2019-43遗传密码的破译选学ppt课件

第第3 3节 遗传密密码的破的破译第3节 遗传密码的破译1Where are genes located？Where are genes located？2 1954年科普作家年科普作家伽莫夫从理论的角度伽莫夫从理论的角度伽莫夫从理论的角度伽莫夫从理论的角度提出提出三三三三个碱基编码一个氨基酸个碱基编码一个氨基酸个碱基编码一个氨基酸个碱基编码一个氨基酸的设想的设想的设想的设想。遗传密码是以非重叠方式阅读还是重叠方式遗传密码是以非重叠方式阅读还是重叠方式阅读的呢？阅读的呢？1954年科普作家伽莫夫从理论的角度提出31、非重叠的方式阅读、非重叠的方式阅读2、重叠的方式阅读、重叠的方式阅读一、遗传密码的阅读一、遗传密码的阅读1、非重叠的方式阅读2、重叠的方式阅读一、遗传密码的阅读41、当图中、当图中DNA的第三个碱基（的第三个碱基（T）发生）发生改变改变时，如果密时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？码是重叠的，又将产生怎样的影响？一、遗传密码的阅读一、遗传密码的阅读1、当图中DNA的第三个碱基（T）发生改变时，如果密码是非重5CCAAGCGUGCGA.非重叠阅读方式阅读结果：CCU AGC GUG CGA重叠阅读方式阅读结果：CCU CUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGACCUAGCGUGCGA将第三个碱基T变为A时，DNA转录形成的mRNA序列的变化：改变改变DNADNA序列的一个碱基，密码以非重叠方序列的一个碱基，密码以非重叠方式阅读时，影响式阅读时，影响1 1个氨基酸，密码以重叠方式阅个氨基酸，密码以重叠方式阅读时，影响读时，影响3 3个氨基酸个氨基酸CCAAGCGUGCGA.CCU AGC GUG CGA62、当图中、当图中DNA的第三个碱基（的第三个碱基（T）后）后插入插入一个碱基一个碱基A时，时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入2个、个、3个碱基呢？个碱基呢？一、遗传密码的阅读一、遗传密码的阅读2、当图中DNA的第三个碱基（T）后插入一个碱基A时，如果密7非重叠方式阅读：未插入碱基时的阅读结果：CCA AGC GUG CGA.插入一个碱基A时，阅读结果：CCA UAG CGU GCG A插入两个碱基AA时，阅读结果：CCA UUA GCG UGC GA 密码非重叠阅读时，插入密码非重叠阅读时，插入1 1、2 2个碱基个碱基,插入点后插入点后面面所有密码子都改变所有密码子都改变；插入；插入3 3个碱基，在原来的密个碱基，在原来的密码子序列中码子序列中多出一个密码子多出一个密码子，其余密码子不变。，其余密码子不变。插入三个碱基AAA时，阅读结果：CCA UUU AGC GUG CGA非重叠方式阅读：CCA AGC GUG CGA.插入一个碱8重叠方式阅读：未插入碱基时的阅读结果：CCA CAA AAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGA插入一个碱基A时，阅读结果：CCA CAU AUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG插入两个碱基AA时，阅读结果：CCA CAU AUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC 密码重叠阅读时，插入密码重叠阅读时，插入1 1个碱基，影响个碱基，影响3 3个密码子，增个密码子，增加加1 1个密码子；插入个密码子；插入2 2个碱基，影响个碱基，影响4 4个密码子，增加个密码子，增加2 2个密个密码子；插入码子；插入3 3个碱基，影响个碱基，影响5 5个密码子，增加个密码子，增加3 3个密码子。个密码子。插入三个碱基AAA时，阅读结果：CCA CAU AUU UUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG重叠方式阅读：CCA CAA AAG AGC GCG CGU9 密码非重叠阅读时，插入密码非重叠阅读时，插入1、2个碱基，个碱基，插插入点后面所有氨基酸都改变入点后面所有氨基酸都改变；插入；插入3个碱基，在个碱基，在原来的氨基酸序列中原来的氨基酸序列中多出一个氨基酸多出一个氨基酸，其余密，其余密码子不变。码子不变。密码重叠阅读时，插入密码重叠阅读时，插入1个碱基，影响个碱基，影响3个个氨基酸；插入氨基酸；插入2个碱基，影响个碱基，影响4个氨基酸；插入个氨基酸；插入3个碱基，影响个碱基，影响5个氨基酸。个氨基酸。密码非重叠阅读时，插入1、2个碱基，插10 1961 1961年，克里克以年，克里克以T4T4噬菌体为实验材料研究某个基因噬菌体为实验材料研究某个基因的碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。的碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。增加或删除增加或删除1 1个碱基个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除增加或删除2 2个碱基个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除增加或删除3 3个碱基个碱基，却合成了正常功能的蛋白质；，却合成了正常功能的蛋白质；实验结论：实验结论：1、遗传密码中、遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。个碱基编码一个氨基酸。2、遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅 读，密码之间没有分隔符（读，密码之间没有分隔符（不重叠性、不间断性不重叠性、不间断性）。二、克里克的实验证据二、克里克的实验证据实验结果：实验结果：1961年，克里克以T4噬菌体为实验材料研究某个基因11遗传密码的特点遗传密码的特点l简并性简并性l通用性通用性l起始密码与终止密码起始密码与终止密码l不间断性不间断性l不重叠性不重叠性遗传密码的特点简并性12 克里克的实验验证了克里克的实验验证了mRNA上三个碱基以非上三个碱基以非重叠的方式阅读来编码一个氨基酸，那么究竟是重叠的方式阅读来编码一个氨基酸，那么究竟是哪三个碱基决定哪一种氨基酸呢？哪三个碱基决定哪一种氨基酸呢？克里克的实验验证了mRNA上三个碱基以非重叠的方13尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验实验过程实验过程1、每个试管中分别加入、每个试管中分别加入一种氨基酸一种氨基酸；2、每个试管中分别加入除去了、每个试管中分别加入除去了DNA和和mRNA的的细胞提取液细胞提取液；3、每个试管中分别加入人工合成的、每个试管中分别加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸多聚尿嘧啶核苷酸；二、遗传密码对应规则的发现二、遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验实验过程1、每个试管中分别14只有加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。只有加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。苯丙氨酸的密码子为苯丙氨酸的密码子为UUUUUU。实验结果实验结果二、遗传密码对应规则的发现二、遗传密码对应规则的发现尼伦柏格和马太的蛋白质体外合成实验尼伦柏格和马太的蛋白质体外合成实验实验结论实验结论思考：为了证明实验的严谨性，如何设计对照实验？只有加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。苯丙氨酸15 拓展：拓展：尝试说出利用类似的方法找出多聚腺嘌尝试说出利用类似的方法找出多聚腺嘌呤、多聚胞嘧啶等对应的氨基酸序列？呤、多聚胞嘧啶等对应的氨基酸序列？科学家沿着蛋白质体外合成的思路，陆科学家沿着蛋白质体外合成的思路，陆续破译了全部的密码子，编码出了密码子表续破译了全部的密码子，编码出了密码子表（P65），树立了生物学史上一座伟大的里），树立了生物学史上一座伟大的里程碑。程碑。拓展：16比较克里克与尼伦柏格所采用的实验方法，想一想这两种方法的主要思路有什么样的不同。克里克的克里克的T4噬菌体实验：噬菌体实验：尼伦柏格、马太体外蛋白质合成实验：尼伦柏格、马太体外蛋白质合成实验：通过研究通过研究碱基改变对蛋白质合成的影响碱基改变对蛋白质合成的影响推断推断遗传密码的性质。遗传密码的性质。建立建立体外蛋白质合成系统体外蛋白质合成系统，直接破解遗传密，直接破解遗传密码规则。码规则。比较克里克与尼伦柏格所采用的实验方法，想一想这两种方法的主要17一、遗传密码的阅读方式一、遗传密码的阅读方式二、克里克的实验证据二、克里克的实验证据三、遗传密码对应规则的发现三、遗传密码对应规则的发现四、遗传密码的特点四、遗传密码的特点小结：一、遗传密码的阅读方式二、克里克的实验证据三、遗传密码18练习巩固巩固（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练习巩固（1）在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋白质的19练习巩固巩固（2）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 练习巩固（2）采用蛋白质体外合成的技术揭示遗传密码实验中，改20