生物必修2：遗传密码的破译(选学)
人教版高中生物必修二《遗传密码的破译(选学)》教案
《遗传密码的破译》教案一、选题原因及教材分析：《遗传密码的破译》是人教版高中生物必修2第4章《基因的表达》中的一节内容。
在教材中属于选学内容，但考虑到该内容蕴涵有丰富的科学史探究素材，非常适合学生进行探究性学习活动。
通过探究性学习活动，能使学生经历和体验科学探究的过程，体味科学的本质，激发其学习生物学的兴趣，培养学生的生物科学素养，达到知识、能力、情感三者合一的教学目标。
同时本课通过对遗传密码破译的深入认识，也为之后学习理解基因突变的内容打下了坚实的基础。
二、学情分析及教学目标的设定：通过对本章第一节的学习，学生对遗传密码的作用及原理已经有清楚的认识，但是对遗传密码的破译过程并不了解，而且有着较强的学习欲望。
高二学生的逻辑推理能力较强，已经可以理解克里克和尼伦伯格的实验原理及实验结论的推导过程。
所以根据以上学情，我设立了以下教学目标：知识与能力目标：（1）通过教师讲解、阅读文本，能够简述遗传密码的结构特点及阅读方式。
（2）通过师生互动、小组讨论，能够说明克里克及尼伦伯格实验原理及结论。
学科素养（1）基础知识（遗传密码的结构特点及阅读方式；克里克及尼伦伯格实验原理及结论）；（2）基本技能（通过再现科学史培养学生实验设计与科学探究能力；通过总结遗传密码的特点训练学生对比分析、归纳总结能力）；（3）基本思想（通过遗传密码的结构特定及阅读方式的学习，能够再现科学史让学生体验科学方法与科学态度）；（4）基本活动经验（通过遗传密码的结构特定及阅读方式的学习，感受科学知识发现过程的艰辛和漫长）。
三、教学重点难点及突破方法：本课的教学重点及难点是克里克及尼伦伯格实验原理及结论的认识过程。
教师利用多媒体课件辅助教学，同时引导学生层层深入理解实验原理，通过讨论学习的方法了解学生的学习过程，及时修正一些错误的想法，使学生最终理解实验的原理及结论。
四、教学过程：新课导入：本课教师杜撰了一个小故事：“校园内离奇的谋杀案”柯南发留在被害人衣服内的一张神秘纸条“AUGCUAUUGUAA”怎样来破译这张纸条的信息呢？引导学生阅读并利用遗传密码子表发现其中包含了“甲硫氨酸、亮氨酸、亮氨酸、终止密码子”4个密码子的信息，最终将犯罪嫌疑人锁定为贾亮亮。
高一必修2生物第四章知识点：遗传密码的破译(选学)
高一必修2生物第四章知识点: 遗传密码的破译（选学）对人类来说, 生物太重要了, 人们的生活处处离不开生物。
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(一)、遗传密码子的验证(克里克的实验)1961年,克里克对T4噬菌体DNA上的一个基因进行处理, 使DNA增加或减少碱基。
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.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.原序列：GGTTCGCACGCTTTGAG.插一个碱基GGTATCGCACGCTTTGAGC插二个碱基GGTAATCGCACGCTTTGAGC 插三个碱基GGTAAATCGCACGCTTTG进一步分析: 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。
(二)、遗传密码子的性质:1.不间断性mRNA的三联体密码是连续排列的, 相邻密码之间无核苷酸间隔。
所以若在某基因编码区(能指导蛋白质合成的区域)的DNA序列或mRNA中间插入或删除1~2个核苷酸,则其后的三联体组合方式都会改变,不能合成正常的蛋白质.2.不重叠性对于特定的三联体密码而言, 其中的每个核苷酸都具有不重叠性。
例如如果RNA分子UCAGACUGC的密码解读顺序为:UCA、GAC、UGC,则它不可以同时解读为:UCA、CAG、AGA、GAC??等.不重叠性使密码解读简单而准确无误.并且,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酸.3.简并性绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子, 这一现象称做简并性, 编玛相同氨基酸的密码子称同义密码子。
43高中生物必修二__第4章第3节___遗传密码的破译__导学案(选学)
第4章第3节 遗传密码的破译〖学习目标〗1、说出遗传密码的阅读方式。
2．说出遗传密码的破译过程。
〖使用说明及学法指导〗课前自行完成预习内容和预习自测，探究案，我们在课堂上会进行讨论，当堂检测是你们在课内最后5分钟要完成的。
〖预习自测〗一、知识梳理1.克里克是第一个用实验证明 ，同时实验还表明：遗传密码从一个固定的起点开始，以 ，编码之间没有 。
2.两个名不见经传的年轻人 破译了第一个遗传密码，苯丙氨酸对应的密码子是 。
二、知识点拔1．遗传信息和遗传密码的比较遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序，遗传密码是指mRNA 中的碱基排列顺序，其中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫一个密码子。
2．遗传密码的特点：①.不间断性：mRNA 的三联体密码是连续排列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。
所以若在某基因编码区(能指导蛋白质合成的区域)的DNA 序列或mRNA 中间插入或删除1—2个核苷酸,则其后的三联体组合方式都会改变,不能合成正常的蛋白质。
②.不重叠性：对于特定的三联体密码而言，其中的每个核苷酸都具有不重叠性。
例如如果RNA 分子UCAGACUGC 的密码解读顺序为:UCA 、GAC 、UGC,则它不可以同时解读为:UCA 、CAG 、AGA 、GAC ……等.不重叠性使密码解读简单而准确无误.并且,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酸.③.简并性：绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，这一现象称做简并性，编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。
由于兼并性,某些DNA 碱基变化不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变。
④.通用性：除线粒体的个别密码外，生物界通用一套遗传密码，细菌、动物和植物等不同物种之间， 蛋白质合成机制及其mRNA 都是可以互换的。
例如，真核生物的基因可以在原核生物中表达，反之亦然。
⑤.起始密码与终止密码： UAG 、UAA 、UGA 为终止码，它们不为任何氨基酸编码，而代表蛋白质翻译的终止。
高一生物必修2 传密码的破译(选学)
1.知识方面
⑴说出遗传密码的阅读方式。
⑵说出遗传密码的破译过程。
二、教学重点和难点
1.教学重点
遗传密码的破译过程。
2.教学难点
尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。
三、教学方法
讨论法、演讲法
四、教学课时
1
五、教学过程
教学内容
教师组织和引导
学生活动
教学意图
引导学生按旁兰思考题目阅读思考
〖提示〗1.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也会干扰实验结果，因此需要除去细胞提取液中的DNA和mRNA。
2.作为对照实验的试管中，所有成分都与实验组的试管相同，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸。
在这个实验中，加入的多聚尿嘧啶核苷酸实际上起到了mRNA的作用，再结合克里克得出的3个碱基决定1个氨基酸的实验结论，苯丙氨酸对应的密码子就应是UUU。同理，如果分别加入多聚腺嘌呤核苷酸(polyA)、多聚胞嘧啶核苷酸(polyC)、多聚鸟嘌呤核苷酸(polyG)，在蛋白质体外合成系统中分别出现了多聚赖氨酸、多聚脯氨酸和多聚甘氨酸，则可推出与赖氨酸对应的密码子应是AAA，与脯氨酸对应的密码子应是CCC，与甘氨酸对应的密码子应是GGG。
阅读思考回答
学习实验设计实验
作业
练习一二
小结
略
教师讲述。
阅读思考回答
听讲思考回答
培养学生的讨论思考能力
学习设计实验思路
二、遗传密码对应规则的发现
（三）旁栏思考题
〖讲述〗教材中安排了蛋白质体外合成的实验示意图，意在帮助学生理解这个实验的设计思路。作为示意图，它只画出了4种氨基酸。实际实验中，测试的是组成蛋白质的20种氨基酸。在这20种氨基酸中，只有加入了苯丙氨酸的试管才出现多聚苯丙氨酸的肽链。教材中的旁栏思考题意在让学生学会科学实验中对照组的设置。只有对照设置正确，实验结果才无懈可击。
新人教版高中生物必修2遗传密码的破译(选学)
结论：
重叠和非重叠的方式阅读同一DNA序列其结果是________，并且产生的影响也是____________________________________
二、克里克的实验证据
以T4噬菌体为实验材料，研究其中某个基因的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。
实验现象：结论：
教
学
过
程
三、遗传密码对应规则的发现
A、GAT B、GAU C、CUA D、CTA
解析：从转录、翻译逆行推理。tRNA的特定的三个碱基是GAU，那么根据碱基互补配对原则，决定此氨基酸的mRNA上的密码子是CUA。mRNA是由DNA转录而来的，所以mRNA上CUA是由DNA上的GAT转录来的.
答案:A
例2揭示基因化学本质的表述是（）
A．基因是遗传物质的功能单位B．基因是有遗传效应的DNA片段
解析：（1）mRNA上碱基共有A、G、C、U四种，三个相邻的碱基构成一个密码子，根据数学原理应有43即64种。这其中有三种是终止密码子，实际上mRNA上决定氨基酸的
密码子共有61种。（2）这里一定的条件是指基因控制蛋白质合成的第二阶段既翻译阶
段所需条件。（3）C、U两种碱基相间排列，假如一个密码子中含有两个或四个碱基，
尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验
思路：________________________________
要点：________________________________
结论：________________________________
典型例题：
例1已知某tRNA一端的三个碱基序列是GAU，它转运的是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是下面哪个碱基序列转录来的？（）
（3）继上述实验后，又有科学家用C、U两种碱基相同排列的mRNA为模版，检验一个密码子是否含有三个碱基。如果密码子是连续翻译的：
高中生物 4.3遗传密码的破译(选学)教案 新人教版必修2
（2）第一个被科学家破译的是决定苯丙氨酸的密码子UUU。1959年，科学家M.Nireber和S.Ochoa用人工合成只含U的RNA为模版，在一定条件下合成只有苯丙氨酸组成的多肽，这里一定的条件应是________________________________________________。
解析：（1）mRNA上碱基共有A、G、C、U四种，三个相邻的碱基构成一个密码子，根据数学原理应有43即64种。这其中有三种是终止密码子，实际上mRNA上决定氨基酸的
密码子共有61种。（2）这里一定的条件是指基因控制蛋白质合成的第二阶段既翻译阶
段所需条件。（3）C、U两种碱基相间排列，假如一个密码子中含有两个或四个碱基，
C．基因是蕴含遗传信息的核苷酯序列D．基因在染色体上呈线性排列
解析：考查基因的概念，从遗传学角度，基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位；从细胞学角度，基因在染色体上呈线性排列；从分子学角度，基因是具有遗传效应的DNA片段，这也就揭示了基因的化学本质是DNA。
答案：B
例3、科学家已经证明密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
则密码子为CU或CUCU，决定一种氨基酸组成。②假如一个密码子中含有三个碱基，则密码子CUC、UCU，决定两种氨基酸组成。
答案：（1）43＝64 61（2）tRNA、氨基酸、能量、酶、核糖体等
（3）①1②2
目标检测：
1、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（）
作
业
教
学
后
记
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。
4.3 遗传密码的破译(选学)-人教版高中生物必修二教案
生生互动
教师解难
尼伦伯格和马太的无细胞体系——蛋白质体外合成的实验
实验原理：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
练
当堂训练
教
学
反
思
年级
高一年级
科目
生物学
课题
遗传密码的破译（选学）
第1课时
课时安排
1课时
授课时间
教学目标
1、遗传密码是如何破译的？
2、遗传密码有什么特点？
教学重点
1、遗传密码是如何破译的？
2、遗传密码有什么特点？
教学难点
遗传密码是如何入课题
自1953年DNA双螺旋结构模型提出后，科学家就围绕遗传密码的破译展开了全方位的探索。
学习目标
1、遗传密码是如何破译的？
2、遗传密码有什么特点？
明确学法
阅读、思考、小组讨论。
学
读书自学
阅读课本P73-74，回答
检测提问
1、几个碱基编码一个氨基酸？
2、遗传密码如何阅读？是重叠阅读还是非重叠阅读？
教
生生互动
教师解难
非重叠阅读：密码子中的每个碱基作为信息只读一次
重叠阅读：密码子中的每个碱基作为信息重复阅读
克里克通过T4噬菌体的移码突变实验证明遗传密码具有下列的一般性质：
1.mRNA上3个相邻的碱基成为三联体，又叫密码子。
2.遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读。
3.编码间没有分隔符。
学
读书自学
阅读课本P75，回答
检测提问
1、哪几个碱基决定某一种氨基酸？
2、尼伦伯格和马太通过什么实验破译了第一个遗传密码？
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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：1个氨基酸， 密码是重叠的： 3个氨基酸
2.当图中DNA的第三个碱基（T）后插入一个
新课导入
旧知回顾
遗传密码 (genetic code): DNA（或mRNA）中核苷酸序列与蛋白质中氨基 酸序列之间的对应关系。 密码子(codon)： mRNA上每3个相邻核苷酸编码多肽链中一个氨 基酸，这三个核苷酸称一个密码子或三联体密码。
基 因 指 导 蛋 白 质 的 合 成
蛋白质合成体系的主要原料是20种氨基酸，
课堂练习
1.组成mRNA分子的4种核苷酸能组成多少种密码子： （ ）D A.16 B.32 C.46 D.64
2.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：（ C ） 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
结果：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，而多聚尿嘧啶的碱基序列是由多个尿嘧啶 组成的（UUUUUU· · · · · · ），可见尿嘧啶的碱基 序列编码由苯丙氨酸组成的肽链； 苯丙氨酸－－UUU。
四、遗传密码的特点 1.不间断性即连续性 mRNA的三联体密码是 连续不断的，相邻密码之间无核苷酸间隔。 2.不重叠性 对于特定的三联体密码而言， 其中的每个核苷酸都具有不重叠性。不重叠性使 密码解读简单而准确无误而且当一个核苷酸被异 常核苷酸取代时，不会在肽链中影响到多个氨基 酸，不过，在大肠杆菌噬菌体基因组中，确有部 分遗传密码是重叠的，这可以看做是一种例外。
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1、2个：后面所有的氨基酸 （无法产生正常功能的蛋白质） ，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：5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ氨基酸，多肽比原 正常多肽多3个氨基酸。
怎样使这些氨基酸正确而有序的连接起来，最重 要的一项工作就是破译信使RNA的密码子。
第3节 遗传密码的破译（选学）
一、遗传密码的阅读方式
二、克里克的实验证据
三、遗传密码对应规则的发现 四、遗传密码的特点
教学目标
知识目标
1.遗传密码的破译。 2.遗传密码的特点。
能力目标
1.从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关
系训练科学推理能力。 2.通过再现科学史培养实验设计与科学探究 能力。 3.通过总结遗传密码的特点训练对比分析、
归纳总结能力。
情感态度与价值观目标
1.通过再现科学史体验科学方法与科学态度。
2.通过再现科学史感受科学知识发现过程的艰
辛和漫长。
教学重难点
重点
遗传密码的破译过程。
难点
运用数学方法及实验方法探究“碱基与氨 基酸的对应关系” 。
D.在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对
3.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： D） （
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
4.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．人工合成的多聚核苷酸 B A．无DNA和mRNA细胞的提取液 )
二、克里克的实验证据 克里克以T4噬菌体为实验材料，研究其中 某个碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影 响，发现： 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。
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
习题答案
一、基础题
1.（ D
）
2.
项 目 莫尔斯电码 遗传密码 无分隔符
密码间有无隔 有间隔符“/” 符 长度是否固定 长度不固定，1 到4隔符号不等
长度固定，3隔 符号
阅读方式是否 非重叠方式阅读 非重读方式阅读 重叠 密码所采用的 AUGC － · 符号
课堂小结
一、遗传密码的阅读方式
1.非重叠的方式阅读
2.重叠的方式阅读
二、克里克的实验证据
三、遗传密码对应规则的发现
四、遗传密码的特点 连续性、简并性、通用性
高考链接
（2007 上海）密码子存在于（ B ）
A.DNA
B.mRNA
C.tRNA
D.核糖体
解析：DNA中的碱基序列叫遗传信息； mRNA上决定氨基酸的三个连续碱基称为一个密 码子；tRNA中具有反密码子。
3.简并性 绝大多数氨基酸具有2个以上不同 的密码子叫做简并性,编码相同氨基酸的密码子称 同义密码子。由于简并性，某些DNA碱基变化不会 引起相应蛋白质的氨基酸序列改变,这对维持物种 的稳定性有重要意义。 4.通用性 处线粒体的个别密码外，生物体 通用一套遗传密码，细菌动物和植物之间蛋白质 合成机制及其 mRNA都是可以互换的。例如，真核 生物的基因可以在原核生物中表达，反之亦然。
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，编码之间没有分隔符。
三、遗传密码对应规则的发现
尼伦柏格和马太的实验：
实验过程：
1.每个试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。
遗传密码的特点：不间断性、不重叠性、
简并性、通用性.
二、拓展题
项 目
主要 思路
克里克的T4噬菌体实 验
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