第3节　遗传密码的破译（选学）

1、第4章 基因的表达 第3节 遗传密码的破译 （选学）,定州市实验中学 靳冬雪,电文： / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /,电文： / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /,莫尔斯密码表A: B: C: D: E: F: G: H: I: J: K: L: M: N: O: P: Q: R: S: T: U: V: W: X: Y: Z: ,where are genes located,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

2、基酸序列是如何对应的呢？,碱基序列,电文,氨基酸序列,密码子表,译文,遗传密码的试拼与阅读方式的探索,1954年物理学家伽莫夫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，指出三个碱基编码一个氨基酸。,物理学家伽莫夫的密码设想: 1955-1956年提出“三联体”概念； 若1个碱基对应一种氨基酸 若2个碱基对应一种氨基酸 若3个碱基对应一种氨基酸 若4个碱基对应一种氨基酸,4种氨基酸,16种氨基酸,64种氨基酸,256种氨基酸,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

3、重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？,重叠阅读和非重叠阅读方式的区别,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,这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的,又将产生怎样的影响？,二、克里克的实验证据（遗传密码子的验证 ）,（1）时间：1961年 （2）实验材料：T4噬菌体DNA上的一个基因 （3）研究思路：某个基因的碱基数目的增加或减少对其所编码蛋白质的影响 （4）结果：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

4、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？,THE FAT CAT ATE THE BIG RAT,插入或减少_个碱基对原有氨基酸序列影响最小。,3,插入1个碱基：,插入3个碱基：,插入2个碱基：,返回,THE FAT CAR TAT ETH EBI GRA T,THE FAT CAR TAR TET HEB IGR AT,THE FAT CAR TAR TOE THE BIG RAT,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

5、间没有分隔符。,克里克的实验虽然阐明了遗传密码的总体 特征，但是却无法说明由三个碱基排列成的一个密码子对应的究竟是哪个氨基酸,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 ：,三、遗传密码对应规则的发现,1961-1962年，尼伦伯格和马太采用了蛋白质的体外合成技术，破译了第一个遗传密码： （1）实验思路：利用蛋白质的体外合成技术，以人工合成的RNA作模板合成多肽，确定氨基酸与密码子的对应关系。 （2）实验步骤： 结果加入苯丙氨酸的试管中出现多肽链,大肠杆菌的破碎细胞液加入试管（除去原DNA和mRNA） 添

6、加20种氨基酸（每个试管中分别加入一种氨基酸） 加入人工合成的RNA（多聚尿嘧啶核苷酸） 合成多肽,（3）实验结论：尿嘧啶的碱基序列可编码由苯丙氨酸组成的多肽链，结合克里克提出的三个碱基编码一个氨基酸的实验结论，可以得出苯丙氨酸的密码子是UUU。,思考：,1、上述实验中为什么要除去细胞提取液中的DNA和mRA？,细胞中原有的mRNA会作为合成蛋白质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也会干扰实验的结果，因此要除去。,2、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？,作为对照实验的试管中，除不加入多聚尿嘧啶核苷

7、酸外，其它所有成分都与实验组的试管相同。,小结,1954年物理学家伽莫夫用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。 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。 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。 1969年科学家们破译了全部的密码。,练习,（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,C,（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,D,（3）采