人教版必修2生物：4．3 遗传密码的破译 课件（共17张PPT）

(共17张PPT)
高中生物必修2第四章第三节课件
知识回顾
练习：完成遗传信息、遗传密码、反密码子和DNA、基因、mRNA、tRNA、rRNA之间的连线
遗传信息
遗传密码子
反密码子
DNA
基因
mRNA
tRNA
rRNA
译 文：
这是用莫尔斯 密码编写的问题
Where are genes located?
请用莫尔斯密码回答上面的问题
－· · / － · / ·
DNA
·－－/····/·/·－·/·/·－/·－·/·/－－·/·/ －·/·/···/·－··/－－－/－·－·/·－/ －/·/－··/
问题探讨
课外知识：莫尔斯电码
1837年，莫尔斯设计出了著名且简单的电码，称为莫尔斯电码。

字码：
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 --··
数码（长）
0 -----
1 ·----
2 ··---
3 ···--
4 ····-
5 ·····
6 -····
7 --···
8 ---··
9 ----·

莫尔斯密码怎么代表不同的信息？
“·”和“－”的排列组合来储存信息， 可以表达出不同的英文句子、数字、标点符号
在信使RNA分子上，决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。 （含起始码、终止码）
遗传密码子又是如何代表遗传信息的呢？

U

C

A

U

G

A

U

U

A

mRNA

密码子

密码子

密码子

?氨基酸

?氨基酸

?氨基酸
那么，遗传密码是怎么破译的呢？
第四章 第3节 遗传密码的破译（选学）
本节聚焦
1、遗传密码是如何破译的？
2、遗传密码有什么特点?
遗传密码的破译（Ⅰ）
遗传密码的试拼
推断：
1个碱基一种氨基酸，才有41=4种；
2个碱基决定一种氨基酸，有42=16种；
3个碱基决定一种氨基酸，有43=64种；
不可能是4个及以上的关系了
1954年，美籍俄裔理论物理学家伽莫夫（G·Gamow）应用排列组合计算来研究遗传密码
伽莫夫认为遗传密码是三联体密码，后来被验证是正确的。

U

C

A

U

G

A

U

U

A

mRNA

密码子

密码子

密码子
遗传密码的破译（Ⅱ）
遗传密码的阅读方式的探索
碱基的 阅读方式
重叠阅读：
非重叠阅读：

密码子中的每个碱基作为信息只读一次
密码子中的每个碱基作为信息重复阅读

U

C

A

U

G

A

U

U

A

mRNA



思考：如果按非重叠阅读，下图中有几个密码子？
如果按重叠阅读，下图中有几个密码子？

U

C

A

U

G

A

U

U

A

mRNA


3个密码子
7个密码子
遗传密码的破译（Ⅱ）
遗传密码的阅读方式的探索
遗传密码的阅读方式推理：
GGTTCG

改变、替换

非重叠阅读：
重叠阅读：
影响____个氨基酸
影响____个氨基酸
GG

G T

T C


1
3
GGTTCG


增添


非重叠阅读：
重叠阅读：
影响____个氨基酸
影响这一碱基后的所有氨基酸
GT

T T

T C


3
遗传密码的破译（Ⅱ）
遗传密码的阅读方式的探索
GGT TCG
影响____个氨基酸
4

非重叠阅读：
重叠阅读：
影响这一碱基后全部氨基酸


增添



增添

G T


T


T



T
C






增添

增添

增添


非重叠阅读：
重叠阅读：
影响1个氨基酸
G T


T







T

T C
影响5个氨基酸
遗传密码的阅读方式推理：
GGT TCG
遗传密码的破译（Ⅱ）
遗传密码的阅读方式的探索
非重叠阅读 （改变氨基酸的数目） 重叠阅读 （改变氨基酸的数目）
插点替换一个碱基
插点后增添1个碱基
插点后增添2个碱基
插点后增添3个碱基
插点所在的， 1个
3个
插点后全部改变
3个
插点后全部改变
4个
插点后， 1个
5个
插点后缺失1个碱基
插点后缺失2个碱基
插点后缺失3个碱基
结论
GGTTCG

插点后全部改变
3个
插点后全部改变
4个
插点后改变，1个
5个
除了第一个碱基和最后一个碱基外，其他任何一个碱基的突变，都会影响到相连的3个重叠密码子，即最多可以改变3个氨基酸
一个碱基的突变，可以只影响1个氨基酸，或全部氨基酸
遗传密码的阅读方式比较：
遗传密码的破译（Ⅱ）
遗传密码的阅读方式的探索
克里克的实验证据（1961年）
T4噬菌体实验（用原黄素处理，使DNA脱落或增加碱基）
某基因的 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
增加或删除2个碱基

无法产生正常功能的蛋白质
增加或删除3个碱基

可以产生正常功能的蛋白质
实验
方法
实验结论：
1、遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸（三联体密码）
2、遗传密码的阅读方式：
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。

实验结果
遗传密码的破译（Ⅲ）
遗传密码的对应规则
尼伦伯格和马太的无细胞体系——蛋白质体外合成的实验
尼伦伯格
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
遗传密码的破译（Ⅲ）
遗传密码的对应规则
尼伦伯格和马太的无细胞体系——蛋白质体外合成的实验
实验步骤：
1、提取大肠杆菌的破碎细胞液分于20支试管中
2、每支试管中加入人工合成的RNA—多聚尿嘧啶核苷酸
3、每支试管各加入1种氨基酸，共20种
4、加入苯丙氨酸的试管出现多肽－多聚苯丙氨酸肽链
处理:去掉原DNA和mRNA
提取细胞液目的：
去除原DNA和mRNA目的：

获取细胞中的核糖体、ATP以及各种酶
防止细胞原有的DNA和mRNA作为模板干扰实验结果
多聚尿嘧啶核苷酸：UUUUUUUUUUUUUU
观察哪一种氨基酸对应人工合成的RNA合成多肽
实验结论：
苯丙氨酸的密码子——UUU
遗传密码的破译（Ⅲ）
遗传密码的对应规则
尼伦伯格
霍拉纳因
此后的六七年里，尼伦伯格和霍拉纳因等科学家利用三联体结合实验的方法破获了64个遗传密码子。
1968年，尼伦贝格和霍拉纳因等人在破译遗传密码方面的重要贡献，获得了1968年诺贝尔生理学或医学奖。
比较克里克的实验和尼伦伯格、马太的实验
克里克的
T4噬菌体实验 尼伦伯格、马太的 体外蛋白质合成实验
主要思路

前提
优势
不足
通过研究对______的改变对蛋白质的合成的影响推断遗传密码的性质
碱基
建立_______蛋白质合成系统，直接破解遗传密码规则
体外
找到使DNA脱落或插入单个碱基的方法
人工合成mRNA的方法——获得多核苷酸磷酸化酶
不需知道蛋白质合成的方式，直接推出密码的阅读方式
直接推出遗传密码与氨基酸对应的规则
证据相对间接，工作量大
需要先了解蛋白质合成所需的条件
如何为尼伦伯格、马太的实验设计对照组的实验？
在对照实验中的所有试管中加入成分均不变， 但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸。
遗传密码的破译
3个碱基编码1个氨基酸
遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸,是非重叠式阅读
破译了第一个遗传密码

1954年，伽莫夫用数学的方法推断：
1961年，克里克第一个用T4噬菌体实验证明：
1961年，尼伦伯格和马太利用无细胞系统体外合成蛋白质实验：
1965年，破译了全部的遗传密码
遗传密码的特点：
不间断性、不重叠性、简并性、通用性
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