第三节 遗传密码的破译

一、教学目标

1、  说出遗传密码的阅读方式。

2、  说出遗传密码的破译过程。

二、教学重点

遗传密码的破译过程。

三、教学难点

尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。

 

自主学习

一、遗传密码的阅读方式

1954年科普作家伽莫夫对破译遗传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研究的文章，指出   个碱基编码一个氨基酸。

但是，3个碱基决定1个氨基酸，在这三个碱基中的每个碱基是只读一次还是重复阅读呢？以重叠方式和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？

思考：课本74页思考与讨论。

二、遗传密码的验证（克里克的实验）

1、  实验材料：         

2、  研究方法：增加或减少某个基因的碱基对其所编码的蛋白质的影响。

3、  实验结果：在相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，      （能或不能）产生正常功能的蛋白质；增加或者删除两个碱基，      （能或不能）产生正常功能的蛋白质；当增加或者删除三个碱基时，     （能或不能）合成具有正常功能的蛋白质。

4、实验结论：克里克是第一个用实验证明遗传密码中                     的科学家。

5、同时表明：遗传密码从一个固定的起点开始，以       的方式阅读，编码之间没有    。

三、遗传密码对应规则的发现

尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。

1、实验技术：         。

2、实验过程：在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入除去了            的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。

3、实验结果：只有加入了          的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。

4、实验结论：3个碱基决定1个氨基酸，与苯丙氨酸对应的密码子应该是       。

    在此后的六七年里，科学家沿着             的思路，不断地改进实验方法，破译出了全部的密码子，并编制出了密码子表（图4-1）。

 

知识总结

遗传密码的特点：

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，若在某基因编码区的DNA序列或其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改变，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。不重叠性使密码解读简单而准确无误。并且，当一个核苷酸被异常核苷酸取代时，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。由于简并性，某些DNA碱基变化不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变，这对维持物种的稳定性有重要意义。

4、通用性：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。

 

巩固练习

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

2、最早提出3个碱基编码一个氨基酸的科学家和首次用实验的方法加以证明的科学家分别是：（   ）

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

3、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密码与氨基酸的对应规则：(   )

A．无DNA和mRNA细胞的提取液

B．人工合成的多聚核苷酸

C．加入的氨基酸种类和数量

D．测定多肽链中氨基酸种类的方法

4、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则：（   ）
A．不能转录              B．在转录时造成插入点以前的遗传密码改变
C．不能翻译              D．在转录时造成插入点以后的遗传密码改变

5、如果DNA分子模板链上的TAA变成了TAC，那么相应的遗传密码将会：（   ）
A．由AUU变为AUG                B．由UUA变为UAC
C．由AUG变为AUU                D．由UAA变为UAC

6、关于密码子的叙述中错误的是：（   ）
A．能决定氨基酸的密码子有64个
B．CTA肯定不是密码子

C．一种氨基酸可有一到多个对应的密码子
D．同一密码子在人和猴子细胞中可决定同一种氨基酸

7、把小鼠的信使RNA加入到大肠杆菌提取液中，在一定条件下，能合成出小鼠的血红蛋白，

这个事实说明：（   ）

A．控制蛋白质合成的基因位于信使RNA上

B．小鼠的信使RNA能使大肠杆菌向小鼠转化

C．生物的遗传密码都相同

D．小鼠的信使RNA在大肠杆菌体内控制合成了小鼠DNA

8、大肠杆菌某基因原有183对碱基，现经过突变，成为180对碱基（减少的碱基对与终止

密码子无关），它指导合成的蛋白质分子与原来基因指导合成的蛋白质分子相比较，差异可

能为：（   ）

A．只差一个氨基酸，其他顺序不变     B．除长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变

C．长度不变，但顺序改变             D．A、B都有可能