遗传密码的破译讲解

第3节遗传密码子破译第1页第3节遗传密码子破译问题探讨一、遗传密码阅读方式二、克里克试验证据三、遗传密码对应规则发觉课堂练习第2页问题探讨我们懂得了核酸中碱基序列就是遗传信息，翻译事实上就是将mRNA中碱基序列翻译为蛋白质氨基酸序列，那么碱基序列与氨基酸序列是如何对应呢？一种密码子（3个碱基）决定一种氨基酸。第3页研究背景：“中心法则”提出后更为明确地指出了遗传信息传递方向，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？这个有趣而深奥问题在五十年代末就开始引发了一批研究者极大爱好第4页一、遗传密码阅读方式

(1)三联体密码子提出：1954年美国物理学家伽莫夫G.Gamor是第一种提出详细构想：对破译密码首先提出了挑战。当年，他在《自然Nature》杂志初次刊登了遗传密码理论研究文章，指出三个碱基组成一种密码子，决定一种氨基酸也许不止一种密码子。第5页接下来，人们不禁又要问在三联体中每个碱基作为信息只读一次还是反复阅读呢？以重合和非重合方式阅读DNA序列会有什么不一样呢？（2）遗传密码阅读方式注意：非重合阅读方式依次阅读，碱基不反复读取，而重合阅读方式，除首尾碱基外，每个碱基也许读两次。第6页遗传密码试拼与阅读方式摸索

第7页思考:当图中DNA第三个碱基(T)发生变化时,假如密码是非重合,这一变化将影响______个氨基酸,假如是重合又将影响________个氨基酸。当图中DNA第三个碱基(T)发生变化时,假如密码是非重合,这一变化将影响______个氨基酸,假如是重合又将影响________个氨基酸。13很多3第8页二、克里克试验证据（遗传密码子验证）（1）时间：1961年（2）试验材料：T4噬菌体DNA上一个基因（3）研究思绪：基因碱基数目标改变对其所编码蛋白质影响。（4）试验方法：通过这样方法他们发觉加入或减少1个和2个碱基都会引发噬菌体突变，无法产生正常功能蛋白质，而加入或减少3个碱基时却能够合成正常功能蛋白质。为何会这样呢？第9页请比较分析下列图:插入___个碱基对原有氨基酸序列影响最小。GGTTCGCACGCTTTGAGCGGTATCGCACGCTTTGAGCGGTAATCGCACGCTTTGAGCGGTAAATCGCACGCTTTGAGC3分析上图:减少___个碱基对原有氨基酸序列影响最小。3插入1个碱基：插入3个碱基：插入2个碱基：

克里克是第一种用试验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸科学家。这个试验还同步表白:遗传密码从一种固定起点开始,以非重合方式阅读,编码之间没有分隔符。返回第10页说明：克里克试验虽然说明了遗传密码总体特性，不过，却无法说明由三个碱基排列成一种密码子对应究竟是哪个氨基酸。第11页三、遗传密码对应规则发觉

1961-1962年，尼伦伯格和马太采取了蛋白质体外合成技术，破译了第一种遗传密码：（1）试验思绪：利用蛋白质体外合成技术，以人工合成RNA作模板合成多肽，确定氨基酸与密码子对应关系。（2）试验步骤：1）提出大肠杆菌破碎细胞液加入试管（除去原DNA和mRNA）2）添加20种氨基酸（分五组，每个试管各加四种氨基酸）3）加入人工合成RNA（多聚尿嘧啶核苷酸）4）合成多肽（只在加入酪氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、丝氨酸试管中出现多肽链）第12页5）利用同样办法将上述四种氨基酸分别加入装有多聚U四个试管（加入苯丙氨酸试管中出现多肽链）（3）试验结论：尿嘧啶碱基序列可编码由苯丙氨酸组成多肽链，结合克里克提出三个碱基编码一种氨基酸试验结论，能够得出苯丙氨酸密码子是UUU。第13页思考：1、上述试验中为何要除去细胞提取液中DNA和mRA？

细胞中原有mRNA会作为合成蛋白质模板干扰试验成果；细胞中原有DNA也许作为mRNA合成模板，而新合成mRNA也会干扰试验成果，因此要除去。2、假如你是尼伦伯格或马太，你将如何设计对照组试验，确保你重大发觉得到同行认可？

作为对照试验试管中，除不加入多聚尿嘧啶核苷酸外，其他所有成份都与试验组试管相同。第14页尼伦伯格和马太试验成果不但证明了无细胞系统成功，同步还表白UUU是苯丙氨酸密码子。这是第一种遗传密码子被破译。尼伦伯格试验巧妙之处于于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质，他这富有创新试验办法为他带来了重大成功！

第15页在接下来六七年里，科学家沿着体外合成蛋白质思绪，不停地改善试验办法，破译出了所有密码子，并编制出了密码子表。这项工作成为生物学史上一种伟大里程碑！为人类摸索和提醒生命本质研究向前前进一大步，为背面分子遗传生物学发展有着主要推进作用。第16页小结

1954年科普作家伽莫夫用数学办法推断3个碱基编码一种氨基酸。1961年克里克第一种用T4噬菌体试验证明了遗传密码中3个碱基编码一种氨基酸。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种遗传密码。1969年科学家们破译了所有密码。第17页我们注意整个破译过程中科学家思维变化，伽莫夫通过数学排列组合计算来推测密码子是由三个碱基组成，克里克则是巧妙地设计试验，使DNA增加或减少碱基办法从试验上证明了伽莫夫三联体密码子推测，由理论走向试验，为密码子破译迈出主要一步。而尼伦伯格试验则更富有创新性，他建立巧妙无细胞系统进行体外蛋白质合成，成功地破译了第一种密码子，随后办法不停创新最后破译了所有密码子。他奉献不但仅在于对遗传密码破译，更主要也在对生物研究办法上启动了新思维方式。第18页归结起来，我们看到，敏锐、大胆、睿智和创新是科学家主要素养，也正如尼伦伯格在1968年诺贝尔生理学或医学奖获奖时说：一种善于捕捉细节人才是能领会事物真谛人。第19页课堂练习1、在下列基因变化中，合成出具有正常功能蛋白质也许性最大是：（

）A在有关基因碱基序列中删除或增加一种碱基对B在有关基因碱基序列中删除或增加二个碱基对C在有关基因碱基序列中删除或增加三个碱基对D在有关基因碱基序列中删除或增加四个碱基对第20页2、最早提出3个碱基编码一种氨基酸科学家和初次用试验办法加以证明科学家分别是：（）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、克里克第21页3、采取蛋白质体外合成技术揭示遗传密码试验中，变化下列哪项操作，即可测出所有遗传密码与氨基酸对应规则：()A．无DNA和mRNA细胞提取液B．人工合成多聚核苷酸C．加入氨基酸种类和数量D．测定多肽链中氨基酸种类办法

第22页4.在遗传密码子阅读方式验证明验中，克里克没有证明是（）。A.3个碱基决定一个氨基酸B.遗传密码从一个固定起点开始，无间隔C.遗传密码以非重合方式阅读D.遗传密码与氨基酸之间对应关系D第23页5.尼伦伯格和马太采取蛋白质体外合成技术进行试验没有说明（）。A.多聚尿嘧啶核苷酸造成了多聚苯丙氨酸合成B.尿嘧啶碱基序列编码由苯丙氨酸组成肽链C.结合克里克研究成果，得出与苯丙氨酸对应密码子是UUUD.细胞提取液中遗传信息控制合成了多聚苯丙氨酸肽链D第24页6.小白兔控制血红蛋白合成mRNA加入到大肠杆菌提取液中，成果能合成出小白兔血红蛋白，这说明（）A.小白兔RNA能指导大肠杆菌蛋白质合成B.所有生物共用一套遗传密码子C.小白兔控制血红蛋白合成基因能进入大肠杆菌D.大肠杆菌遗传物质是RNAB第25页7、下列各项中，错误是（）。A.克里克T4噬菌体试验不能证明苯丙氨酸密码子是UUUB.克里克T4噬菌体试验表白遗传密码阅读方式是非重合阅读方式C.尼伦伯格和马太试验能够说明三个碱基决定一种氨基酸D.以上两个试验对遗传密码破译都做出了奉献，促进了科学C第26页8.下列论述中不是遗传密码特点是（）A.非反复性B.无分隔符C.三联性D.不连续性9.mRNA碱基序列中，随机插入一种碱基，造成mRNA上密码子变化是（）A.所有密码子变化B.只有一种密码子变化C.基本不变D.插入碱基后所有密码子都发生变化DD第27页9.原核生物中某一基因编码区起始端插入了一种碱基对，在插入位点附近，再发生哪种情况有也许对其编码蛋白质构造影响最小（）A置换单个碱基对B增添4个碱基对C缺失3个碱基对

D缺失4个碱基对D第28页

在克里克得出3个碱基能够排列成1个遗传密码试验结论后，科学家们开始摸索一种特定遗传密码所对应特定氨基酸究竟是哪一种。尼伦伯格和马太采取蛋白质体外合成技术，在每一种试管中加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA细胞提取液以及人工合成多聚尿嘧啶核苷酸，成果在加入了苯丙氨酸试管中出现了多聚苯丙氨酸肽链，如下列图请回答。第29页第30页(1)试验中多聚尿嘧啶核苷酸作用是(2)细胞提取液为该试验详细提供了(3)试验中所用细胞提取液需除去DNA和mRNA原因是(4)为确保试验结论科学性，应如何操作？作为模板mRNA直接控制蛋白质(多肽)合成

能量、酶、核糖体、tRNA(缺项不对)排除细胞中DNA、mRNA对体外合成蛋白质影响加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸试验第31页(5)要想懂得更多氨基酸密码子，你如何变化上述试验？（简述）依次用不一样种类多聚核糖核苷酸替代上述试验中多聚尿嘧啶核苷酸第32页(6)本试验所用细胞提取液能够用大肠杆菌制备。请简述制备办法：①对大肠杆菌进行振荡裂解；②_____________________________③_____________________________经上述操作，得到了除去DNA和mRNA细胞提取液。(大肠杆菌中mRNA约在30～60分钟内自行分解，因此操作中可不考虑)。离心、过滤，获取匀浆用DNA酶处理匀浆，除去DNA第33页7．下列图是中心法则揭示生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与体现过程。请回答下列问题。第34页(1)a、b、c、d所表达四个过程依次分别是__________、__________、__________和__________。(2)需要tRNA和核糖体同时参与过程是________(用图中字母回答)。(3)a过程发生在真核细胞分裂________期。(4)在真核细胞中，a和b两个过程发生主要场所是______。第35页解析：图中a表达DNA复制，b是转录，c是翻译，d是逆转录，e是RNA自我复制。在翻译过程中需要tRNA和核糖体同步参与。DNA复制过程发生在真核细胞分裂间期。真核细胞中，转录和翻译主要场所是细胞核。tRNA能特异性