高中生物 遗传密码的说明素材 新人教版
新教材 人教版高中生物必修2 第四章 基因的表达 知识点考点重点难点提炼汇总
第四章基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成 ........................................................................................... 1 第2节 基因表达与性状的关系 ........................................................................................... 8 专题五 基因表达相关的题型及解题方法 . (12)第1节 基因指导蛋白质的合成RNA 的组成及种类1.RNA 的基本单位及组成①磷酸 ②核糖 ③碱基：A 、U 、G 、C ④核糖核苷酸 2.RNA 的种类及功能 mRNA tRNA rRNA 名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA 结构 单链单链，呈三叶草形单链功能传递遗传信息，蛋白质合成的模板识别密码子，运载氨基酸参与构成核糖体[典例1] 下列叙述中，不属于RNA 功能的是( ) A.细胞质中的遗传物质 B.作为某些病毒的遗传物质 C.具有生物催化作用D.参与核糖体的组成解析 真核生物、原核生物和DNA 病毒的遗传物质都是DNA ，RNA 病毒的遗传物质为RNA ，A 错误、B 正确；少数酶的化学本质为RNA ，C 正确；rRNA 参与核糖体的组成，D 正确。
答案 A【归纳总结】 RNA 和DNA 的区别比较项目DNARNA化学组成基本组成元素 均只含有C 、H 、O 、N 、P 五种元素 基本组成单位脱氧核苷酸核糖核苷酸碱基A、G、C、T A、G、C、U五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构【归纳】DNA与RNA的判定方法(1)根据五碳糖种类判定：若核酸分子中含核糖，一定为RNA；含脱氧核糖，一定为DNA。
(2)根据含氮碱基判定：含T的核酸一定是DNA；含U的核酸一定是RNA。
高中生物4.3遗传密码的破译选学课前导引素材
第3节遗传密码的破译（选学）课前导引情景导入请你根据右侧提供的莫尔斯密码表，将下面用莫尔斯密码编写的问题译成英文，每个密码子之间已用斜线分隔开。
· ／····／·／··／·／·／··／·／·／·／·／·／…／···／／··／·／／·／··／（1）请用莫尔斯密码回答上面的问题。
（Where are genes located.）（2）如果没有右图，你能够根据用莫尔斯密码写成的句子及其对应的英文，破译莫尔斯密码，总结出右图这样的密码表吗？其实，遗传密码就是受到了莫尔斯密码表的影响而发现的。
下面就让我们来了解一下遗传密码的破译过程。
知识预览一、遗传密码的阅读方式1.在伽莫夫提出3个碱基编码1个氨基酸的设想之后，科学家通过不断地推测与实验，最终找到了遗传密码。
2.遗传密码阅读方法：以3个碱基为1个阅读单位逐个阅读密码。
二、克里克的实验证据1.克里克以T4噬菌体为实验材料，研究其中某个基因的碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。
克里克发现，在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；增加或者删除两个碱基，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。
2.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。
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3个碱基排列成的1个密码对应的究竟是哪一个氨基酸。
三、遗传密码对应规则的发现1.尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。
2.尼伦伯格和马太采用了蛋白质的体外合成技术破译遗传密码。
高中生物 4.3 遗传密码的破译素材2 新人教版必修2
2013-2014学年高中生物 4.3 遗传密码的破译素材2 新人教版必修2美国科学家破译出部分“超级病菌”遗传密码美国哈佛大学耐抗生素项目的科学家22日表示，他们正在利用所获得的现有各种耐万古霉素金葡菌菌株的基因组序列信息开发新药，以帮助人们预防和治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素葡萄菌和耐万古霉素肠道球菌的感染。
至今，研究小组确认了数种可阻断耐甲氧西林金黄色葡萄球菌侵害新目标的化合物，并正在对它们进行深入检测。
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等具有耐抗生素能力的超级病菌已成为家喻户晓的名字，它们威胁着人类的健康和生活。
自2005年以来，仅美国每年就有超过18000人被金黄色葡萄球菌夺取生命。
2002年，一种新的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌甚至产生了耐万古霉素的能力，万古霉素被认为是抗击病菌最后的一道防线。
耐万古霉素金黄色葡球菌首例病案在密歇根州出现后，至少还有11例发生在纽约州、宾州和特拉华州等地且记录完好的其他病案。
美国疾病控制中心、哈佛大学等机构始终在寻找这些耐万古霉素球菌的来源，以便更好地了解它们出现的原因以及传播的危害。
多数耐万古霉素球菌出现在那些常常进出疗养所的糖尿病患者的脚部和下肢感染中。
这些感染据信均存在着多种的病菌：耐甲氧西林金黄色葡萄球菌外加耐万古霉素的肠球菌。
从20世纪80年代开始，肠球菌引起了耐万古霉素的医院感染。
为获得基因组序列，在美国国家卫生研究院（NIH）的资助下，哈佛大学耐抗生素项目成立了由全球相关著名科学家组成的国际研究小组，其带头人为哈佛大学的迈克尔·吉尔默教授和他的助手维拉妮卡·科斯博士，组员包括来自麻省理工学院、马里兰大学、罗切斯特大学、英国维康基金会桑格中心的生物信息和基因组学专家。
研究小组发现，某些耐甲氧西林金黄色葡萄球菌更易在交叉感染中获得耐药性的基因组特征。
吉尔默表示，基因组序列能够帮助研究人员深入了解这些极具耐药能力细菌的标记。
在研究中，他们发现一组耐甲氧西林金黄色葡萄球菌不断出现耐万古霉素现象。
高中生物人教课标版必修2遗传密码的破译(选学) 最新公开课优秀PPT
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，那么碱基序列与氨基酸序列是如何对应 的呢？
“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五十年 代末就开始引起了一批研究者的极大兴趣。
17.有人背后称赞你，被你无意听到或者有人转告你。 18.有一个可以回去的故乡，那里有老父母、老房子，小时候爬过的那颗树以及和自己爬过树的伙伴。
19.有几个朋友，无论空间距离远近，你们之间的感觉是那样的：相见亦无事，别来常思君。 20.和老朋友信物挂碍地度过一个怀旧的下午。
21.闹些小矛盾之后与老朋友和解，丢失不起的最后并没有失去。 22.无论你是什么年龄，你有一个忘年交，是那种在你觉得幼稚的时候，有一个比你大的忘年交；在你觉得你自己老气的时候，有一个比你小的忘年交。
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，指出三个碱 基编码一个氨基酸。
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？以重叠 和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？
跟随自己，为自己奔跑，抵制物欲的袭击，使心不为形役。即使自己不能成为圣人，只要心中有了圣人的目标，在别人眼里，你也将成为一位圣者。 1.花开时节，有赏花的心情。
2.瓜果应季，喜欢瓜果的人牙好、胃口好。 3.感受春天的微风轻抚最初萌芽的青草和树叶，把稚嫩的清香散播到四面八方。
(新人教版-必修2)生物：4.3《遗传密码的破译》
2、重叠的方式阅读
思考与讨论
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。 密码是重叠的： 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
D
B．克里克、沃森式化 D．伽莫夫、克里克
（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（ ）
B
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
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。
一、遗传密码的阅读方式
1954年科普作家伽莫夫G.Gamov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。
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？
1、非重叠的方式阅读
快速、直接
需要首先了解中细胞中蛋 白质合成所需要的条件
(新课标)高中生物 第4章第3节《遗传密码的破译》课件7 新人教版必修2
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1
结构蛋白：
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2
酶 胰岛素 抗体 血红蛋白
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3
1.对蛋白质、核酸和基因的高度概括
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4
2.DNA复制与DNA转录出mRNA的 比较
场所
DNA复制： 细胞核 DNA DNA
模板
原料
亲代DNA的 游离的脱 两条链 氧核苷酸
产物
遗传信息 传递方向
DNA DNA→DNA
20
巩固新知
2 ★ 、一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链
模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要
有碱基多少个？
A.300；600
B.900；1800
C.900；900
D.600；900
3 ★ 、某种蛋白质中含200个氨基酸，在控制此蛋白质合成
的DNA中，最少应有（ ）个脱氧核苷酸
变化
变化的密码子 对氨基酸的影响
第1个碱基C变成了U 第1个碱基C变成了A 第1个碱基C变成了G
UUA AUA GUA
不改变氨基酸种类 改变氨基酸种类 改变氨基酸种类
同理可知：第2个碱基U变成了C、A、G，则密码子改变后，均能引起氨基酸的变化 第3个碱基A变成了U、C、G，则密码子改变后，均不能引起氨基酸的变化。
遗传密码（密码子）
mRNA上能确定1个氨基酸的3个相邻的碱基
反密码子
tRNA上能与密码子互补配对的3个碱基
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翻译的过程
细胞质
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细胞核
8
核糖体 mRNA
氨基酸 蛋白质 mRNA→Pro
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细菌细胞内核糖体读取氨基酸的速度是每秒15 个，现在有一条mRNA能编码1500个氨基酸分子， 理论上需要100秒，才能合成一条多肽链。然而 实际上，在150秒内合成了3条多肽链。这是怎么 一回事？
(新课标)高中生物 第4章第3节《遗传密码的破译》课件6 新人教版必修2
提示：实验提供有多个试管和20种氨基酸溶液。
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3、科学实验 学生根据资料内容，分组讨论，大胆探
究，设计方案。
3.2 尼伦伯格 和马太的大 肠杆菌实验
实验方案设计过程面临3个问题： 合成怎样的RNA作为模板？ 需要一组还是多组实验？ 氨基酸怎样加入？
教师引导鼓励，学生思考探究、讨论争 辩，达成共识：用单核苷酸人工合成 RNA，分多个实验组，分别加入不同的 氨基酸，即可破译UUU-苯丙氨酸。
遗传密码的破译
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遗传密码的破译，就等于编著了一本生命科学的辞典，
而这本辞典适应于从细菌到人类的一切生物。这些生物都
是按照这本辞典查阅和翻译着自己的蛋白质，又按照这本
辞典营造和传递着生命。这一发现是分子生物学和分子遗
传学发展中的一个重大里程碑，是20世纪生命科学中最令
人激动的巨大成就之一，也是后来蓬勃兴起的基因工程和
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”。
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引入科学资料3
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3、科学实验
3.2 尼伦伯格 和马太的大 肠杆菌实验
资料3：1961年，尼伦伯格和马太利用大 肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用 人工合成的RNA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实验，破 译了第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。
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人教版高中生物必修二之4.3遗传密码的破译
拓展： 尝试说出利用类似的方法找出多聚腺嘌
呤、多聚胞嘧啶等对应的氨基酸序列？
科学家沿着蛋白质体外合成的思路，陆续破译 了全部的密码子，编码出了密码子表（P65），树 立了生物学史上一座伟大的里程碑。
四、遗传密码的特点
1.简并性 2.通用性 3. 连续性
4.不重叠性
Hale Waihona Puke 结• 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。
• 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。
将第三个碱基T变为A时，DNA转录形成的mRNA序列的 变化： CCCCUAAAGGCCGGUUGGCCGGAA…….
非重叠阅读方式阅读结果： CCU AGC GUG CGA… 重叠阅读方式阅读结果：
CCU CUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGA…
改变DNA序列的一个碱基，密码以非重叠方 式阅读时，影响1个氨基酸，密码以重叠方式阅 读时，影响3个氨基酸
CCA UUA GCG UGC GA… 插入三个碱基AAA时，阅读结果： CCA UUU AGC GUG CGA…
密码非重叠阅读时，插入1、2个碱基,插入点后 面所有密码子都改变；插入3个碱基，在原来的密 码子序列中多出一个密码子，其余密码子不变。
➢重叠方式阅读：
未插入碱基时的阅读结果： CCA CAA AAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGA… 插入一个碱基A时，阅读结果： CCA CAU AUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG… 插入两个碱基AA时，阅读结果： CCA CAU AUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC… 插入三个碱基AAA时，阅读结果： CCA CAU AUU UUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG…
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小结遗传密码性质及应用
本文结合一些高考题或冲刺题，浅谈遗传密码子的有关性质，以便师生对遗传密码表引起足够重视以及对遗传密码子有关性质的应用。
1、审察人教版高中《生物》第二册表6-1的遗传密码，可以看出如下特点：
（1）简并性：除色氨酸和甲硫氨酸只有1个密码子外，其它18种氨基酸均有1个以上的密码子，其中有2至4个密码子的氨基酸密码子分布在同一方框内，即第一和第二个碱基相同，只有第三个碱基不同；有6个密码子的氨基酸（如亮氨酸、丝氨酸）密码子分别在不同方框内，它们的第一或第一和第二碱基不同。
密码子的简并性，特别是第三位的C和U或G和A的简并性常常等同，这说明为什么在不同生物的DNA中的AT/GC比率会有很大的变异，而其蛋白质的氨基酸相对比例却没有很大的变化。
换句话说，只改变一个碱基（称为点突变），并不一定编码“错误”氨基酸。
（2）通用性：除某些线粒体、叶绿体和原生生物外（如Barrell等在1979年发现人的线粒体中，通用的密码子AUA却是编码甲硫氨酸，而不是异亮氨酸，UGA不是作为终止密码子，而是编码色氨酸），所有生物的遗传密码都是相同的。
这也是基因工程得以实现的重要理论基础之一。
如1993年，中国农业科学院的科学家成功地将苏云金孢杆菌的抗虫基因转入棉植株，培育成了能产生毒蛋白来抵抗棉铃虫的转基因抗虫棉。
（3）起始密码子兼职性：64个密码子中，其中3个并不编码氨基酸的却起着终止肽链合成作用的密码子，称为无义密码子（又称终止密码子）；另61个是编码各种氨基酸的密码子，称为有义密码子，在61个有义密码子中，编码氨基酸同时兼职于启动蛋白质形成的两个密码子（AUG和GUG），称为起始密码子。
（4）非重叠性：在mRNA模板上的密码子是连续的，在前一个密码子与后一个密码子之间没有间隔，即没有一个间断的信号。
因此，在进行翻译时，解读的框架决定于起始的碱基。
如果核糖体在mRNA链上移动时，偶然跳越了1个核苷酸，便会生成“不完全”蛋白质，原因是mRNA上密码子中增加或减少一个碱基将引起后续密码子的改变。
（5）方向性：在mRNA模板上密码子读取顺序只能由起始密码子开始，按顺序顺延下去（即5′—3′方向），不能反读。
2、精选习题演练
（1）（2004年江西卷）自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：
正常基因精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸
突变基因1 精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸
突变基因2 精氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸
突变基因3 精氨酸亮氨酸苏氨酸酪氨酸丙氨酸
根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是（）
A、突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添
B、突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添
C、突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添
D、突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添
（2）（2004年中国考试）已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子，某基因编码区有意义链（转录时起模板作用的链）的碱基排列顺序如下：TAAGCTACTG （省略40个碱基）—GAGATCTAGA，则此基因控制合成的蛋白质中含有氨基酸个数最多为（）
A、20
B、15
C、16
D、18
（3）（2004年江苏卷）正常细胞的基因组中都带有原癌基因。
原癌基因在发生突变或被异常激活后就会变成具有致癌能力的癌基因，从而使正常细胞转化为癌细胞。
①某原癌基因上一个碱基对的突变，引起该基因编码的蛋白质中的氨基酸的改变，即氨基酸顺序上第19位氨基酸由脯氨酸转变为组氨酸。
已知脯氨酸的密码子有CCU、CCC、CCA、CCG，组氨酸的密码子有CAU、CAC。
突变成的癌基因中决定第19位组氨酸密码子的碱基对组成是________________或_________________。
这一原癌基因中发生突变的碱基对是____________________。
②癌细胞在体内容易分散和转移，是因为癌细胞的细胞膜上的_______________，使得细胞间的_________________________________。
③胰岛素当人体自身组织的细胞转变为癌细胞以后，这些癌细胞就成为抗原，健康的
机体可以通过________________________________________消灭它们。
答案：（1）A （2）C （３）① GTA//CAT GTG//CAC G//C
②糖蛋白等物质减少黏着性减小③免疫系统（或细胞免疫）。