破译高手教案

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教学预备

1.教学目标

遗传密码子的破译

2.教学重点/难点

1.教学重点：三个碱基打算一个氨基酸这一结论的探究过程。

2.教学难点：重叠阅读方式和非重叠阅读方式

3.教学用具

教学课件

4.标签

教学过程

一、课程的导入

通过给同学几分钟时间让同学对应左图的莫尔斯密码表将书上给的那一段密码文字翻译出来，然后问“同学假如没有这个密码表，他们能译出来吗？再问那么密码表重要吗？”“同学们那你们知道我们身体里也藏有一个密码表吗？知道它是什么吗？了解它吗？好，这节课我们就来学习这个我们身体里的密码子遗传密码子”

二、新课的绽开

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和蛋白质之间毕竟是什么关系？或者说DNA是如何打算蛋白质？这个好玩而浅显的问题在五十年月末就开头引起了一批讨论者的极大爱好。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讨论的文章，指出三个碱基编码一个氨基酸。

（一）遗传密码子的阅读方式

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

当图中DNA的第三个碱基(T)发生转变时,假如密码是非重叠的,这一转变将影响1个氨基酸,假如是重叠的又将影响3个氨基酸。

当图中DNA的第三个碱基(T)后插入一个碱基A,假如密码是非重叠的,这一转变将影响3个氨基酸,假如密码是重叠的,又将影响3个氨基酸。

（二）遗传密码子的验证（克里克的试验）

1961年,克里克对T4噬菌体DNA上的一个基因进行处理，使DNA增加或削减碱

基。通过这样的方法他们发觉加入或削减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，而加入或削减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.

克里克是第一个用试验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家。这个试验还同时表明:遗传密码从一个固定的起点开头,以非重叠的方式阅读,编码之间没有分隔符。

（三）遗传密码对应规章的发觉

1961-1962年，尼伦伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和马太（H.Matthaei）的试验

这一结果不仅证明了无细胞系统的胜利，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。尼伦伯格的试验奇妙之处在于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质，他这富有创新的试验方法为他带来了重大的胜利！

在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成蛋白质的思路，不断地改进试验方法，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宏大的里程碑！为人类探究和提示生命的本质的讨论向前迈进一大步，为后面分子遗传生物学的进展有着重要的推动作用。

（四）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转变,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。例如假如RNA分子UCAGACUGC的密码解读挨次为:UCA、GAC、UGC,则它不行以同时解读为:UCA、CAG、AGA、GAC……等.不重叠性使密码解读简洁而精确     无误.并且,当一个核苷酸被特别核苷酸取代时,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。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转变。

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、起始码与终止码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。AUG是甲硫氨酸的密码，同时又是起始密码。

课堂小结

我们留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想密码子是由三个碱基组成的，克里克则是奇妙地设计试验，使DNA增加或削减碱基的方法从试验上证明白伽莫夫的三联体密码子的推想，由理论走向试验，为密码子的破译迈出重要的一步。而尼伦伯格的试验则更富有创新性，他建立奇妙的无细胞系统进行体外蛋白质合成，胜利地破译了第一个密码子，随后的方法不断创新最终破译了全部的密码子。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讨论方法上开启了新的思维方式。

归结起来，我们看到，敏锐、大胆、睿智和创新是科学家的重要素养，也正