遗传密码的破译ppt课件

1、第第3 3节节 遗传密码的破译遗传密码的破译 问题导入问题导入 mRNA是怎样把其中的碱基序列转化为蛋白质中相应氨基酸陈列次序的？ mRNA的碱基与氨基酸之间是如何对应的？从数学角度从数学角度认识碱基与认识碱基与氨基酸的对氨基酸的对应关系应关系资料资料1 1：mRNAmRNA只需只需4 4种碱基，而组成蛋白种碱基，而组成蛋白质的氨基酸有质的氨基酸有2020种，这四种碱基是怎样种，这四种碱基是怎样决议蛋白质的决议蛋白质的2020种氨基酸的呢？假设种氨基酸的呢？假设1 1个个碱基决议一个氨基酸，那么碱基决议一个氨基酸，那么4 4种碱基只能种碱基只能决议决议4 4种氨基酸，显然这种组合是不够的。种氨

2、基酸，显然这种组合是不够的。想一想：想一想：假设假设2 2个相邻碱基决议一种氨基酸呢？个相邻碱基决议一种氨基酸呢？假设假设3 3个相邻碱基决议一种氨基酸呢？个相邻碱基决议一种氨基酸呢？由此分析他以为应该由多少个碱基编由此分析他以为应该由多少个碱基编码一个氨基酸，码一个氨基酸，4 4种碱基才足以组合出构种碱基才足以组合出构成蛋白质的成蛋白质的2020种氨基酸？种氨基酸？ 分析资料分析资料得出结论得出结论结论：实际上应该是三个碱基结论：实际上应该是三个碱基决议一个氨基酸决议一个氨基酸这也是伽莫夫在破译遗传密码这也是伽莫夫在破译遗传密码的探求中提出的想象。的探求中提出的想象。上述结论仅为数学推理，如

3、何经上述结论仅为数学推理，如何经过实验证明呢？过实验证明呢？资料资料2 2：19611961年，年，DNADNA分子构造的发分子构造的发现者克里克研讨阐明：在现者克里克研讨阐明：在T4T4噬菌体噬菌体的相关碱基序列中添加或者删除一的相关碱基序列中添加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；添加或删除两个碱基，也不能质；添加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当产生正常功能的蛋白质；但是，当添加或者删除三个碱基时，却合成添加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。了具有正常功能的蛋白质。 19611961年克年克里克的里克的T4T4噬菌体

4、实噬菌体实验验 为什么会产生这样的结果？为什么会产生这样的结果？类比推理类比推理THE FAT CAT ATE THE BIG RAT试着插入或删去其中的一个、两个、三试着插入或删去其中的一个、两个、三个字母，看后面的语意会有什么变化？个字母，看后面的语意会有什么变化？只需插入或删去其中的三个字母，后面只需插入或删去其中的三个字母，后面的语意才不变。缘由是三个字母组成一的语意才不变。缘由是三个字母组成一个单词。个单词。类比推理即可得知：类比推理即可得知：“出现上述景象的缘出现上述景象的缘由是，信使由是，信使RNA上的每三个相邻碱基决上的每三个相邻碱基决议一个氨基酸。议一个氨基酸。提示：提示：把

5、句中的单把句中的单词看作决议词看作决议一个氨基酸一个氨基酸的密码子的密码子 遗传密码的总体特征 不延续性：不延续性：mRNA的三联体密码是延续的三联体密码是延续陈列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。陈列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。所以，在相关碱基序列中添加或删除所以，在相关碱基序列中添加或删除12个核苷酸，那么其后的三联体组合方式个核苷酸，那么其后的三联体组合方式都会改动，不能合成正常的蛋白质。都会改动，不能合成正常的蛋白质。不重叠性：不重叠性使密码解读简单而不重叠性：不重叠性使密码解读简单而准确无误。当一个核苷酸被异常核苷酸准确无误。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取

6、代时，不会在肽链中影响到多个氨基酸。酸。克里克的实验虽然阐明了遗传密码的总克里克的实验虽然阐明了遗传密码的总体特征，但是，却无法阐明由体特征，但是，却无法阐明由3个碱基个碱基陈列成的陈列成的1个密码对应的终究是哪一个个密码对应的终究是哪一个氨基酸。氨基酸。密码如何密码如何与氨基酸与氨基酸的对应？的对应？资料资料3：1961年，尼伦伯格和马太利用大年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用人工合成的用人工合成的RNA在试管里合成多肽链在试管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等合成蛋的实验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。利用这

7、个实验系白质所需的各种成分。利用这个实验系统，尼伦伯格和马太设计了一个巧妙的统，尼伦伯格和马太设计了一个巧妙的实验，破译了第一个遗传密码，即实验，破译了第一个遗传密码，即UUU是编码苯丙氨酸的密码子。是编码苯丙氨酸的密码子。假设是他，如何设计实验？假设是他，如何设计实验？提示：实验提供有多个试管和提示：实验提供有多个试管和2020种氨基酸溶液。种氨基酸溶液。19611961年，尼年，尼伦伯格和马伦伯格和马太的大肠杆太的大肠杆菌实验菌实验 19611961年，尼年，尼伦伯格和马伦伯格和马太的大肠杆太的大肠杆菌实验菌实验 实验方案设计过程面临实验方案设计过程面临3个问题：个问题：合成怎样的合成怎样

8、的RNA作为模板？作为模板？需求一组还是多组实验？需求一组还是多组实验？氨基酸怎样参与？氨基酸怎样参与？实验思绪：实验思绪：用单核苷酸人工合成用单核苷酸人工合成RNARNA多聚尿嘧啶核多聚尿嘧啶核苷酸，分多个实验组，分别参与不同苷酸，分多个实验组，分别参与不同的氨基酸，检测哪组中出现了多肽链即的氨基酸，检测哪组中出现了多肽链即可破译可破译UUUUUU。19611961年，尼年，尼伦伯格和马伦伯格和马太的大肠杆太的大肠杆菌实验菌实验 尼伦伯格和马太在每个试管中分别参与一尼伦伯格和马太在每个试管中分别参与一种氨基酸，再参与除去了种氨基酸，再参与除去了DNADNA和和mRNAmRNA的细胞的细胞提取

9、液，以及人工合成的提取液，以及人工合成的RNARNA多聚尿嘧啶核多聚尿嘧啶核苷酸，结果参与了苯丙氨酸的试管中出现苷酸，结果参与了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。了多聚苯丙氨酸的肽链。为什么要除为什么要除去细胞提取去细胞提取液中的液中的DNADNA和和mRNAmRNA？上述方法只能破译出上述方法只能破译出AAA是赖氨是赖氨酸的密码子，酸的密码子，CCC是脯氨酸的密是脯氨酸的密码子，码子，GGG是甘氨酸的密码子，是甘氨酸的密码子，UUU是苯丙氨酸的密码子。是苯丙氨酸的密码子。也就是说只能确定也就是说只能确定4种氨基酸的种氨基酸的遗传密码，那么其他氨基酸的密遗传密码，那么其他氨基酸的密码呢

10、？码呢？资料资料4：1966年科学家霍拉纳发明了一种年科学家霍拉纳发明了一种新的新的RNA合成方法，经过这种方法合成的合成方法，经过这种方法合成的RNA可以是可以是2个、个、3个或个或4个碱基为单位的个碱基为单位的反复序列，例如反复序列，例如:将将A、C两种核苷酸缩合两种核苷酸缩合为为ACACACACAC长链，以它作人工长链，以它作人工信使进展蛋白质合成，结果发现产物是苏信使进展蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和组氨酸的多聚体，阐明苏氨酸的密氨酸和组氨酸的多聚体，阐明苏氨酸的密码子能够是码子能够是ACA，也能够是，也能够是CAC；同样，；同样，组氨酸的密码子能够是组氨酸的密码子能够是CAC，也

11、能够是，也能够是ACA。19661966年，霍年，霍拉纳的拉纳的RNARNA反复序列翻反复序列翻译实验译实验 如何证明组氨酸和苏氨酸的密码子是如何证明组氨酸和苏氨酸的密码子是ACAACA还是还是CACCAC呢？呢？提示：参考霍拉纳的设计方法。提示：参考霍拉纳的设计方法。19661966年，霍年，霍拉纳的拉纳的RNARNA反复序列翻反复序列翻译实验译实验 方案：如合成方案：如合成CAAn长链，反复长链，反复上述实验，合成产物为谷氨酰胺、天上述实验，合成产物为谷氨酰胺、天冬酰胺和苏氨酸的多聚体。冬酰胺和苏氨酸的多聚体。将科学家和本人的实验结果对比分析，将科学家和本人的实验结果对比分析，即可确定即可

12、确定ACA是苏氨酸的密码子，是苏氨酸的密码子，CAC是组氨酸的密码子。是组氨酸的密码子。想象：再用类似的方法合成含有苏想象：再用类似的方法合成含有苏氨酸或组氨酸的多聚体，假设其模氨酸或组氨酸的多聚体，假设其模板板RNA上有上有ACA或或CAC，即可确定。，即可确定。运用此类方法就可以破译其他氨运用此类方法就可以破译其他氨基酸的遗传密码。基酸的遗传密码。密码子表密码子表请仔细阅读密码子表，分析回答以下问请仔细阅读密码子表，分析回答以下问题，总结遗传密码的特点。题，总结遗传密码的特点。 分析问题总结遗传密码的特点 1 1、在、在mRNAmRNA上两个密码子之间有无核苷酸上两个密码子之间有无核苷酸隔开？隔开？2 2、一