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教學(xué)預(yù)備

1.教學(xué)目標(biāo)

遺傳密碼子的破譯

2.教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)：三個(gè)堿基打算一個(gè)氨基酸這一結(jié)論的探究過程。

2.教學(xué)難點(diǎn)：重疊閱讀方式和非重疊閱讀方式

3.教學(xué)用具

教學(xué)課件

4.標(biāo)簽

教學(xué)過程

一、課程的導(dǎo)入

通過給同學(xué)幾分鐘時(shí)間讓同學(xué)對應(yīng)左圖的莫爾斯密碼表將書上給的那一段密碼文字翻譯出來，然后問“同學(xué)假如沒有這個(gè)密碼表，他們能譯出來嗎？再問那么密碼表重要嗎？”“同學(xué)們那你們知道我們身體里也藏有一個(gè)密碼表嗎？知道它是什么嗎？了解它嗎？好，這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)這個(gè)我們身體里的密碼子遺傳密碼子”

二、新課的綻開

我們知道了核酸中的堿基序列就是遺傳信息，翻譯實(shí)際上就是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列，那么堿基序列與氨基酸序列是如何對應(yīng)的呢？“中心法則”提出后更為明確地指出了遺傳信息傳遞的方向，總體上來說是從DNA→RNA→蛋白質(zhì)。那DNA和蛋白質(zhì)之間畢竟是什么關(guān)系？或者說DNA是如何打算蛋白質(zhì)？這個(gè)好玩而淺顯的問題在五十年月末就開頭引起了一批討論者的極大愛好。1954年科普作家伽莫夫G.Gamor對破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。當(dāng)年，他在《自然Nature》雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論討論的文章，指出三個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。

（一）遺傳密碼子的閱讀方式

人們不禁又要問在三聯(lián)體中的每個(gè)堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？以重疊和非重疊

當(dāng)圖中DNA的第三個(gè)堿基(T)發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí),假如密碼是非重疊的,這一轉(zhuǎn)變將影響1個(gè)氨基酸,假如是重疊的又將影響3個(gè)氨基酸。

當(dāng)圖中DNA的第三個(gè)堿基(T)后插入一個(gè)堿基A,假如密碼是非重疊的,這一轉(zhuǎn)變將影響3個(gè)氨基酸,假如密碼是重疊的,又將影響3個(gè)氨基酸。

（二）遺傳密碼子的驗(yàn)證（克里克的試驗(yàn)）

1961年,克里克對T4噬菌體DNA上的一個(gè)基因進(jìn)行處理，使DNA增加或削減堿

基。通過這樣的方法他們發(fā)覺加入或削減1個(gè)和2個(gè)堿基都會(huì)引起噬菌體突變，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，而加入或削減3個(gè)堿基時(shí)卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)。

為什么會(huì)這樣呢？這只能解釋為：遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸。

請比較分析下圖:插入3個(gè)堿基對原有氨基酸序列影響最小.

克里克是第一個(gè)用試驗(yàn)證明遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸的科學(xué)家。這個(gè)試驗(yàn)還同時(shí)表明:遺傳密碼從一個(gè)固定的起點(diǎn)開頭,以非重疊的方式閱讀,編碼之間沒有分隔符。

（三）遺傳密碼對應(yīng)規(guī)章的發(fā)覺

1961-1962年，尼倫伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和馬太（H.Matthaei）的試驗(yàn)

這一結(jié)果不僅證明了無細(xì)胞系統(tǒng)的勝利，同時(shí)還表明UUU是苯丙氨酸的密碼子。這是第一個(gè)遺傳密碼子被破譯。尼倫伯格的試驗(yàn)奇妙之處在于利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成蛋白質(zhì)，他這富有創(chuàng)新的試驗(yàn)方法為他帶來了重大的勝利！

在接下來的六七年里，科學(xué)家沿著體外合成蛋白質(zhì)的思路，不斷地改進(jìn)試驗(yàn)方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表。這項(xiàng)工作成為生物學(xué)史上的一個(gè)宏大的里程碑！為人類探究和提示生命的本質(zhì)的討論向前邁進(jìn)一大步，為后面分子遺傳生物學(xué)的進(jìn)展有著重要的推動(dòng)作用。

（四）遺傳密碼子的性質(zhì)

1、不間斷性

mRNA的三聯(lián)體密碼是連續(xù)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(qū)(能指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的區(qū)域)的DNA序列或mRNA中間插入或刪除1~2個(gè)核苷酸,則其后的三聯(lián)體組合方式都會(huì)轉(zhuǎn)變,不能合成正常的蛋白質(zhì).

2、不重疊性

對于特定的三聯(lián)體密碼而言，其中的每個(gè)核苷酸都具有不重疊性。例如假如RNA分子UCAGACUGC的密碼解讀挨次為:UCA、GAC、UGC,則它不行以同時(shí)解讀為:UCA、CAG、AGA、GAC……等.不重疊性使密碼解讀簡潔而精確?????無誤.并且,當(dāng)一個(gè)核苷酸被特別核苷酸取代時(shí),不會(huì)在肽鏈中影響到多個(gè)氨基酸.

3、簡并性

絕大多數(shù)氨基酸具有2個(gè)以上不同的密碼子，這一現(xiàn)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(huì)引起相應(yīng)蛋白質(zhì)的氨基酸序列轉(zhuǎn)變。

4、通用性

除線粒體的個(gè)別密碼外，生物界通用一套遺傳密碼，細(xì)菌、動(dòng)物和植物等不同物種之間，蛋白質(zhì)合成機(jī)制及其mRNA都是可以互換的。例如，真核生物的基因可以在原核生物中表達(dá)，反之亦然。

5、起始碼與終止碼UAG、UAA、UGA為終止碼，它們不為任何氨基酸編碼，而代表蛋白質(zhì)翻譯的終止。AUG是甲硫氨酸的密碼，同時(shí)又是起始密碼。

課堂小結(jié)

我們留意整個(gè)破譯過程中科學(xué)家思維的變化，伽莫夫通過數(shù)學(xué)的排列組合的計(jì)算來推想密碼子是由三個(gè)堿基組成的，克里克則是奇妙地設(shè)計(jì)試驗(yàn)，使DNA增加或削減堿基的方法從試驗(yàn)上證明白伽莫夫的三聯(lián)體密碼子的推想，由理論走向試驗(yàn)，為密碼子的破譯邁出重要的一步。而尼倫伯格的試驗(yàn)則更富有創(chuàng)新性，他建立奇妙的無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外蛋白質(zhì)合成，勝利地破譯了第一個(gè)密碼子，隨后的方法不斷創(chuàng)新最終破譯了全部的密碼子。他的貢獻(xiàn)不僅僅在于對遺傳密碼的破譯，更重要的也在對生物討論方法上開啟了新的思維方式。

歸結(jié)起來，我們看到，敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新是科學(xué)家的重要素養(yǎng)，也正