第四章●第三節《遺傳密碼的破譯》人教版高中生物必修2第四章●第三節《遺傳密碼的破譯》人教版高中生物必修2激趣導學人民教育出版社高中

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Wherearegeneslocated？激趣導學人民教育出版社高中|必修2Where1.遺傳密碼是如何破譯的？2.遺傳密碼有哪些特點？目標導學人民教育出版社高中

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1.遺傳密碼是如何破譯的？目標導學人民教育出版社高中|導思點撥人民教育出版社高中

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一、遺傳密碼的閱讀方式二、克里克的實驗證據三、遺傳密碼對應規則的發現四、遺傳密碼的特點導思點撥人民教育出版社高中|必修2一、遺傳密碼1954年科普作家伽莫夫G.Gamor對破譯密碼首先提出了挑戰。他以著有《奇異王國的湯姆金斯》等優秀的科學幻想作品而著稱，具有豐富的想象力，但他不是一位實驗科學家，所以只能從理論上來嘗試密碼的解讀。當年，他在《自然Nature》雜志首次發表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出三個堿基編碼一個氨基酸。伽莫夫G.Gamor資料分析人民教育出版社高中

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1954年科普作家伽莫夫G.Ga1953年，伽莫夫：3個堿基編碼1個氨基酸物理學家伽莫夫人民教育出版社高中

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1953年，伽莫夫：3個堿基編碼1個氨基酸物理學家伽莫夫人民1、非重疊的方式閱讀2、重疊的方式閱讀一、遺傳密碼的閱讀方式

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1、非重疊的方式閱讀2、重疊的方式閱讀一、遺傳密碼的閱讀方式mRNA…CCAAGCGUGCGA…翻譯多肽鏈脯氨酸非重疊閱讀重疊閱讀基因的片段…GGTTCGCACGCT…基因的片段…GGTTCGCACGCT…mRNA…CCAAGCGUGCGA…翻譯多肽鏈脯氨酸轉錄轉錄……人民教育出版社高中

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mRNA…CCAAGCGUGCGA…翻譯多肽鏈脯以非重疊方式閱讀可編碼

個氨基酸，以重疊方式閱讀可編碼

個氨基酸。410人民教育出版社高中

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以非重疊方式閱讀可編碼個氨基酸思考：遺傳密碼以哪種方式進行閱讀呢？基因的片段…GGTTCGCACGCT……GGTACGCACGCT…非重疊閱讀:當改變1個堿基對,將影響1個氨基酸重疊閱讀:當改變1個堿基對,將影響3個氨基酸zxxk改變1個堿基人民教育出版社高中

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思考：遺傳密碼以哪種方式進行閱讀呢？基因的片段基因的片段

…GGTTCGCACGCT…插入1個堿基：…GGTATCGCACGCT…插入2個堿基：…GGTAATCGCACGCT…插入3個堿基：…GGTAAATCGCACGCT…非重疊閱讀:當插入1個堿基,將影響插入部位后面所有的氨基酸當插入2個堿基,將影響插入部位后面所有的氨基酸當插入3個堿基,將會在原氨基酸序列中多一個氨基酸人民教育出版社高中

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基因的片段…GGTTCGCACGCT…插基因的片段

…GGTTCGCACGCT…插入1個堿基：…GGTATCGCACGCT…插入2個堿基：…GGTAATCGCACGCT…插入3個堿基：…GGTAAATCGCACGCT…重疊閱讀:

當插入1個堿基,將影響3個氨基酸當插入2個堿基,將影響4個氨基酸當插入3個堿基,將會在5個氨基酸人民教育出版社高中

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基因的片段…GGTTCGCACGCT…插二、克里克的實驗證據克里克發現：增加/刪除1個或2個堿基，不能產生功能正常的蛋白質；但增加/刪除3個堿基，可以產生功能正常的蛋白質。遺傳密碼中是由3個堿基編碼1個氨基酸。還同時表明:遺傳密碼從一個固定的起點開始,以非重疊的方式閱讀,編碼之間沒有分隔符。這表明：1961克里克以T4噬菌體為材料人民教育出版社高中

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二、克里克的實驗證據克里克發現：遺傳密碼中是由3個堿基編碼1如何確定64個密碼子分別對應哪種氨基酸呢？？人民教育出版社高中

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如何確定64個密碼子分別對應哪種氨基酸呢？？人民教育出版社尼倫伯格(M.W.Nirenberg,1927～)尼倫伯格受聘為北大名譽教授人民教育出版社高中

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尼倫伯格(M.W.Nirenberg,1927～)尼倫伯格受三、遺傳密碼對應規則的發現尼倫伯格和馬太各管加多聚尿嘧啶核苷酸②每管加入除去DNA和mRNA的細胞提取液①每支試管各加一種氨基酸③每管加入多聚尿嘧啶核糖核苷酸（…UUUUUUUUUUUUU…）結果：加苯丙氨酸的試管中出現了多肽鏈結論：苯丙氨酸對應的密碼子是UUU人民教育出版社高中

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三、遺傳密碼對應規則的發現尼倫伯格和馬太各管加多聚尿嘧啶核苷人民教育出版社高中

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人民教育出版社高中|必修2思考：1、上述實驗中為什么要除去細胞提取液中的DNA和mRA？細胞中原有的mRNA會作為合成蛋白質的模板干擾實驗結果；細胞中原有的DNA可能作為mRNA合成的模板，而新合成的mRNA也會干擾實驗的結果，因此要除去。2、如果你是尼倫伯格或馬太，你將如何設計對照組的實驗，確保你的重大發現得到同行的認可？作為對照實驗的試管中，除不加入多聚尿嘧啶核苷酸外，其它所有成分都與實驗組的試管相同。人民教育出版社高中

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思考：1、上述實驗中為什么要除去細胞提取液中的DNA和mRA我們注意整個破譯過程中科學家思維的變化，伽莫夫通過數學的排列組合的計算來推測密碼子是由三個堿基組成的，克里克則是巧妙地設計實驗，使DNA增加或減少堿基的方法從實驗上證明了伽莫夫的三聯體密碼子的推測，由理論走向實驗，為密碼子的破譯邁出重要的一步。而尼倫伯格的實驗則更富有創新性，他建立巧妙的無細胞系統進行體外蛋白質合成，成功地破譯了第一個密碼子，隨后的方法不斷創新最終破譯了所有的密碼子。他的貢獻不僅僅在于對遺傳密碼的破譯，更重要的也在對生物研究方法上開啟了新的思維方式。人民教育出版社高中

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我們注意整個破譯過程中科學家思維的變化，伽莫夫通過數學的排列歸結起來，我們看到，敏銳、大膽、睿智和創新是科學家的重要素養，也正如尼倫伯格在1968年諾貝爾生理學或醫學獎獲獎時說的：一個善于捕捉細節的人才是能領略事物真諦的人。人民教育出版社高中

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歸結起來，我們看到，敏銳、大膽、睿智和創新是科學家的重要素養設問尋疑人民教育出版社高中

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比較克里克與尼倫柏格所采用的實驗方法，想一想這兩種方法的主要思路有什么樣的不同?

設問尋疑人民教育出版社高中|必修2比較克里克與克里克的T4噬菌體實驗尼倫伯格體外蛋白質合成實驗主要思路通過研究堿基的改變對蛋白質合成的影響推斷遺傳密碼的性質。建立體外蛋白質合成系統，直接破解遺傳密碼規則。前提找到使DNA脫落或插入單個堿基的方法——原黃素處理多核苷酸磷酸化酶的發現，為得到polyU提供條件優勢不需要理解蛋白質合成過程，就能作出推斷密碼子的總體特征?？焖?，直接不足證據相對間接，工作量較大。需要首先了解細胞中蛋白質合成所需的條件。人民教育出版社高中

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克里克的T4噬菌體實驗尼倫伯格體外蛋白質合成實驗主要通過研究診斷反饋人民教育出版社高中

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C1、在下列基因的改變中，合成出具有正常功能蛋白質的可能性最大的是：（）A．在相關的基因的堿基序列中刪除或增加一個堿基B．在相關的基因的堿基序列中刪除或增加二個堿基C．在相關的基因的堿基序列中刪除或增加三個堿基對

D．在相關的基因的堿基序列中刪除或增加四個堿基對診斷反饋人民教育出版社高中|必修2C1、在下列診斷反饋人民教育出版社高中

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B2、采用蛋白質體外合成的技術揭示遺傳密碼實驗中，改變下列哪項操作，即可測出全部的遺傳密碼與氨基酸的對應規則（）A．無DNA和mRNA細胞的提取液B．人工合成的多聚核苷酸C．加入的氨基酸種類和數量D．測定多肽鏈中氨基酸種類的方法診斷反饋人民教育出版社高中|必修2B2、采用蛋診斷反饋人民教育出版社高中

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3.在遺傳密碼子的閱讀方式驗證實驗中，克里克沒有證明的是（）。A.3個堿基決定一個氨基酸B.遺傳密碼從一個固定起點開始，無間隔C.遺傳密碼以非重疊的方式閱讀D.遺傳密碼與氨基酸之間的對應關系D診斷反饋人民教育出版社高中|必修23.在遺傳密診斷反饋人民教育出版社高中

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4.尼倫伯格和馬太采用蛋白質的體外合成技術進行的實驗沒有說明（）。A.多聚尿嘧啶核苷酸導致了多聚苯丙氨酸的合成B.尿嘧啶的堿基序列編碼由苯丙氨酸組成的肽鏈C.結合克里克的研究成果，得出與苯丙氨酸對應的密碼子是UUUD.細胞提取液中的遺傳信息控制合成了多聚苯丙氨酸的肽鏈D診斷反饋人民教育出版社高中|必修24.尼倫伯格拓展延伸人民教育出版社高中

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1、不間斷性mRNA的三聯體密碼是連續排列的，相鄰密碼之間無核苷酸間隔。所以若在某基因編碼區(能指導蛋白質合成的區域)的DNA序列或mRNA中間插入或刪除1~2個核苷酸,則其后的三聯體組合方式都會改變,不能合成正常的蛋白質.2、不重疊性

對于特定的三聯體密碼而言，其中的每個核苷酸都具有不重疊性。例如如果RNA分子UCAGACUGC的密碼解讀順序為:UCA、GAC、UGC,則它不可以同時解讀為:UCA、CAG、AGA、GAC……等.不重疊性使密碼解讀簡單而準確無誤.并且,當一個核苷酸被異常核苷酸取代時,不會在肽鏈中影響到多個氨基酸.遺傳密碼子的性質拓展延伸人民教育出版社高中|必修21、不間斷性3、簡并性絕大多數氨基酸具有2個以上不同的密碼子，這一現象稱做簡并性，編瑪相同氨基酸的密碼子稱同義密碼子。由于兼并性,某些DNA堿基變化不會引起相應蛋白質的氨基酸序列改變。4、通用性除線粒