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1、陆河县陆河中学陆河县陆河中学 付玲红付玲红2003人教版人教版 必修二必修二遗传密码的破译基基因因指指导导蛋蛋白白质质的的合合成成 蛋白质合成体系的主要原料是20种氨基酸，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。/Where are genes located/DNA 1944年，理论物理学家薛定年，理论物理学家薛定谔发表谔发表大胆地大胆地预言预言预言预言：遗传密码遗传密码可可能作为一般民用的能作为一般民用的莫尔斯电码莫尔斯电码莫尔斯电码莫尔斯电码的的两个符号：两个符号：“”、“”，通，通过过排列组合排列组合来储存来储存遗传信息遗传信息。研究的背景：研
2、究的背景：莫尔斯电报莫尔斯电报:短音短音念作念作滴（滴（di）:长音长音念作念作答（答（da）1954年，伽莫夫：年，伽莫夫：3个碱基编码个碱基编码1个氨个氨基酸基酸物理学家伽莫夫物理学家伽莫夫物理学家伽莫夫物理学家伽莫夫研究的背景：研究的背景：1953年沃森和克里克建立DNA双螺旋模型。一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式 mRNA mRNA CCAAGCGUGCGA翻译翻译多肽链多肽链脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸非非重重叠叠阅阅读读重重叠叠阅阅读读基因的片段基因的片段基因的片段基因的片段 GGTTCGCACGCT基因的片段基因的片段基因的片段基因的片段 GGTTCGCACGCTmRNA
3、 mRNA CCAAGCGUGCGA翻译翻译多肽链多肽链脯脯脯脯氨氨氨氨酸酸酸酸非重叠方式阅读编码非重叠方式阅读编码 个氨基酸，个氨基酸，重叠方式阅读编码重叠方式阅读编码 个氨基酸。个氨基酸。转录转录转录转录410遗传密码以哪种方式进行阅读呢？基因的片段基因的片段基因的片段基因的片段 GGTTCGCACGCTGGTACGCACGCT非重叠阅读非重叠阅读非重叠阅读非重叠阅读:当当当当改变改变改变改变1 1 1 1个碱基对个碱基对个碱基对个碱基对,将影响将影响将影响将影响1 1 1 1个个个个氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸重叠阅读重叠阅读重叠阅读重叠阅读:当当当当改变改变改变改变1 1 1 1个碱基对个
4、碱基对个碱基对个碱基对,将影响将影响将影响将影响3 3 3 3个个个个氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸改变改变改变改变1 1个碱基个碱基个碱基个碱基基因的片段基因的片段基因的片段基因的片段 GGTTCGCACGCT插入插入1个碱基：个碱基：GGTATCGCACGCT插入插入2个碱基：个碱基：GGTAATCGCACGCT插入插入3个碱基：个碱基：GGTAAATCGCACGCT非重叠阅读非重叠阅读非重叠阅读非重叠阅读:重叠阅读重叠阅读重叠阅读重叠阅读:当插入当插入当插入当插入1 1个碱基个碱基个碱基个碱基,将影响将影响将影响将影响3 3个个个个氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 当插入当插入当插入当插入2 2个碱基
5、个碱基个碱基个碱基,将影响将影响将影响将影响4 4个个个个氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 当插入当插入当插入当插入3 3个碱基个碱基个碱基个碱基,将会在将会在将会在将会在5 5个个个个氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸当插入当插入当插入当插入1 1 1 1个碱基个碱基个碱基个碱基,将影响将影响将影响将影响插入部位后面所有的插入部位后面所有的插入部位后面所有的插入部位后面所有的氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸当插入当插入当插入当插入2 2 2 2个碱基个碱基个碱基个碱基,将影响将影响将影响将影响插入部位后面所有的插入部位后面所有的插入部位后面所有的插入部位后面所有的氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸当插入当插入当插入当插入3 3
6、 3 3个碱基个碱基个碱基个碱基,将会在将会在将会在将会在原氨基酸序列中多一个原氨基酸序列中多一个原氨基酸序列中多一个原氨基酸序列中多一个氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸遗传密码以哪种方式进行阅读呢？zxxkwzxxkwzxxkw遗传密码子的验证（克里克的实验）遗传密码子的验证（克里克的实验）遗传密码子的验证（克里克的实验）遗传密码子的验证（克里克的实验）1961年，DNA分子结构的发现者克里克研究：在T4噬菌体的相关碱基序列中：增加或删除增加或删除一个一个碱基，碱基，无法产生无法产生正常功能的蛋白质正常功能的蛋白质增加或删除增加或删除两个两个碱基，也碱基，也无法产生无法产生正常功能的蛋白质正常功能的
7、蛋白质增加或删除增加或删除三个三个碱基，却碱基，却合成了合成了具有正常功能的蛋白质。具有正常功能的蛋白质。为什么会产生这样的现象呢？为什么会产生这样的现象呢？遗传密码子的验证（克里克的实验）类比分析 原句中每个单词都有3个字母组成，7个单词 连成一句THE FAT CAT ATE THE BIG RAT在原第2个单词中插入一个字母R。THE FA R/TCA TAT ETH EBI GRA T在原第2个单词中插入二个字母R。THE FAR/RTC ATA TET HEB IGR AT在原第2个单词中插入三个字母。THE FAR/ROT/CAT ATE THE BIG RAT遗传密码子的验证（克
8、里克的实验）结论：遗传密码中 碱基编码一个氨基酸3个遗传密码从一个 起点开始,以 的方式阅读，编码之间 分隔符固定的非重叠没有不间断性：密码子之间没有分隔符不间断性：密码子之间没有分隔符不重叠性：阅读框不重叠不重叠性：阅读框不重叠简并性：一个氨基酸可能对应多个密码子简并性：一个氨基酸可能对应多个密码子通用性：除线粒体部分密码外，生物界通用性：除线粒体部分密码外，生物界共用一套密码共用一套密码遗传密码的特点：遗传密码的特点：如何确定如何确定6464个密码子分个密码子分别对应哪种氨基酸呢？别对应哪种氨基酸呢？zxxkw遗传密码对应规则的发现遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太尼伦伯格和马太各管加多
9、聚尿各管加多聚尿嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸每管加入除去每管加入除去DNADNA和和mRNAmRNA的细胞提取液的细胞提取液每支试管各加一种氨基酸每支试管各加一种氨基酸(酪氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸酪氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸)每管加入多聚尿嘧啶核糖核苷酸每管加入多聚尿嘧啶核糖核苷酸（UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU）结果：加苯丙氨酸的试管中出现了多肽链结果：加苯丙氨酸的试管中出现了多肽链结论：结论：苯丙氨酸对应的密码子是苯丙氨酸对应的密码子是UUUTyrSerPheCys思考：思考：（1）如何设计对照实验，使实验结果更具说服力？）如何设计对照实验，使实验结果更具说服力
10、？（2）如何通过实验，确定）如何通过实验，确定AAA，CCC，GGG是哪种是哪种氨基酸的密码子？氨基酸的密码子？（3）如果以）如果以ACACACACACAC多聚核苷酸为模板，多聚核苷酸为模板，则其指导合成的多肽链中含有几种氨基酸？则其指导合成的多肽链中含有几种氨基酸？课堂小结四、遗传密码的特点 不间断、不重叠、简并性、通用性 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体验高考（体验高考（20192019全国卷一）全国卷一）用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是
11、同位素标记的tRNA蛋白质合成所需的酶同位素标记的苯丙氨酸人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A BC D练习巩固练习巩固（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 加四个碱基对练习巩固练习巩固（2 2）采用蛋白质体外合成的技术揭示遗传密码）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：（密码与氨基酸的对应规则：（）A A无无DNADNA和和mRNAmRNA细胞的提取液细胞的提取液B B人工合成的多聚核苷酸人工合成的多聚核苷酸C C加入的氨基酸种类和数量加入的氨基酸种类和数量D D测定多肽链中氨基酸种类的方法测定多肽链中氨基酸种类的方法