第3节　遗传密码的破译（选学） (3)

1、第四章基因的表达,第三节 遗传密码的破译, / / / /,Where are genes located,/,DNA,问题探讨, : 短音 念作滴（di） : 长音 念作答（da）,莫尔斯电报,我们知道翻译实质上就是将mRNA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？,伽莫夫G.Gamov首次提出三个碱基编码一个氨基酸的设想之后，科学家通过不断的推测与实验，最终找到了答案。,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？,一、遗传密码的阅读方式,1、非重叠的方式阅读,2、重叠的方式

2、阅读,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？,密码是非重叠的： 影响1个氨基酸， 密码是重叠的： 影响3个氨基酸,2、当图中DNA的第三个碱基（T）后插入一个碱基A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？如果插入2个、3个碱基呢？,密码是非重叠的:插入1、2个,影响后面所有的氨基酸（无法产生正常功能的蛋白质） ；插入3个碱基,将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸。,如果插入1个碱基，3个氨基酸，多肽比原正常多肽多1个氨基酸,如果插入2个碱基：4个氨基酸，多

3、肽比原正常多肽多2个氨基酸,如果插入3个碱基：5个氨基酸，多肽比原正常多肽多3个氨基酸,密码是重叠的：,思考与讨论,非重叠方式阅读在碱基增加1、2个时,重叠方式阅读在碱基增加1、2、3个时,在增加3个碱基时,不能形成正常功能的蛋白质。,能形成正常功能的蛋白质。,都能形成正常功能的蛋白质。,二、克里克的实验证据：,克里克以T4噬菌体为实验材料,在相关碱基序列中增加或删除1个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；,在相关碱基序列中增加或删除2个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；,在相关碱基序列中增加或删除3个碱基，却合成了正常功能的蛋白质；,请比较分析下图:插入_个碱基对原有氨基酸序列影响最小.,GGTT

4、CGCACGCTTTGAGC,插一个碱基,GGTATCGCACGCTTTGAGC,插二个碱基,GGTAATCGCACGCTTTGAGC,插三个碱基,GGTAAATCG CACGCTTTG AGC,3,3、编码之间没有分隔符。,实验结论：,1、遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸,2、遗传密码从一个固定的起点开始，以非重读的方式阅读。,资料2：上世纪5060年代，DNA分子结构的发现者克里克研究表明：在T4噬菌体的相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。,3.1 克里克

5、T4噬菌体实验,提示：把THE FAT CAT ATE THE BIG RAT中的单词看作决定一个氨基酸的密码子,为什么会产生这样的现象呢？ 请分析找出原因,3、科学实验,3、科学实验,3.1 克里克T4噬菌体实验,THE FAT CAT ATE THE BIG RAT,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？,通过小组推演讨论，会发现只有插入或删去其中的三个字母，后面的语意才不变。究其原因为三个字母组成一个单词。,类比推理即可得知：“出现上述现象的原因是，信使RNA上的每三个碱基决定一个氨基酸”。,三、遗传密码对应规则的发现：,尼伦柏格和马太,实验过程,1、每个试

6、管中分别加入一种氨基酸；,2、每个试管中分别加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；,3、每个试管中分别加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸；,结果：只有加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链；,结果说明： 多聚尿嘧啶核苷酸导致了多聚苯丙氨酸的合成,苯丙氨酸的密码子为UUU.,三、遗传密码对应规则的发现,1、 破译了第一个遗传密码,方法： 技术原料： 氨基酸，每支试管只加一种，共试管 。,结果:,在加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链,结论：,说明苯丙氨酸的遗传密码是UUU,体外合成系统：除去DNA和mRNA（排除原来细胞中DNA和信使RNA对蛋白质合成的干扰）的破碎细胞提取

7、液（核糖体、酶、tRNA、ATP等），再加入多聚尿嘧啶核苷酸,尼伦伯格和马太,蛋白质体外合成,20种,20支,对照组：除不加多聚尿嘧啶核苷酸其他相同,比较的莫尔斯密码与遗传密码的异同,有间隔符“/”,长度不固定，1到4隔符号不等,非重叠方式阅读, ,无分隔符,长度固定，3隔符号,非重读方式阅读,AUGC,遗传密码的特点：,连续性,不重叠性,简并性,通用性,练习,1、组成mRNA分子的4种核苷酸能组成多少种密码子？ （ ） A、16 B、32 C、46 D、64,2、把小鼠的信使RNA加入到大肠杆菌提取液中，在一定条件下，能合成出小鼠的血红蛋白。这个事实说明（ ） A控制蛋白质合成的基因位于信使

8、RNA上B小鼠的信使RNA能使大肠杆菌向小鼠转化 C生物的遗传密码都相同D小鼠是信使RNA在大肠杆菌体内控制合成了小鼠DNA,练习,3、在DNA分子上，转录形成甲硫氨酸（AUG）的密码子的三个碱基是（ ） A、AUG B、TAC C、ATG D、UAC 4、控制合成蛋白质（含100个氨基酸）的基因中，含有的嘌呤碱基有（ ） A、600个 B、300个 C、100个 D、不能确定,练习,5、下列物质从结构层次看，从简单到复杂的顺序是（ ） A、脱氧核苷酸基因染色体DNA B、脱氧核苷酸基因DNA染色体 C、基因脱氧核苷酸染色体DNA D、基因DNA脱氧核苷酸染色体,6.由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为（ ） A、na/6 B、na/318(n/31) C、na18(n1) D、na/618(n/61),比较克里克与尼伦柏格所采用的实验方法，想一想者两种方法各有那些优势和不足。,拓展题：,通过研究碱基改变对蛋白质合成的影响推断遗传密码的性质,建立体外蛋白质合