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(新课标)高中生物 第4章第3节《遗传密码的破译》课件7 新人教版必修2

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2023人教版必修二第3节《遗传密码的破译(选学)》ppt

2023人教版必修二第3节《遗传密码的破译(选学)》ppt

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（问题导入）
mRNA是怎样把其中的碱 基序列转化为蛋白质中相 应氨基酸排列次序的？ mRNA的碱基与氨基酸之间 是如何对应的？
1. 遗传密 码阅读方 式
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。
通过小组推演讨论，会发现只有插入或 删去其中的三个字母，后面的语意才不 变。究其原因为三个字母组成一个单词。
类比推理即可得知：“出现上述现象的 原因是，信使RNA上的每三个碱基决定 一个氨基酸”。
如何破译遗传密码呢？
引入科学资料3
3、科学实验
3.2 尼伦伯格 和马太的大 肠杆菌实验
资料3：1961年，尼伦伯格和马太利用大 肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用 人工合成的RNA在试管里合成多肽链的 实验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质 所需的各种成分。利用这个实验系统，尼 伦伯格和马太设计了一个巧妙的实验，破 译了第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。
3.3霍拉纳的 RNA重复序 列翻译实验
材料4：1966年科学家霍拉纳发明了一种 新的RNA合成方法，通过这种方法合成的 RNA可以是2个、3个或4个碱基为单位的 重复序列，例如:将A、C两种核苷酸缩合 为ACACACACAC……长链，以它作人工 信使进行蛋白质合成，结果发现产物是苏 氨酸和组氨酸的多聚体，说明苏氨酸的密 码子可能是ACA，也可能是CAC；同样， 组氨酸的密码子可能是CAC，也可能是 ACA。
B 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

《遗传密码子的破译》课件

《遗传密码子的破译》课件

遗传密码子的破译历史
1950年代
科学家发现生物体内的遗传物 质是DNA，并开始研究其结构
。
1960年代
科学家发现DNA中的碱基序列 与蛋白质中的氨基酸序列存在 对应关系，开始尝试破译遗传 密码子。
1965年
科学家成功破译了第一个遗传 密码子，即组氨酸的密码子。
1968年
科学家完成了全部64个遗传密 码子的破译工作。
03
遗传密码子具有通用性，即几 乎所有生物都使用同一套遗传 密码子。
遗传密码子的组成和特点
组成
遗传密码子由4种不同的碱基组成，分别是A（腺嘌呤）、U（尿嘧啶）、C（ 胞嘧啶）和G（鸟嘌呤）。
特点
遗传密码子具有方向性，即从5'端到3'端，其中5'端是起始密码子，3'端是终止 密码子。此外，遗传密码子不重叠，即每个碱基只对应一个密码子。
03
CHAPTER
遗传密码子破译的应用
遗传密码子破译在生物科学研究中的应用
基因表达调控研究
通过破译遗传密码子，科学家可 以更深入地了解基因表达的调控 机制，从而揭示生命活动的奥秘 。
物种进化研究
遗传密码子的破译有助于研究物 种之间的进化关系，为生物进化 理论提供有力支持。
疾病发病机制研究
遗传密码子的破译有助于科学家 深入研究疾病的发病机制，为疾 病预防和治疗提供新的思路。
CHAPTER
遗传密码子的破译过程
遗传密码子的破译方法
01
生物化学法
通过研究生物体的代谢产物和酶 活性，确定遗传密码子对应的氨 基酸。
突变法
02
03
合成法
通过观察基因突变对蛋白质的影 响，确定遗传密码子与氨基酸的 对应关系。

人教版高中生物必修二4.3《遗传密码的破译》教学课件 (共26张PPT)

人教版高中生物必修二4.3《遗传密码的破译》教学课件 (共26张PPT)
A.4种和2种 B.5种和2种 C.6种和2种 D.2种和2种 5.尼伦伯格和马太采用蛋白质体外合成的技术,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 ⑦rRNA
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
2.最早提出3个碱基编码一个氨基酸的科学家和首次用实验的方法加以
证明的科学家分别是
A．克里克、伽莫夫
B．克里克、沃森式化
A.①②③④⑦ B.①②④⑤⑦ C.②③④⑤⑥ D.③④⑤⑥⑦ 6.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
7.艾滋病病毒在逆转录酶的作用下,能形成DNA。下列哪项是艾滋病病 毒依据碱基互补配对原则进行的逆转录过程?
• O: — — — P: • — — • Q: — — • —
R: • — • S: • • • T: — U: • • — V: • • • —
W: • — — X: — • • — Y: — • — — Z: — — • •
?: • • — — • • /: — • • — • — : — • • • • —
4.实验意义
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。
这是第一个遗传密码子被破译。尼伦伯格的实验巧妙之处 在于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质，他这富有创新的 实验方法为他带来了重大的成功！

生物必修4.3遗传密码的破译ppt课件

生物必修4.3遗传密码的破译ppt课件
“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。
遗传密码对应规则的发现
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。
这是第一个遗传密码子被破译。尼伦伯格的实验 巧妙之处在于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质， 他这富有创新的实验方法为他带来了重大的成功！
遗传密码对应规则的发现
在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成 蛋白质的思路，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。这项工作 成为生物学史上的一个伟大的里程碑！为人类探 索和提示生命的本质的研究向前迈进一大步，为 后面分子遗传生物学的发展有着重要的推动作用。
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
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_3__个碱基对原有
氨基酸序列影响最小.
GGTTCGCACGCTTTGAGC
插 二 个 碱 基
GGTATC
GCACGC TTTGAG C
GGTAAT
CGCACG CTTTGA GC
GGTAAATCG
CACGCTTTG AGC
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程

高中生物必修二：4.3遗传密码的破译 课件(共15张PPT)

高中生物必修二：4.3遗传密码的破译 课件(共15张PPT)

科学实验 1.克里克T4噬菌体实验 实验材料： T4噬菌体 实验思路：某个基因碱基数目的改变对其所编码蛋白质的
影响。 方法及结果 ：某个基因的相关碱基序列中 增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质； 增加或者删除两个碱基，无法产生正常功能的蛋白质； 增加或者删除三个碱基，却合成了具有正常功能的蛋白质。
第三节
遗传密码的破译
本节聚焦
1、遗传密码是如何破译的?
2、遗传密码有哪些特点 ?
资料1：
蛋白质的合成模板 mRNA只有4种碱基，而组成蛋白 质的氨基酸有20种，这四种碱基是怎么决定蛋白质的20 种氨基酸的呢？
问题探究
小组讨论：你认为一个氨基酸的编码至少需要多少个 碱基，4种碱基才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？
提示：设计新的核苷酸链，产物含有苏氨酸或组氨酸
方案：如合成（CAA）n长链，重复上述实验，合成产物为谷氨 酰胺、天冬酰胺和苏氨酸的多聚体。
结果：将科学家和自己的实验结果对比分析，即可确
定ACA是苏氨酸的密码子，CAC是组氨酸的密码子。
遗传密码的特点
观察密码子表，讨论：
1.在mRNA上两个密码子之间 连续性 有无核苷酸隔开？ 2.一个氨基酸具有1个、2个 简并性 还是2个以上的密码子？
实验步骤： 1）每个试管中分别加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液； 2）每个试管中分别加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸； 如何设计对照实验？ 3）每个试管中分别加入一种氨基酸； 结果：只有在加入苯丙氨酸的试管中出现多肽链
实验结论：苯丙氨酸对应的密码子是UUU
思考：上述方法只能破译AAA是赖氨酸的密码子，CCC是脯氨酸的
结论：遗传密码中3个碱基编码１个氨基酸
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

4.3遗传密码的破译人教版高中生物必修二课件(共28张PPT)

4.3遗传密码的破译人教版高中生物必修二课件(共28张PPT)
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。
通过这样的方法他们发现加入或减少一个和二个碱基都会 引起噬菌体突变，无法产生正常功能的蛋白，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？
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
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》
“中心法则”提出后更为明确地指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。
4.3遗传密码的破译人教版（2019）高 中生物 必修二 课件( 共28张P PT)
遗传密码对应规则的发现 在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成蛋白 质的思路，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。这项工作成为生物学史 上的一个伟大的里程碑！为人类探索和提示生命的本 质的研究向前迈进一大步，为后面分子遗传生物学的 发展有着重要的推动作用。 遗传密码的破译，测序方法的建立以及体外重组 的实现是基因工程的三大基石。

发现式教学高中生物必修2教学课件《遗传密码的破译》(人教)

发现式教学高中生物必修2教学课件《遗传密码的破译》(人教)

人民教育出版社 高中 | 必修2
人民教育出版社 高中 | 必修2
思考： 1、上述实验中为什么要除去细胞提取液中的DNA和mRA？
细胞中原有的mRNA会作为合成蛋白质的模板干扰实验结果； 细胞中原有的DNA可能作为mRNA合成的模板，而新合成的 mRNA也会干扰实验的结果，因此要除去。
2、如果你是尼伦伯格或马太，你将如何设计对照组的实验，确保 你的重大发现得到同行的认可？ 作为对照实验的试管中，除不加入多聚尿嘧啶核苷酸外，其它 所有成分都与实验组的试管相同。
人民教育出版社 高中 | 必修2
克里克的T4噬菌体实验 主 要 思 路 前 提
尼伦伯格体外蛋白质合成实验
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。
建立体外蛋白质合成系统，直接破解 遗传密码规则。
找到使DNA脱落或插入单个碱基的 多核苷酸磷酸化酶的发现，为得到 方法——原黄素处理 poly U提供条件
基因的片段 …GGTTCGCACGCT… 重 叠 阅 读 转录 mRNA … CCAAGCGUGCGA…
翻译 多肽链
酸
脯 氨
……
人民教育出版社 高中 | 必修2
以非重叠方式阅读可编码 可编码
4
个氨基酸，以重叠方式阅读
10
个氨基酸。
人民教育出版社 高中 | 必修2
思考：遗传密码以哪种方式进行阅读呢？
人民教育出版社 高中 | 必修2
如何确定64个密码子分别对应 哪种氨基酸呢？
人民教育出版社 高中 | 必修2
尼伦伯格(M.W.Nirenberg,1927～)
尼伦伯格受聘为北大名誉教授
人民教育出版社 高中 | 必修2
三、遗传密码对应规则的发现 各管加多聚尿 嘧啶核苷酸

人教版必修2生物：4.3 遗传密码的破译 课件(共17张PPT)

人教版必修2生物：4.3 遗传密码的破译 课件(共17张PPT)

破 译
GT TC
（
GGTTCG
非重叠阅读：影响这一碱基后的所有氨基酸
重叠阅读： 影响__3__个氨基酸
Ⅱ
）
增添
GT TT
TC
遗传密码的阅读方式的探索
遗 遗传密码的阅读方式推理：
传
密 GGT TCG 码
的
增添 增添
非重叠阅读：影响这一碱基后全部氨基酸
重叠阅读： 影响__4__个氨基酸 GT T
破
T
译
码 的
以人工合成的RNA作模板合成多肽，确 定氨基酸与密码子的对应关系
破
译
（
Ⅲ
）
遗传密码的对应规则
遗 尼伦伯格和马太的无细胞体系——蛋白质体外合成的实验
传
密
处理:去掉原DNA和mRNA
码 的 破 译
实验步骤：1、提取大肠杆菌的破碎细胞液分于20支试管中
提取细胞液目的： 获取细胞中的核糖体、ATP以及各种酶
译 文： －W·h·/ere are genes located?
请用莫尔斯密码 回答上面的问题
－··/ － ·/ · DNA
课外知识：莫尔斯电码
1837年，莫尔斯设计出了著名且简单的电码，称为莫尔斯电码。
字码： A ·B -··· C -·-· D -·· E· F ··-· G --· H ···· I ·· J ·--K -·L ·-·· M --
（
伽莫夫认为遗传密码是三联体密码，后来被验证是正确的。
Ⅰ
）
U U A G AU AUC
mRNA
密码子
密码子
密码子
遗传密码的阅读方式的探索
遗
传 碱基的 阅读方式
密
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遗传信息的翻译
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1
结构蛋白：
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2
酶 胰岛素 抗体 血红蛋白
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3
1.对蛋白质、核酸和基因的高度概括
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4
2.DNA复制与DNA转录出mRNA的 比较
场所
DNA复制： 细胞核 DNA DNA
模板
原料
亲代DNA的 游离的脱 两条链 氧核苷酸
产物
遗传信息 传递方向
DNA DNA→DNA
20
巩固新知
2 ★ 、一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链
模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要
有碱基多少个？
A.300；600
B.900；1800
C.900；900
D.600；900
3 ★ 、某种蛋白质中含200个氨基酸，在控制此蛋白质合成
的DNA中，最少应有（ ）个脱氧核苷酸
变化
变化的密码子 对氨基酸的影响
第1个碱基C变成了U 第1个碱基C变成了A 第1个碱基C变成了G
UUA AUA GUA
不改变氨基酸种类 改变氨基酸种类 改变氨基酸种类
同理可知：第2个碱基U变成了C、A、G，则密码子改变后，均能引起氨基酸的变化 第3个碱基A变成了U、C、G，则密码子改变后，均不能引起氨基酸的变化。
遗传密码（密码子）
mRNA上能确定1个氨基酸的3个相邻的碱基
反密码子
tRNA上能与密码子互补配对的3个碱基
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7
翻译的过程
细胞质
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细胞核
8
核糖体 mRNA
氨基酸 蛋白质 mRNA→Pro
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9
细菌细胞内核糖体读取氨基酸的速度是每秒15 个，现在有一条mRNA能编码1500个氨基酸分子， 理论上需要100秒，才能合成一条多肽链。然而 实际上，在150秒内合成了3条多肽链。这是怎么 一回事？
C．DNA
D．核糖体
6★ ★ 某DNA分子片段中碱基为2400对，则由此片段所控制
合成的多肽链中，最多有氨基酸（ ）种
A．800
B．400
C．200
D．20
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22
课堂巩固
7 ★ ★ ★ DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终 翻译的氨基酸如下表
☆
则右图所示的tRNA所携带的氨基酸是
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10
思考1.细菌细胞内核糖体读取氨基酸的速度是每秒15 个，现在有一条mRNA能编码1500个氨基酸分子， 理论上需要100秒，才能合成一条多肽链。然而实际 上，在150秒内合成了3条多肽链。这是怎么一回事？
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11
思考1.细菌细胞内核糖体读取氨基酸的速度是每秒15 个，现在有一条mRNA能编码1500个氨基酸分子， 理论上需要100秒，才能合成一条多肽链。然而实际 上，在150秒内合成了3条多肽链。这是怎么一回事？
8、(江苏高考)下列对转运RNA的描述，正确的是 A.每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸 B.每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它 C.转运RNA能识别信使RNA上的密码子 D.转运RNA转运氨基酸到细胞核内
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25
10.观察下列模式图， 回答问题：
该蛋白质合成的mRNA的碱基数目3为n ，
控制该蛋白质合成的DNA（基因）中的碱
基数目为 6n 。
比例是_1_∶__3_∶__6__
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15
1.mRNA与DNA的非模板链碱基顺序相 同，只需把T换成U。
2.tRNA与DNA的模板链碱基顺序相同， 只需把T换成U。
DNA 复制
2种
碱基对
A-T C-G
A．1200 B．600
C．400
D．200
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21
课堂巩固
4 ★ 、DNA复制，转录和翻译后所形成的产物分别是
A．DNA，RNA，蛋白质 B．DNA，RNA和氨基酸
C．RNA，DNA和核糖
D．RNA，DNA和蛋白质
5 ★ 、在胰蛋白酶合成过程中，决定它性质的根本因素是
A．mRNA B．tRNA
意义：（1）它可以减少有害突变 ，（精2选）pp物t 种的稳定上起着重要的作用
18
1.通过对翻译过程的学习，以及以DNA的复制、转录的比较， 构建基因表达的知识框架。
2.掌握数量关系以及数量对应关系。
3.培养同学们的合作探究意识。
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19
巩固新知
1. 请学生画出继续读取密码子的图解
精选ppt
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17
已知亮氨酸的密码子有UUA UUG CUU CUC CUA CUG 六种， 假设其中密码子CUA中的一个碱基发生了改变，可能的变化是： 第1个碱基C变成了U、A、G； 第2个碱基U变成了C、A、G； 第3个碱基A变成了U、C、G。 请分析者9中变化中，哪几种变化确实引起了氨基酸的变化？ 通过这个实例，你认为密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义
A．赖氨酸 B．丙氨酸 C．半胱氨酸 D．苏氨酸
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23
课堂巩固
8、(江苏高考)下列对转运RNA的描述，正确的是 A.每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸 B.每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它 C.转运RNA能识别信使RNA上的密码子 D.转运RNA转运氨基酸到细胞核内
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24
课堂巩固
转录： DNA RNA
细胞核
DNA的一条链 游离的核 （模板链） 糖核苷酸
mRNA DNA→mRNA
精选ppt
5
★基因主要存在与 细胞核 中
★蛋白质在 细胞质中的上合成
核糖体
★那么基因是通过什么控制
蛋白质的合成呢？
精选ppt
6
3. 遗传信息、遗传密码、反密码子比较
遗传信息
DNA中脱氧核苷酸（碱基）的排列顺序
意义：通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同
时进 行多条肽链的合成，因此少量的mRNA分子就可以迅速
合成出大量的蛋白质。
精选ppt
12
1. 基因表达的图解
基因 转录
细胞核
翻译
RN
A
细胞质
蛋白质
精选ppt
13
精选ppt
14
课堂巩固
蛋白质种氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关 系
1、如果某蛋白质中有n个氨基酸，则指导
精选ppt
转录
3种
碱基对
A-U T-A C-G
翻译
2种
碱基对
A-U C-G
16
已知亮氨酸的密码子有UUA UUG CUU CUC CUA CUG 六种， 假设其中密码子CUA中的一个碱基发生了改变，可能的变化是： 第1个碱基C变成了U、A、G； 第2个碱基U变成了C、A、G； 第3个碱基A变成了U、C、G。 请分析者9中变化中，哪几种变化确实引起了氨基酸的变化？ 通过这个实例，你认为密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？