课时19 第3节 遗传密码的破译（选学）
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。
3、 了解尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。 自主学习：
一、遗传密码的阅读方式是怎样的？
下面是DNA的碱基序列，请你以3个碱基为一个阅读单位阅读，共有多少个阅读单位？ GGTTCGCACGCT 答案一：如果以 的方式，以3个碱基为一个阅读单位，依次阅读，共有 个阅读单位。
答案二：如果以 的方式，以3个碱基为一个阅读单位，但每个碱基可以重复阅读，共有 个阅读单位。
答案：非重叠 4 可重叠 10 二、克里克是如何破解遗传密码的？ 以 为实验材料，研究其中某个基因的 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 个碱基，无法产生正常功能的蛋白质； 2、增加或删除 个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质； 3、当增加或删除 个碱基时，能产生正常功能的蛋白质。
此实验证明了：密码中 个碱基编码 个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点开始，以 方式阅读，编码之间没有分隔符。
答案：T4噬菌体 碱基 1 2 3 3 1 非重叠的 三、遗传密码对应规则的发现
尼伦伯格和马太采用了 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 和 的细胞提取液，以及人工合成的 ，结果加入了 的试管中出现了多聚苯丙氨酸链。从而推导出苯丙氨酸的密码子是 。此后的科学家不断改进实验方法，破译出了全部的密码子。
答案：蛋白质的体外合成 DNA mRNA RNA多聚尿嘧啶核苷酸 苯丙氨酸 UUU 问题透析：
一、遗传密码的阅读方式的推理过程
RNA只有4种核苷酸（分别是A、G、C、U），这就发生了4种核苷酸如何决定20种氨基酸的问题。如果一个碱基决定一个氨基酸，那么4种碱基只能决定4种氨基酸；如果2个碱基决定一个氨基酸，也只能决定16种氨基酸，因此有人推测，每3个碱基决定一种氨基酸，这样碱基的组合可以决定64种氨基酸。
20世纪60年代，这种推测已经被科学家们所证实。同时，科学家们还弄清了哪三个碱基决定哪种氨基酸。例如，UUU决定苯丙氨酸，CGU决定精氨酸。遗传学上把mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫做密码子，其阅读方式为非重叠的阅读方式。1967年，科学家们破译了全部密码子，并编制出密码子表。
例1：下列关于遗传密码的叙述，错误的是（ ）
A.tRNA上的三个碱基是一个密码子 B.遗传密码的排列顺序决定了氨基酸的排列顺序 C.mRNA中的一个碱基发生改变，不一定引起其指导合成的蛋白质的改变
D.遗传密码的阅读方式是非重叠式阅读 答案：A
变式1：在信使RNA上，几个连续的碱基决定一个氨基酸（ ） A.1 B.2 C.3 D.4 答案：C
二、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，若在某基因特定的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，这样的突变亦称移码突变，对微生物常有致死作用。 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、ACU、CUG、UGC。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。不过，在大肠杆菌噬菌体基因组中，确有部分遗传密码是重叠使用的，这可以看做一种例外现象。 3、简并性
绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，这一现象称作简并性，编码相同氨基酸密码子称为同义密码子。由于简并性，某些DNA碱基变化不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变，这对维持物种的稳定性有重要意义。 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为终止密码，它们不为任何氨基酸编码，而代表蛋白质翻译终止。AUG、GUG是起始密码，同时AUG是甲硫氨酸的密码子，GUG是缬氨酸的密码子。
例2：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。 B.在相关的基因的碱基序列中删除或增加2个碱基 C.在相关的基因的碱基序列中删除或增加3个碱基 D.在相关的基因的碱基序列中删除或增加4个碱基 答案：C
变式2：大肠杆菌某基因原有183对碱基，现经过突变，成为180对碱基（减少的碱基对与终止密码子无关），它指导合成的蛋白质分子与原来基因指导合成的蛋白质分子相比较，差异可能为（ ）
A.只有两个氨基酸不同，其他顺序不变
B.除长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变 C.长度不变，但顺序全部改变 D.A、B都有可能 答案：D 互动探究：
比较克里克与尼伦伯格所采用的实验方法，想一想这两种方法各有哪些优势和不足。 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，这种方式不需要理解
蛋白质合成的过程，就能推断出密码子的总体特征，但是证据相对间接，并且工作量大。尼伦伯格通过建立蛋白质体外合成系统，直接破解了遗传密码的对应规则，这种方法快速、直接，但是这种方法的建立需要首先了解细胞中蛋白质合成所需要的条件。