高中生物4.3遗传密码的破译选学知识梳理素材
人教版高中生物必修二第四章第3节《遗传密码的破译(选学)》优秀课件(共21张PPT)
15、一年之计，莫如树谷；十年之计 ，莫如 树木； 终身之 计，莫 如树人 。2021年8月2021/8/112021/8/112021/8/118/11/2021
16、提出一个问题往往比解决一个更 重要。 因为解 决问题 也许仅 是一个 数学上 或实验 上的技 能而已 ，而提 出新的 问题， 却需要 有创造 性的想 像力， 而且标 志着科 学的真 正进步 。2021/8/112021/8/11August 11, 2021
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
17、儿童是中心，教育的措施便围绕 他们而 组织起 来。2021/8/112021/8/112021/8/112021/8/11
2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二一年六月十七日2021年6月17日星期四
5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Thursday, June 17, 2021June 21Thursday, June 17, 20216/17/2021
第3节 遗传密码的破译(选学)
遗传密码的破译素材阅读一、历史的步伐1、1866年，孟德尔提出遗传定律。
2、1883年，科学家发现马蛔虫配中的染色体数目只有体细胞中的一半。
3、1890年，科学家确认了减数分裂产生配子。
4、1891年，科学家描述了减数分裂的全过程。
5、1902年，鲍维丰(T.Boveri)和1903年萨顿(W.Sutton)在研究减数分裂时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系，提出染色体是遗传因子载体，可说是染色体遗传学说的初步论证。
6、1909年的约翰逊(W.Johannsen)称孟德尔假定的“遗传因子”为“基因”，并明确区别基因型和表型。
7、1909年，詹森斯(F.A.Janssen)观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象，为解释基因连锁现象提供了基础。
8、1909年，摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)开始对果蝇迸行实验遗传学研究，发现了伴性遗传的规律。
他和他的学生还发现了连锁、交换和不分离规律等。
并进一步证明基因在染色体上呈直线排列，从而发展了染色体遗传学说。
1926年摩尔根提出基因学说，发表《基因论》。
9、20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。
10、1928年格里菲思的肺炎双球菌实验。
11、1940年艾弗里用纯化因子研究肺炎双球菌的转化的实验。
12、1941年提出了一个基因一种酶的假说。
一个基因一种酶假说暗示了基因的作用是指导蛋白质分子的最后构型，从而决定其特异性。
13、1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中就大胆地预言，遗传物质是一种信息分子，可能类似作为一般民用的莫尔斯电码的两个符号：“·”、“—”，通过排列组合来储存遗传信息。
14、1952年赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验。
确认DNA是遗传物质。
15、1953年，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。
16、1957年提出一个中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA 流向RNA，进而流向蛋白质。
高中生物必修二43遗传密码的破译-精品文档
3 个碱基对原有 请比较分析下图:插入___ 氨基酸序列影响最小.
GGTTCGCACGCTTTGAGC
插 二 个 碱 基
GGTATC GCACGC TTTGAG C GGTAAT CGCACG CTTTGA GC GGTAAATCG CACGCTTTG AGC
进一步分析上图:
3 个碱基对原有氨基酸序 减少___ 列影响最小。
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,编码之间没有分隔符。
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 ：
和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？
遗传密码的试拼与阅读方式的探 索
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 1 将影响______ 个氨基酸,如果是重叠 3 的又将影响________ 个氨基酸。
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 _____ 3 个氨基酸,如果密码是重叠的,又将影 响______ 3 个氨基酸。
第四章 基因的表达
第3节
遗传密码的破译
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？
研究的背景：
“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。
生物必修4.3遗传密码的破译ppt课件
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。
遗传密码对应规则的发现
这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，同时还 表明UUU是苯丙氨酸的密码子。
这是第一个遗传密码子被破译。尼伦伯格的实验 巧妙之处在于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质， 他这富有创新的实验方法为他带来了重大的成功！
遗传密码对应规则的发现
在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成 蛋白质的思路，不断地改进实验方法，破译出了 全部的密码子，并编制出了密码子表。这项工作 成为生物学史上的一个伟大的里程碑！为人类探 索和提示生命的本质的研究向前迈进一大步，为 后面分子遗传生物学的发展有着重要的推动作用。
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
为什么会这样呢？
这只能解释为：遗传密码中3个碱 基编码1个氨基酸。
请比较分析下图:插入_3__个碱基对原有
氨基酸序列影响最小.
GGTTCGCACGCTTTGAGC
插 二 个 碱 基
GGTATC
GCACGC TTTGAG C
GGTAAT
CGCACG CTTTGA GC
GGTAAATCG
CACGCTTTG AGC
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
生物必修43遗传密码的破译ppt课件
• 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。
小结
我们注意整个破译过程中科学家思维的变化，伽 莫夫通过数学的排列组合的计算来推测密码子是由 三个碱基组成的，克里克则是巧妙地设计实验，使 DNA增加或减少碱基的方法从实验上证明了伽莫夫 的三联体密码子的推测，由理论走向实验，为密码 子的破译迈出重要的一步。而尼伦伯格的实验则更 富有创新性，他建立巧妙的无细胞系统进行体外蛋 白质合成，成功地破译了第一个密码子，随后的方 法不断创新最终破译了所有的密码子。他的贡献不 仅仅在于对遗传密码的破译，更重要的也在对生物 研究方法上开启了新的思维方式。
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？
遗传密码的试拼与阅读方式的探 索
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__1____个氨基酸,如果是重叠 的又将影响____3____个氨基酸。
进一步分析上图:
减少__3_个碱基对原有氨基酸序 列影响最小。
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,编码之间没有分隔符。
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 ：
第4章第3节遗传密码的破译高一下学期生物人教版必修2
遗传密码的应用—蛋白质工程
• 干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但在体外 保存相当困难。
• 如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可以在低温下保存半年。
半胱氨酸
丝氨酸
半胱氨酸 UGU
丝氨酸 UCU
ACA
AGA
TGT
TCT
课堂小结
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.......
科学竞赛 胜利者：尼伦伯格和马太。破译了第一 个遗传密码。
蛋白质体外合成技术--1
环境条件： 含ATP，核糖体，tRNA等
....
甲亮苯 丝
原料：
硫 氨 丙 氨氨 氨 酸 氨 酸酸
模板：
酸
酸
......
单一氨基酸 相同的多聚尿嘧啶核苷酸
①每支试管各加等量一种氨基酸,共20支试管 ②每支试管加入等量除去DNA和mRNA的细胞提取液 ③每支试管加入等量多聚尿嘧啶核苷酸(...UUUUUUUUUUUUU...)
第4章 基因的表达 第3节 遗传密码的破译
中心法则
复制 DNA
转录 逆转录
复制 翻译
RNA
蛋白质
“中心法则”提出后更为明确指出了遗传信息 传递的方向，总体上来说是从DNA→RNA→蛋白质。
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？
高中生物补充--4.3遗传密码的破译课件
2)混合共聚物(mixed copolymers)实验对密码子中碱 基组成的测定：
1963年，Speyer和Ochoa等发展了用两个碱基的共聚物破译密码的方法。例如， 以A和C原料，合成polyAC。polyAC含有8种不同的密码子:CCC、CCA、CAA、 AAA、AAC、ACC、ACA和CAC。各种密码子占的比例随着A和C的不同而 不同， 实验显示AC共聚物作模板翻译出的肽链由六种氨基酸组成，它们是Asp，His， Thr，Pro，和Lys，其中Pro和Lys的密码子早先已证明分别是CCC和AAA。 根据共聚物成份不同的比例和翻译产物中氨基酸比例亦不同的关系，Speyer 等确定了Asp、Glu和Thr的密码子含2AlC;His的密码子含1A2C;Thr的密码子也 可以含1A2C;Pro为3C或1A2C;Lys为3A。 但上述方法不能确定A和C的排列方式，而只能显示密码子中碱基组成及组成 比例。
1961年，美国NIH的Nirenberg和Mathaei，设想:即然mRNA有刺激无细胞系统 中的蛋白质合成作用，加入人工合成的多聚核苷酸亦将会有这种促进作用。 按此设想，他们合成了polyU作为模板，以观察无细胞系统中蛋白质合成速率。 结果出乎意料，合成的肽链中的氨基酸残基全部是苯丙氨酸，即polyPhe。于 是第一次确认了UUU是Phe的密码子。这样，就在一个偶然的机会开创了破译 密码的工作。 随后，他们又以polyA和polyC为模板，证明了分别可指导合成polyLys和 polyPro，即确定了AAA是Lys的密码子，CCC是pro的密码子。但是类似的实 验不能证明GGG是何种氨基酸的密码子，因为polyG产生牢固的氢键结合，形 成三股螺旋，而不与核糖体结合。
第二套密码子的破译
第二套密码系统的实验证据－tRNA分子上 某些（个）碱基对能决定tRNA的特异性。
(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
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第3节遗传密码的破译（选学）
知识梳理
1.克里克的实验证据
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，并通过实验证明了遗传密码是三联体的，从一个固定的起点开始，以连续不间隔非重叠方式阅读。
2.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，证明了苯丙氨酸对应的密码子是UUU。
（3）科学家沿着蛋白质体外合成的思路，不断改进实验方法，破译出了全部的密码子。
知识导学
本节的主要内容是遗传密码的破译过程，希望大家可以通过这一节的学习，学会科学研究的一般方法。
特别是提高实验设计方面的能力。
疑难突破
1.如何理解遗传密码以3个碱基为一组？其阅读方式究竟是重叠的还是非重叠的？
剖析：以T4噬菌体为实验材料，研究其中某个基因的碱基增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。
他们发现在相关碱基序列中：（1）增加或删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；（2）增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；（3）当增加或删除三个碱基时，能产生正常功能的蛋白质。
这就说明：（1）密码中三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，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分割符。
2.尼伦伯格和马太是怎么做蛋白质的体外合成实验的？
剖析：实验过程：
(1)取20支试管，并分别编号，每支试管内分别加入一种氨基酸，每支试管内再分别加入等量除去了DNA和mRNA的细胞提取液。
（2）每支试管内再分别加入等量人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，观察每一支试管中的物质变化情况。
1。