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高中生物第4章第3节《遗传密码的破译》(必修2)

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课程内容:
《遗传密码的破译》
    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,其中每个密码子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。
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。
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?解答这些问题,不能只靠理论推导,必须拿出实验证据。科学家克里克和他的同事通过大量的实验工作,于1961年找到了答案。
克里克以T4噬菌体为实验材料,研究其中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。克里克发现,在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,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。为什么会产生这样的结果?请你结合下面的实例,进行类比分析。
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
    克里克的实验虽然阐明了遗传密码的总体特征,但是,却无法说明由3个碱基排列成的1个密码对应的究竟是哪一个氨基酸。就在克里克的实验完成的同一年,两个名不见经传的年轻人尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。
与克里克的思路完全不同,尼伦伯格和马太采用了蛋白质的体外合成技术。他们在每个试管中分别加入一种氨基酸,再加入除去了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!
实验结果说明,多聚尿嘧啶核苷酸导致了多聚苯丙氨酸的合成,而多聚尿嘧啶核苷酸的碱基序列是由许多个尿嘧啶组成的(UUUUU……),可见尿嘧啶的碱基序列编码由苯丙氨酸组成的肽链。结合克里克得出的3个碱基决定1个氨基酸的实验结论,与苯丙氨酸对应的密码子应该是UUU。在此后的六七年里,科学家沿着蛋白质体外合成的思路,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。

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李老师

女,中教高级职称

具有较强的沟通能力,很容易调动学生学习积极性。

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