1、第四章基因的表達,第三節(jié) 遺傳密碼的破譯, / / / /,Where are genes located,/,DNA,問題探討, : 短音 念作滴（di） : 長音 念作答（da）,莫爾斯電報,我們知道翻譯實質(zhì)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的呢？,伽莫夫G.Gamov首次提出三個堿基編碼一個氨基酸的設想之后，科學家通過不斷的推測與實驗，最終找到了答案。,接下來，人們不禁又要問在三聯(lián)體中的每個堿基作為信息只讀一次還是重復閱讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀DNA序列會有什么不同呢？,一、遺傳密碼的閱讀方式,1、非重疊的方式閱讀,2、重疊的方式

2、閱讀,1、當圖中DNA的第三個堿基（T）發(fā)生改變時，如果密碼是非重疊的，這一改變將影響多少個氨基酸？如果密碼是重疊的，又將產(chǎn)生怎樣的影響？,密碼是非重疊的： 影響1個氨基酸， 密碼是重疊的： 影響3個氨基酸,2、當圖中DNA的第三個堿基（T）后插入一個堿基A時，如果密碼是非重疊的，這一改變將影響多少個氨基酸？如果密碼是重疊的，又將產(chǎn)生怎樣的影響？如果插入2個、3個堿基呢？,密碼是非重疊的:插入1、2個,影響后面所有的氨基酸（無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)） ；插入3個堿基,將會在原氨基酸序列中多一個氨基酸。,如果插入1個堿基，3個氨基酸，多肽比原正常多肽多1個氨基酸,如果插入2個堿基：4個氨基酸，多

3、肽比原正常多肽多2個氨基酸,如果插入3個堿基：5個氨基酸，多肽比原正常多肽多3個氨基酸,密碼是重疊的：,思考與討論,非重疊方式閱讀在堿基增加1、2個時,重疊方式閱讀在堿基增加1、2、3個時,在增加3個堿基時,不能形成正常功能的蛋白質(zhì)。,能形成正常功能的蛋白質(zhì)。,都能形成正常功能的蛋白質(zhì)。,二、克里克的實驗證據(jù)：,克里克以T4噬菌體為實驗材料,在相關堿基序列中增加或刪除1個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；,在相關堿基序列中增加或刪除2個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；,在相關堿基序列中增加或刪除3個堿基，卻合成了正常功能的蛋白質(zhì)；,請比較分析下圖:插入_個堿基對原有氨基酸序列影響最小.,GGTT

4、CGCACGCTTTGAGC,插一個堿基,GGTATCGCACGCTTTGAGC,插二個堿基,GGTAATCGCACGCTTTGAGC,插三個堿基,GGTAAATCG CACGCTTTG AGC,3,3、編碼之間沒有分隔符。,實驗結(jié)論：,1、遺傳密碼中3個堿基編碼一個氨基酸,2、遺傳密碼從一個固定的起點開始，以非重讀的方式閱讀。,資料2：上世紀5060年代，DNA分子結(jié)構的發(fā)現(xiàn)者克里克研究表明：在T4噬菌體的相關堿基序列中增加或者刪除一個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或刪除兩個堿基，也不能產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；但是，當增加或者刪除三個堿基時，卻合成了具有正常功能的蛋白質(zhì)。,3.1 克里克

5、T4噬菌體實驗,提示：把THE FAT CAT ATE THE BIG RAT中的單詞看作決定一個氨基酸的密碼子,為什么會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象呢？ 請分析找出原因,3、科學實驗,3、科學實驗,3.1 克里克T4噬菌體實驗,THE FAT CAT ATE THE BIG RAT,試著插入或刪去其中的一個、兩個、三個字母，看后面的語意會有什么變化？,通過小組推演討論，會發(fā)現(xiàn)只有插入或刪去其中的三個字母，后面的語意才不變。究其原因為三個字母組成一個單詞。,類比推理即可得知：“出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是，信使RNA上的每三個堿基決定一個氨基酸”。,三、遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)：,尼倫柏格和馬太,實驗過程,1、每個試

6、管中分別加入一種氨基酸；,2、每個試管中分別加入除去了DNA和mRNA的細胞提取液；,3、每個試管中分別加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸；,結(jié)果：只有加入了苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈；,結(jié)果說明： 多聚尿嘧啶核苷酸導致了多聚苯丙氨酸的合成,苯丙氨酸的密碼子為UUU.,三、遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn),1、 破譯了第一個遺傳密碼,方法： 技術原料： 氨基酸，每支試管只加一種，共試管 。,結(jié)果:,在加入了苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈,結(jié)論：,說明苯丙氨酸的遺傳密碼是UUU,體外合成系統(tǒng)：除去DNA和mRNA（排除原來細胞中DNA和信使RNA對蛋白質(zhì)合成的干擾）的破碎細胞提取

7、液（核糖體、酶、tRNA、ATP等），再加入多聚尿嘧啶核苷酸,尼倫伯格和馬太,蛋白質(zhì)體外合成,20種,20支,對照組：除不加多聚尿嘧啶核苷酸其他相同,比較的莫爾斯密碼與遺傳密碼的異同,有間隔符“/”,長度不固定，1到4隔符號不等,非重疊方式閱讀, ,無分隔符,長度固定，3隔符號,非重讀方式閱讀,AUGC,遺傳密碼的特點：,連續(xù)性,不重疊性,簡并性,通用性,練習,C,（1）在下列基因的改變中，合成出具有正常功能蛋白質(zhì)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對 B在相關的基因的堿基序列中刪除或增加二個堿基對 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

8、因的堿基序列中刪除或增加四個堿基對,練習,D,（2）最早提出3個堿基編碼一個氨基酸的科學家和首次用實驗的方法加以證明的科學家分別是：（ ） A克里克、伽莫夫 B克里克、沃森式化 C摩爾根、尼倫伯格 D伽莫夫、克里克,練習,B,（3）采用蛋白質(zhì)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(guī)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(shù)量 D測定多肽鏈中氨基酸種類的方法,比較克里克與尼倫柏格所采用的實驗方法，想一想者兩種方法各有那些優(yōu)勢和不足。,拓展題：,通過研究堿基改變對蛋白質(zhì)合成的影響推斷遺傳密碼的性質(zhì),建立體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，直接破解