3.遗传密码的破译

【高中生物】高中生物知识点：遗传密码的破译遗传密码的破译
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1、遗传密码的写作方式
同一个碱基序列，不同的阅读方式解读出来的含义完全不同，要正确地理解遗传密码的含义，必须掌握密码的阅读方式。

2、克里克的实验证据
1961年，克里克以t
4
噬菌体为实验材料，研究其中某个碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。

克里克发现在相关碱基序列中增加或者删减一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。

从而证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。

并且遗传密码从一个个顶的起点开始，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分隔符。

3、遗传密码对应规则的辨认出。

（1）尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。

（2）实验思路：使用蛋白质的体外制备技术。

（3）过程：他们在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入除去dna和mrna的细胞提取液，以及人工合成的rna多聚尿嘧啶核苷酸，结果加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。

（4）实验结论：磷酸酯尿嘧啶核苷酸引致了磷酸酯苯丙氨酸的制备，磷酸酯尿嘧啶核苷酸的碱基序列就是由多个尿嘧啶共同组成的（uuuu......），可知尿嘧啶的碱基序列编码由苯丙氨酸共同组成的肽链。

融合克里克得出结论的3个碱基同意1个氨基酸的实验结论，与苯丙氨酸对应的密码子必须就是uuu。

在此后的六七年里，科学家沿着蛋白质体外制备的思路，不断地改良实验方法，截获出来了全部的密码子，并基本建设出来了密码子表中。

《遗传密码的破译(选学)》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识目标：学生能够理解并描述基因、密码子和终止子等基本概念。

2. 能力目标：学生能够通过实验分析，推断遗传密码的具体含义和作用。

3. 情感目标：培养学生的科学探索精神，提高团队协作和沟通能力。

二、教学重难点1. 教学重点：讲解遗传密码的基本概念和作用，通过实验分析破译遗传密码。

2. 教学难点：如何引导学生正确理解遗传密码的含义及其在生物体内的具体应用。

三、教学准备1. 准备相关的教学PPT和实验器材。

2. 安排学生进行小组实验，要求学生认真观察和分析实验结果。

3. 提前布置阅读相关文献的作业，以便在课堂中进行讨论和交流。

4. 准备一些相关视频和图片，以增加学生对遗传密码的感性认识。

四、教学过程：（一）导入新课1. 介绍密码子的概念。

引用一些关于基因工程、基因治疗、人类基因组计划等的研究实例，引导学生思考密码子的意义和重要性。

2. 引导学生回忆必修三单元的相关内容，对遗传学中的遗传信息和遗传密码有初步的认识。

（二）学习目标1. 了解密码子的概念。

2. 理解并掌握遗传密码的基本内容，包括种类、特征、影响等。

3. 理解并掌握遗传密码与生物多样性的关系。

（三）探究活动1. 学生分组讨论，尝试用自己的话解释密码子的概念和作用。

2. 通过小组合作，探讨不同物种中遗传密码的特点和差异性。

3. 分析遗传密码与生物多样性之间的关系。

（四）精讲点拨1. 详细讲解密码子的概念和作用，结合一些生动的案例，使学生更深入地理解密码子的意义。

2. 讲解遗传密码的基本内容，包括种类、特征、影响等，并引导学生思考遗传密码与生物多样性的关系。

3. 针对探究活动中的问题，进行重点讲解和引导，帮助学生深入理解遗传密码的内涵和意义。

（五）课堂小结1. 回顾本节课的主要内容，包括密码子的概念、遗传密码的基本内容、与生物多样性的关系等。

2. 强调遗传密码在生物科学中的重要性和应用前景。

第3节遗传密码的破译（选学）知识梳理
1.
克里克的实验证据
克里克通过研究碱基的改变对蛋白质合成的影响推断遗传密码的性质，并通过实验证明了遗传密码是三联体的，从一个固定的起点开始，以连续不间隔非重叠方式阅读。

2.
遗传密码对应规则的发现
（1）尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。

（2）尼伦伯格和马太采用了蛋白质的体外合成技术，证明了苯丙氨酸对应的密码子是UUU。

（3）科学家沿着蛋白质体外合成的思路，不断改进实验方法，破译出了全部的密码子。

知识导学
本节的主要内容是遗传密码的破译过程，希望大家可以通过这一节的学习，学会科学研究的一般方法。

特别是提高实验设计方面的能力。

疑难突破
1.如何理解遗传密码以3
个碱基为一组？其阅读方式究竟是重叠的还是非重叠的？
剖析：以T4噬菌体为实验材料，研究其中某个基因的碱基增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。

他们发现在相关碱基序列中：（1）增加或删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；（2）增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；（3）当增加或删除三个碱基时，能产生正常功能的蛋白质。

这就说明：（1）密码中三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，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分割符。

2.尼伦伯格和马太是怎么做蛋白质的体外合成实验的？
剖析：
实验过程：
(1)取20支试管，并分别编号，每支试管内分别加入一种氨基酸，每支试管内再分别加入等量除去了DNA和mRNA 的细胞提取液。

（2）每支试管内再分别加入等量人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，观察每一支试管中的物质变化情况。

1。

第3节遗传密码⼦的破译问题探讨我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译实际上就是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋⽩质的氨基酸序列，那么碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？研究的背景：“中⼼法则”提出后更为明确地指出了遗传信息传递的⽅向，总体上来说是从DNA→RNA→蛋⽩质。

那DNA和蛋⽩质之间究竟是什么关系？或者说DNA是如何决定蛋⽩质？这个有趣⽽深奥的问题在五⼗年代末就开始引起了⼀批研究者的极⼤兴趣。

遗传密码的试拼与阅读⽅式的探索1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译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，指出三个碱基编码⼀个氨基酸。

接下来，⼈们不禁⼜要问在三联体中的每个碱基作为信息只读⼀次还是重复阅读呢？以重叠和⾮重叠⽅式阅读DNA序列会有什么不同呢？思考:当图中DNA的第三个碱基(T)发⽣改变时,如果密码是⾮重叠的,这⼀改变将影响______个氨基酸,如果是重叠的⼜将影响________个氨基酸。

在图中DNA的第三个碱基(T)后插⼊⼀个碱基A,如果密码是⾮重叠的,这⼀改变将影响_____个氨基酸,如果密码是重叠的,⼜将影响______个氨基酸。

遗传密码⼦的验证（克⾥克的实验）1961年,克⾥克对T4噬菌体DNA上的⼀个基因进⾏处理，使DNA增加或减少碱基。

通过这样的⽅法他们发现加⼊或减少1个和2个碱基都会引起噬菌体突变，⽆法产⽣正常功能的蛋⽩质，⽽加⼊或减少3个碱基时却可以合成正常功能的蛋⽩质。

为什么会这样呢？这只能解释为：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。

请⽐较分析下图:插⼊___个碱基对原有氨基酸序列影响最⼩.进⼀步分析上图:减少___个碱基对原有氨基酸序列影响最⼩。

克⾥克是第⼀个⽤实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家。

这个实验还同时表明:遗传密码从⼀个固定的起点开始,以⾮重叠的⽅式阅读,编码之间没有分隔符。

遗传密码对应规则的发现1961-1962年，尼伦伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和马太（H.Matthaei）的实验：这⼀结果不仅证实了⽆细胞系统的成功，同时还表明UUU是苯丙氨酸的密码⼦。

《遗传密码的破译》知识清单一、遗传密码的概念遗传密码是指核酸中的核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系。

简单来说，就是 DNA 或 RNA 中的碱基序列如何决定蛋白质中氨基酸的排列顺序。

二、遗传密码破译的历史进程1、初步探索在 20 世纪中叶，科学家们已经知道基因能够指导蛋白质的合成，但对于遗传密码的具体机制却一无所知。

2、提出假设一些科学家提出了不同的假设来试图解释遗传密码的工作方式。

比如，有人认为可能是一个碱基对应一个氨基酸，但这种假设很快被实验证据所否定。

3、三联体密码的推测经过一系列的实验和研究，科学家逐渐意识到遗传密码很可能是由三个碱基组成一个“密码子”来对应一个氨基酸。

4、实验验证（1）人工合成多聚核苷酸实验通过在体外合成特定序列的多聚核苷酸，然后观察它们在细胞内指导合成的蛋白质的氨基酸序列，为遗传密码的破译提供了重要的线索。

（2）核糖体结合实验研究核糖体与 mRNA 的结合情况，进一步验证了三联体密码的正确性。

5、最终破译经过众多科学家的不懈努力，遗传密码表终于被全部破译，揭示了生命遗传信息传递的基本规律。

三、遗传密码的特点1、通用性几乎所有生物都使用相同的遗传密码，这表明生命在进化上的统一性。

2、简并性一种氨基酸可以由多个密码子编码，这增加了遗传信息传递的容错性。

3、不重叠性密码子之间没有重叠，一个碱基只参与一个密码子的组成。

4、连续性密码子的读取是连续的，没有间隔。

四、遗传密码破译的意义1、深入理解生命的本质帮助我们更加深入地理解基因如何控制生物的性状和生命活动，揭示了生命遗传信息传递的奥秘。

2、推动生物技术的发展为基因工程、蛋白质工程等生物技术的发展提供了理论基础，使得人类能够更加精准地改造生物、生产药物和解决医学难题。

3、促进进化研究通过研究遗传密码的保守性和变化，有助于了解生物的进化历程和物种之间的亲缘关系。

4、启发新的科学思考为其他领域的研究提供了思路和方法，例如信息学、密码学等。

遗传密码及其破译历程遗传密码是生命的密码，牵扯到细胞内蛋白质的合成，直接影响着人类生物学、医学等各个领域。

那么遗传密码到底是什么，它的破译历程是如何的呢？一、遗传密码是什么？遗传密码指的是生物体内的DNA、RNA中，由碱基序列编码的蛋白质合成的密码。

DNA、RNA中的四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶）组成的三元组（称为一个密码子）编码了氨基酸序列，进而合成蛋白质。

遗传密码是由三个碱基组成一个密码子，共有64种不同的密码子，其中61种密码子对应着20种不同的氨基酸，还有3种密码子则不编码任何氨基酸，作为停止密码子终止合成蛋白质。

二、遗传密码的破译历程遗传密码的破译是一个漫长而充满曲折的历程。

在1950至60年代之前，人们尚未理解到DNA和RNA的结构以及它们在编码蛋白质方面的作用。

1. Crick-Hoagland实验1953年，由J.D. Watson和F.H.C. Crick提出了遗传密码的"规则”，即三个核苷酸为一个密码子，其中有61个密码子对应了20种氨基酸，另外三个密码子则为终止密码子，标记合成蛋白质链的结束。

1958年，M. Nirenberg和J. Heinrich发现亲水性氨基酸被编码较少，反之亲疏水性氨基酸被编码较多。

这两项实验为后来的遗传密码的破译奠定了基础。

2. Nirenberg-Khorana实验1961年至70年代，M. Nirenberg和H. Khorana等人通过构建合成RNA三联体，使用聚合酶将其转化为多肽，从而系统性地识别出了一些密码子与氨基酸的配对规律。

他们发现三联体UUU可以识别酪氨酸，而三联体AAA可以识别缬氨酸，这一过程为后来的破译工作提供了思路和方法。

3. 破译掌握遗传密码1970年至80年代，史蒂文·珀森斯等科学家通过大量实验工作破译了所有的密码子与氨基酸的配对规律，形成了完整的遗传密码表。

三、遗传密码的意义破译遗传密码的意义不仅在于揭开生命合成的神秘面纱，更重要的是对于人类的生物学、医学等领域有着巨大的帮助。

3-遗传密码的破译-教学设计-教案教案章节一：引言教学目标：1. 了解遗传密码的概念和重要性。

2. 激发学生对遗传密码破译的兴趣。

教学内容：1. 引入遗传密码的概念，解释其在生物学中的重要性。

2. 通过图片、视频等资料，向学生展示遗传密码的神秘性和破译的挑战性。

3. 提出问题，引导学生思考遗传密码破译的意义和价值。

教学活动：1. 向学生展示遗传密码的神秘性和破译的挑战性，引发学生的兴趣。

2. 学生通过小组讨论，探讨遗传密码破译的意义和价值。

教学评估：1. 观察学生对遗传密码概念的理解程度。

2. 评估学生对遗传密码破译的兴趣和参与度。

教案章节二：遗传密码的基本原理教学目标：1. 理解遗传密码的基本原理。

2. 掌握遗传密码的编码方式和规则。

教学内容：1. 介绍遗传密码的基本原理，包括编码方式和规则。

2. 通过示例和图解，解释遗传密码的转录和翻译过程。

3. 引导学生理解遗传密码与氨基酸之间的关系。

教学活动：1. 通过图解和示例，学生跟随教师的讲解，理解遗传密码的转录和翻译过程。

2. 学生进行小组讨论，探讨遗传密码与氨基酸之间的关系。

教学评估：1. 观察学生对遗传密码基本原理的理解程度。

2. 通过小组讨论，评估学生对遗传密码与氨基酸之间关系的理解。

教案章节三：遗传密码的破译方法教学目标：1. 掌握遗传密码的破译方法。

2. 学会使用遗传密码表进行破译。

教学内容：1. 介绍遗传密码的破译方法，包括直接测序法和基因克隆法。

2. 学习使用遗传密码表进行遗传密码的破译。

3. 了解遗传密码破译的应用和意义。

教学活动：1. 学生跟随教师的讲解，学习遗传密码的破译方法。

2. 学生通过练习，使用遗传密码表进行遗传密码的破译。

教学评估：1. 观察学生对遗传密码破译方法的理解程度。

2. 通过练习，评估学生对遗传密码表的使用能力。

教案章节四：遗传密码破译的案例分析教学目标：1. 理解遗传密码破译的实际应用。

2. 分析遗传密码破译的案例，掌握破译的步骤和方法。

3-遗传密码的破译-教学设计-教案第一章：引言1.1 教学目标：让学生了解遗传密码的概念及其在生物学中的重要性。

引导学生掌握遗传密码的基本组成和传递过程。

1.2 教学内容：遗传密码的定义和背景知识。

遗传密码的基本组成和传递过程。

1.3 教学方法：采用讲解和讨论相结合的方式，引导学生了解遗传密码的概念和重要性。

通过示例和图解，帮助学生理解遗传密码的基本组成和传递过程。

第二章：遗传密码的基本组成2.1 教学目标：让学生掌握遗传密码的基本组成单位及其功能。

引导学生了解遗传密码的编码方式和规则。

2.2 教学内容：遗传密码的基本组成单位：核苷酸和氨基酸。

遗传密码的编码方式和规则：三个核苷酸一组，对应一个氨基酸。

2.3 教学方法：通过示例和图解，帮助学生理解遗传密码的基本组成单位及其功能。

引导学生通过小组讨论，探索遗传密码的编码方式和规则。

第三章：遗传密码的传递过程3.1 教学目标：让学生了解遗传密码的传递过程及其在蛋白质合成中的作用。

引导学生掌握遗传密码的解码和翻译机制。

3.2 教学内容：遗传密码的传递过程：DNA转录为mRNA，mRNA翻译为蛋白质。

遗传密码的解码和翻译机制：tRNA和核糖体的作用。

3.3 教学方法：通过图解和实例，帮助学生理解遗传密码的传递过程及其在蛋白质合成中的作用。

引导学生通过小组讨论，探索遗传密码的解码和翻译机制。

第四章：遗传密码的应用4.1 教学目标：让学生了解遗传密码在基因工程和医学领域的应用。

引导学生思考遗传密码的研究对人类社会的意义。

4.2 教学内容：遗传密码在基因工程中的应用：基因克隆、基因编辑等。

遗传密码在医学领域的应用：遗传疾病的诊断和治疗。

4.3 教学方法：通过案例分享和讨论，帮助学生了解遗传密码在基因工程和医学领域的应用。

引导学生思考遗传密码的研究对人类社会的意义和潜在挑战。

第五章：总结与展望5.1 教学目标：让学生回顾和总结遗传密码的基本组成、传递过程和应用。

遗传密码的破译遗传密码是生命中最为神秘和重要的密码之一。

长期以来，它一直是生物科学的一大谜团。

直到上世纪50年代末60年代初，美国的生化学家马歇尔和纳伦伯格才通过一系列的实验，揭示出了这个神秘的密码。

他们的发现，不仅是生物学的重大突破，也是化学和物理学的重要贡献。

1. 遗传密码的定义和意义遗传密码是一种由DNA分子编码形成的三个核苷酸（基对）组成的序列，也称为密码子。

每个密码子对应一种氨基酸或停止信号，当RNA转录出相应的序列时，读取这一序列的基础，然后将它翻译成蛋白质的序列。

不同的氨基酸序列构成了不同的蛋白质，而蛋白质则是生命中最重要的分子之一。

遗传密码的破译，为我们深入理解遗传和生物分子的功能提供了基础，它使得我们能够利用遗传工程来改变生命的本性，也为生物制药、基因治疗等领域的研究提供了必要的前提。

2. 遗传密码破译之路马歇尔和纳伦伯格的研究重点是确定基因如何编码蛋白质。

在他们的实验中，他们选择了一种特殊的细菌，能够在实验室中培养并大量繁殖。

为了破译遗传密码，他们提出了一种非常巧妙的实验设计，他们用人工合成了超过60种不同的RNA序列，然后通过将这些RNA序列加入到细菌培养基中，较为精确地估计了不同的RNA序列对应的氨基酸。

通过这种实验，他们得到了当时最为精确的遗传密码翻译表，其中包括了61种氨基酸序列以及一种停止信号。

这个翻译表的发现，彻底改变了生命科学领域的面貌，也是遗传学和生物化学领域的突破性进展。

3. 遗传密码破译的意义和前景遗传密码的破译，不仅揭示了生命中的一项重要机制，还推动了生物技术的发展。

如今，我们已经能够使用人工 DNA 制造出一些基础的细胞，这些细胞可以用来生产蛋白质或者制造药物，这是基因工程和生物制药行业的关键技术之一。

基于遗传密码破译的基础，我们可以通过改变基因来创造人工生命形态。

例如，一些动物和植物品种的基因被改变后，它们能够生长更加快速，产出更多的产物，延长寿命等等。