸的合成。结合克里克得出的_ 的实验结论，结果说明与苯丙氨酸对应的密码子应该是 。我的收获：我的疑惑：探究案（课中小组合作探究）探究一 克里克的实验证据阅读课本74页图4-10，讨论下列问题：1. 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，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？2.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，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入2个、3个碱基呢？探究二 遗传密码规则的发现1.阅读教材75页“遗传密码对应规则的发现”，思考并讨论：实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是什么？尼伦伯格和马太的实验中为什么要除去细胞提取液中的DNA和mRNA？如果你是尼伦伯格或马太，你将如何设计对照组的实验，确保你的重大发现得到同行的认可？尼伦伯格和马太的实验巧妙之处是什么？要想知道更多氨基酸的密码子，你如何改变上述实验？2.比较克里克和尼伦伯格所采用的实验方法，这两种方法各有哪些优势和不足？总结整理1.请你构建本节知识框架图 训练案（当堂检测）1.下列哪位科学家第一个用实验证明遗传密码中每相邻三个碱基编码一个氨基酸（ ）A伽莫夫 B克里克 C尼伦伯格 D马太2.在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则（ ）A不能转录 B在转录时造成插入点以前的遗传密码改变C不能翻译 D在转录时造成插入点以后的遗传密码改变3.A、C、G各表示核酸的一个基本单位,则“ACG”表示的一定不是（ ）A基因 B密码子 C反密码子 D遗传信息4.如果DNA分子模板链上的TAA变成了TAC，那么相应的遗传密码将会（ ）A由AUU变为AUG B由UUA变为UAC C由AUG变为AUU D由UAA变为UAC5.已知某tRNA一端的三个碱基序列是GAU，它转运的是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是下面哪个碱基序列转录来的（ ）AGAT BGAU CCUA DCTA 6.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.在相关的基因的的碱基序列中增加或删除一个碱基对B.在相关的基因的的碱基序列中增加或删除两个碱基对C.在相关的基因的的碱基序列中增加或删除三个碱基对D.在相关的基因的的碱基序列中增加或删除四个碱基对7.采用蛋白质体外合成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的细胞提取液 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8.继克里克的实验后，又有科学家用C、U两种碱基相同排列的mRNA为模版，检验一个密码子是否含有三个碱基。如果密码子是连续翻译的：假如一个密码子中含有两个或四个碱基，则该RNA指导合成的多肽中应由 种氨基酸组成。假如一个密码子中含有三个碱基，则该RNA指导合成的多肽链中应由 种氨基酸组成。9.下表是Khorana为破译密码子进行的实验结果。他用人工合成的mRNA，在细胞外的转译系统中合成多肽，然后分析合成的多肽中氨基酸的组成。请分析后回答：说明：表中（UC）n表示UCUCUCUCUCUCUC这样的重复mRNA顺序。细胞外的转译系统中除加入全套必要的酶系统、tRNA、人工合成的mRNA和 种氨基酸外，还需提供 和 。通过分析实验中可能出现的密码子以及生成的多肽中氨基酸的组成的比较，得出下列氨基酸的密码子：亮氨酸 、 ；丝氨酸 ；苯丙氨酸 。参考答案 预习案（课前自主学习）知识梳理1. 32.T4噬菌体，碱基增加或减少，其所编码的蛋白质，一个或两个，三个，能产生正常功能的蛋白质，三个碱基编码一个氨基酸，一个固定的起点，非重叠的方式，没有分割符。3.蛋白质的体外合成技术，除去了DNA和mRNA的细胞提取液，RNA多聚尿嘧啶核苷酸，多聚苯丙氨酸的肽链，RNA多聚尿嘧啶核苷酸，3个碱基决定1个氨基酸，UUU。探究案（课中小组合作探究）探究一1. 1个 、3个 2.提示：先写出改变后的碱基序列，再按照非重叠阅读的方式和重叠阅读的方式分别写出其对应的氨基酸序列，分别与原序列编码的氨基酸序列进行比较就可得出答案。探究二 1.作为模板mRNA直接控制蛋白质（多肽）的合成。细胞中原有的mRNA会作为合成蛋白在的模板干扰实验结果，细胞中原有的DNA可能作为mRNA合成的模板，而新合成的mRNA也会干扰实验结果，因此需要除去细胞提取液中的DNA和mRNA。作为对照实验的试管中，所有成分都与实验组的试管相同，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸。尼伦伯格和马太的实验设计思路与克里克完全不同。他们的思路跳出了生物学的限制，通过生物化学手段，他们成功的建立了体外蛋白质合成系统，发现了一个特定的遗传密码所对应的特定的氨基酸。依次用不同种类的多聚核糖核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸。2.克里克通过研究碱基的改变对蛋白质合成的影响推断遗传密码的性质，这种方法不需要理解蛋白质合成的过程，就能推断出密码子的总体特征，但是证据相对间接，并且工作量大。尼伦伯格通过建立蛋白