第3节 遗传密码的破译(选学)

遗传密码的破译素材阅读一、历史的步伐1、1866年，孟德尔提出遗传定律。

2、1883年，科学家发现马蛔虫配中的染色体数目只有体细胞中的一半。

3、1890年，科学家确认了减数分裂产生配子。

4、1891年，科学家描述了减数分裂的全过程。

5、1902年，鲍维丰(T.Boveri)和1903年萨顿(W.Sutton)在研究减数分裂时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系，提出染色体是遗传因子载体，可说是染色体遗传学说的初步论证。

6、1909年的约翰逊(W.Johannsen)称孟德尔假定的“遗传因子”为“基因”，并明确区别基因型和表型。

7、1909年，詹森斯(F.A.Janssen)观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象，为解释基因连锁现象提供了基础。

8、1909年，摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)开始对果蝇迸行实验遗传学研究，发现了伴性遗传的规律。

他和他的学生还发现了连锁、交换和不分离规律等。

并进一步证明基因在染色体上呈直线排列，从而发展了染色体遗传学说。

1926年摩尔根提出基因学说，发表《基因论》。

9、20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。

10、1928年格里菲思的肺炎双球菌实验。

11、1940年艾弗里用纯化因子研究肺炎双球菌的转化的实验。

12、1941年提出了一个基因一种酶的假说。

一个基因一种酶假说暗示了基因的作用是指导蛋白质分子的最后构型，从而决定其特异性。

13、1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中就大胆地预言，遗传物质是一种信息分子，可能类似作为一般民用的莫尔斯电码的两个符号：“·”、“—”，通过排列组合来储存遗传信息。

14、1952年赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验。

确认DNA是遗传物质。

15、1953年，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。

16、1957年提出一个中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA 流向RNA，进而流向蛋白质。

《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。

4.3 遗传密码的破译（选学）一、教学目标1.知识目标：（1）说出遗传密码的阅读方式；（2）说出遗传密码的破译过程。

2.能力目标：（1）运用已有的知识和经验提出假说；（2）运用证据和逻辑分析实验现象，得出结论；（3）尝试设计破译遗传密码的实验；（4）能够在今后的学习过程中合理运用科学研究的一般方法。

3.情感目标:(1)体验遗传密码破译的过程，感受科学知识发现过程的艰辛和漫长；(2)对科学家那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神还有那种巧妙的构思表达敬佩；(3)认同遗传密码的破译对生物学发展的重要意义。

二、教学的重点和难点重点：遗传密码的破译过程；难点：尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。

三、对课程内容和学生的分析：1.教材分析：本节是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第4章《基因表达》第3节的内容，在教材中属于选学内容。

是为了满足学生多样化的需求而设计的；面向基础较好、学有余力的学生；同时该内容蕴含丰富的生物科学史探究素材，适合学生进行探究性学习。

这节课的主要内容是遗传密码的破译过程，是本章第一节的重要补充。

而且遗传密码的特点是进一步理解基因突变的类型和基因工程部分的理论基础。

2.学情分析学生在本章第1节中已经学习了遗传密码，对遗传密码的位置、组成和作用有了清楚的认识，为学生进一步认识和理解遗传密码的破译创造了条件。

学生对科学探究的一般过程的理解程度，将是学习蛋白质体外合成试验设计思想时遇到的最主要的影响因素。

学生在学习过程中除了采用个体学习的方法外，在问题面前可能会采取小组讨论的合作性方式进行讨论学习。

四、教学策略以再现遗传密码破译的生物科学史做为课堂教学活动的背景，以设置问题的方法引导学生学习，以解决问题为主线，采用个体学习与合作学习相结合的教学策略展开教学活动,同时也体现了假说演绎推理的方法。

主要教具：多媒体课件、黑板、粉笔。

课型：新授课课时：一课时五、教学过程:导言:在第一节我们学习了遗传密码，知道了mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基叫1个密码子，同时科学家将64个遗传密码子编制出一个密码子表（显示密码子表）。

第四章基因的表达第3节遗传密码的破译（选学）教案教学目标1、说出遗传密码的阅读方式。

2、说出遗传密码的破译过程。

教学重点：遗传密码的破译过程。

教学难点：尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。

教学方法：直观教学法。

教学过程导入：1944年奥地利物理学家薛定谔就在他的《生命是什么》一书中，最早提出了遗传密码的设想。

他猜想染色体中的有机单体严格、精确地排列，构成了遗传密码。

遗传密码决定了生物的遗传性状。

这个大胆的猜想，吸引了一批优秀的科学家投身到生命科学的研究中，去破译遗传密码。

[问题探讨]展示教材P73莫尔斯密码表及相关问题，学生回答：译成英文为：Where are genes lo cated. 用莫尔斯密码回答为—··/—·/·基因位于DNA上。

自1953年DNA双螺旋结构模型提出以后，科学家就围绕遗传密码的破译展开了全方位的探索。

一、遗传密码的阅读方式1954年科普作家伽莫夫对破译密码首先提出了挑战。

他设想：若一种碱基与一个氨基酸对应的话，那么只可能产生4种氨基酸，而已知天然的氨基酸有20种，因此不可由一个碱基编码一种氨基酸；若2个碱基编码一种氨基酸的话，4种碱基共有42＝16种，也不足以编码20种氨基酸；因此他认为3个碱基，编码一种氨基酸。

伽莫夫用数学的排列组合的方法在理论上作出推测的，后来的实验证实这一推测是完全正确的。

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？呈现教材P74图片。

[思考与讨论]1、学生回答：如密码子是非重叠的可能影响1个氨基酸，如是重叠的，可能影响3个氨基酸。

2、学生回答：插入1个A，非重叠将会影响后面所有的氨基酸。

插入2个碱基，非重叠则影响后面所有的氨基酸。

插入3个碱基，非重叠将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸；插入1个A，重叠将会影响3个氨基酸，多肽比原来正常多肽多1个氨基酸。

第4章第3节 遗传密码的破译〖学习目标〗1、说出遗传密码的阅读方式。

2．说出遗传密码的破译过程。

〖使用说明及学法指导〗课前自行完成预习内容和预习自测，探究案，我们在课堂上会进行讨论，当堂检测是你们在课内最后5分钟要完成的。

〖预习自测〗一、知识梳理1.克里克是第一个用实验证明 ，同时实验还表明：遗传密码从一个固定的起点开始，以 ，编码之间没有 。

2.两个名不见经传的年轻人 破译了第一个遗传密码，苯丙氨酸对应的密码子是 。

二、知识点拔1．遗传信息和遗传密码的比较遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序，遗传密码是指mRNA 中的碱基排列顺序，其中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫一个密码子。

2．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(能指导蛋白质合成的区域)的DNA 序列或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。

例如如果RNA 分子UCAGACUGC 的密码解读顺序为:UCA 、GAC 、UGC,则它不可以同时解读为:UCA 、CAG 、AGA 、GAC ……等.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，编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。

由于兼并性,某些DNA 碱基变化不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变。

④.通用性：除线粒体的个别密码外，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。

⑤.起始密码与终止密码： UAG 、UAA 、UGA 为终止码，它们不为任何氨基酸编码，而代表蛋白质翻译的终止。

化钝市安居阳光实验学校第3节遗传密码的破译(选学)课时过关·能力提升一、基础巩固1.第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家是( )A.伽莫夫B.克里克C.马太D.尼伦伯格3个碱基编码1个氨基酸的设想;克里克第一个用实验证明了遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸;尼伦伯格和马太用蛋白质的体外合成法破译了第一个三联体密码。

2.蛋白质体外合成实验破译出的第一个密码子是哪一种氨基酸对应的密码子?( )A.亮氨酸B.甘氨酸C.苯丙氨酸 D.丙氨酸3.尼伦伯格和马太采用蛋白质体外合成技术,用人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸合成多聚苯丙氨酸的肽链时,加入细胞液。

下列是合成过程中利用的细胞液成分,其中正确的是( )①ATP ②酶③tRNA ④苯丙氨酸⑤mRNA⑥DNA ⑦rRNAA.①②③④⑦B.①②④⑤⑦C.②③④⑤⑥D.③④⑤⑥⑦4.遗传密码的阅读方式为( )A.重叠的B.非重叠的C.以任意3个碱基为1个阅读单位进行阅读D.以相邻的3个碱基为1个阅读单位即可5.人类免疫缺陷病毒在逆转录酶的作用下,能形成DNA。

下列哪项是人类免疫缺陷病毒依据碱基互补配对原则进行的逆转录过程?( )模板AGCU AGCT AGCU AGCT产物UCGAATCGABTCGACUCGAD6.若细胞质中tRNA1(AUU)可转运氨基酸a,tRNA2(ACG)可转运氨基酸b,tRNA3(UAC)可转运氨基酸c,今以DNA中一条链……A—C—G—T—A—C—A—T—T……为模板合成蛋白质,该蛋白质基本组成单位的排列顺序可能为( )A.a—b—cB.c—b—aC.b—c—aD.b—a—c二、能力提升1.下列关于遗传信息和遗传密码的叙述, 正确的是( )A.遗传信息位于mRNA上,遗传密码位于DNA上,构成的碱基相同B.遗传信息位于DNA上,遗传密码位于mRNA上,构成的碱基相同C.遗传信息和遗传密码都位于DNA上,构成的碱基相同D.遗传信息位于DNA上,遗传密码位于mRNA上,若含有遗传信息的模板链碱基组成为TCA,则遗传密码的碱基构成为AGU2.下列有关蛋白质合成的叙述,错误的是( )A.终止密码不编码氨基酸B.每种tRNA只转运1种氨基酸C.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D.核糖体可在mRNA上移动64种,其中3种为终止密码,没有与之对应的反密码子。

第3节遗传密码的破译（选学）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。

教学重点：遗传密码的破译过程。

教学难点：尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。

基础知识一、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？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。

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。

第3节遗传密码的破译（选学）问题探讨莫尔斯密码是一种电报密码。

1.请你根据左侧提供的莫尔斯密码表，将下面用莫尔斯密码编写的问题译成英文，每个密码之间已用斜线分隔开。

•——/••••/•/•—•/•/•—/•—•/•/——•/•/—•/•/•••/•—••/—/———/—•—•/•—/•/—••/2.请用莫尔斯密码回答上面的问题。

3.如果没有左图，你能够根据用莫尔斯密码写成的句子及其对应的英文，破译莫尔斯密码，总结出左图这样的密码表吗？本节聚焦：•遗传密码是如何破译的？•遗传密码有哪些特点？遗传密码的破译是生物学史上一个伟大的里程碑。

自1953年DNA双螺旋结构模型提出以后，科学家就围绕遗传密码的破译展开了全方位的探索。

在伽莫夫（G. Gamov，1904—1968）提出3个碱基编码1个氨基酸的设想之后，科学家通过不断地推测与实验，最终找到了答案。

遗传密码的阅读方式回顾“问题探讨”中由莫尔斯密码写出的问题，其中每个密码之间都已用斜线分隔开，阅读时只需逐个翻译密码就可以了。

类推到遗传密码，如果3个碱基决定1个氨基酸，是不是也只需以3个碱基为1个阅读单位，依次阅读呢？从理论上分析，除了这种方式以外，还存在着另外一种阅读方式，即重叠的阅读方式（图4-10）科学家为什么要分析遗传密码的阅读方式呢？这是因为，即使是同一个碱基序列，不同的阅读方式解读出来的含义会完全不同。

要正确地理解遗传密码的含义，必须掌握密码的阅读方式。

思考与讨论：1.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，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？2.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？如果插人2个、3个碱基呢？克里克的实验证据遗传密码真的是以3个碱基为一组吗？遗传密码的阅读方式究竟是重叠的还是非重叠的？密码之间是否有分隔符？解答这些题，不能只靠理论推导，必须拿出实验证据。