幼兒園母親節(jié)的教案

第3節(jié)　遺傳密碼的破譯（選學）。

學習導航

1.學習目標

（1）說出遺傳密碼的閱讀方式。

（2）說出遺傳密碼的破譯過程。

2.學習建議

（1）“克里克的實驗”是比較深奧的知識,可采用與英文句子類比的方法，使復雜的問題更容易理解。

（2）遺傳密碼的破譯過程是本節(jié)的主要內容，可通過比較分析“尼倫伯格和馬太實驗”的設計思路的差異,初步理解遺傳密碼的破譯方法。即克里克通過研究堿基的改變對蛋白質合成的影響推斷遺傳密碼的性質，這種方法不需要理解蛋白質合成的過程，就能推斷出密碼子的總體特征，但不是直接證據(jù)，而且工作量大。尼倫伯格通過建立蛋白質體外合成系統(tǒng)，直接破解了遺傳密碼的對應規(guī)則，這種方法快速、直接，但是這種方法的建立需要首先了解細胞中蛋白質合成所需要的條件。

自我測評

一、選擇題

1.下列各項中，錯誤的是（）。

A.克里克T4噬菌體實驗不能證明苯丙氨酸的密碼子是UUU

B.克里克T4噬菌體實驗表明遺傳密碼的閱讀方式是非重疊的閱讀方式

C.尼倫伯格和馬太的實驗可以說明三個堿基決定一個氨基酸

D.以上兩個實驗對遺傳密碼的破譯都做出了貢獻，促進了科學的發(fā)展

2.某個真核細胞中的DNA可以轉錄出mRNA的個數(shù)是（）。

A.1B.2C.3D.多個

3.下圖為mRNA的一段堿基序列，其中含有的遺傳密碼子有（）。

↓起點

GGUUCGCACGCUU

A.1個B.2個C.3個D.4個

4.在下列基因的改變中，合成出具有正常功能蛋白質的可能性最大的是（）。

A.在相關基因的堿基序列中刪除或增加一個堿基對

B.在相關基因的堿基序列中刪除或增加二個堿基對

C.在相關基因的堿基序列中刪除或增加三個堿基對

D.在相關基因的堿基序列中刪除或增加四個堿基對

5.最早提出3個堿基編碼一個氨基酸的科學家和首次用實驗加以驗證的科學家分別是（）。

A.克里克、伽莫夫B.克里克、沃森

C.摩爾根、孟德爾D.伽莫夫、克里克

6.尼倫伯格和馬太采用蛋白質的體外合成技術進行的實驗沒有說明（）。

A.多聚尿嘧啶核苷酸導致了多聚苯丙氨酸的合成

B.尿嘧啶的堿基序列編碼由苯丙氨酸組成的肽鏈

C.結合克里克的研究成果，得出與苯丙氨酸對應的密碼子是UUU

D.細胞提取液中的遺傳信息控制合成了多聚苯丙氨酸的肽鏈

7.某信使RNA上有1800個堿基，則該信使RNA控制合成的多肽鏈上最多有多少個氨基酸？（）

A.200B.300C.400D.600

8.在遺傳密碼子的閱讀方式驗證實驗中，克里克沒有證明的是（）。

A.3個堿基決定一個氨基酸

B.遺傳密碼從一個固定起點開始，無間隔

C.遺傳密碼以非重疊的方式閱讀

D.遺傳密碼與氨基酸之間的對應關系

9.在下列試管中，能合成多肽鏈的是（）。

A.除去DNA和mRNA的細胞提取液＋多聚尿嘧啶核苷酸＋酪氨酸

B.除去DNA和mRNA的細胞提取液＋多聚尿嘧啶核苷酸＋絲氨酸

C.除去DNA和mRNA的細胞提取液＋多聚尿嘧啶核苷酸＋苯丙氨酸

D.除去DNA和mRNA的細胞提取液＋多聚尿嘧啶核苷酸＋半胱氨酸

10.尼倫伯格和馬太采用了蛋白質體外合成技術，成功地揭示了決定苯丙氨酸的密碼子為UUU。你認為該實驗中的最關鍵操作是（）。

A.利用除去DNA和mRNA的細胞提取液

B.利用人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸

C.在每支試管中只加入一種氨基酸

D.準確測定多肽鏈中的氨基酸種類

11.采用蛋白質體外合成技術揭示遺傳密碼實驗中，改變下列哪項操作，即可測出全部的遺傳密碼與氨基酸的對應規(guī)則（）。

A.無DNA和mRNA細胞的提取液B.人工合成的多聚核苷酸

C.加入的氨基酸種類和數(shù)量D.測定多肽鏈中氨基酸種類的方法

12.下列各項中，屬于莫爾斯密碼與遺傳密碼相同點的是（）。

A.密碼之間有分隔　B.每個密碼子都由三部分組成

C.都能控制蛋白質的合成D.都攜帶一定的信息

13.遺傳密碼的閱讀方式是（）。

A.非重疊的閱讀方式B.重疊的閱讀方式

C.兩種情況都有D.兩種情況都無

二、非選擇題

14.下圖為一段mRNA中的堿基序列，請根據(jù)題意回答下面的問題。

（1）寫出該mRNA對應的DNA分子。

（2）若在第3個遺傳密碼子的U和U中間插入堿基U，則從插入點開始的所有遺傳密碼子都被。

（3）若在第4個遺傳密碼子中的堿基G改變?yōu)閴A基C，則在該mRNA分子中改變的遺傳密碼子有　個。

（4）若在第2個遺傳密碼子和3個遺傳密碼子的中間插三個堿基CUG，則該mRNA分子中的原來遺傳密碼子發(fā)生改變的有　個。

15.下圖是尼倫伯格和馬太破譯第一個遺傳密碼的實驗，每個試管中加入了一種氨基酸，再加入除去了DNA和RNA的細胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。請根據(jù)圖分析回答下列問題。

（1）尼倫伯格和馬太在本實驗中采用了　技術。

（2）在實驗中要除去細胞提取液中DNA和mRNA的目的是。

（3）本實驗可以說明　。如果加入的是人工合成的RNA多聚鳥嘌呤核苷酸，加入的氨基酸不變，還能形成多聚苯丙氨酸嗎？　，為什么？。

（4）密碼子是指　。mRNA的作用是　。

參考答案

一、選擇題JAb88.com

1.C　2.D　3.D　4.C　5.D　6.D　7.D　8.D　9.C　10.B　11.B　12.D　13.A

二、非選擇題

14.（1）

（2）改變（3）1（4）0

15.（1）進行蛋白質的體外合成

（2）防止DNA和mRNA中的遺傳信息起作用，影響肽鏈的形成

（3）多聚尿嘧啶核苷酸導致了多聚苯丙氨酸的合成　不能　苯丙氨酸的密碼子為UUU，GGG對應的是甘氨酸，所以不能合成多聚苯丙氨酸

（4）信使RNA上決定1個氨基酸的三個相鄰的堿基　將遺傳信息由DNA傳遞給蛋白質

相關知識

高中生物必修二《遺傳密碼的破譯》優(yōu)秀教案

作為杰出的教學工作者，能夠保證教課的順利開展，教師要準備好教案，這是教師的任務之一。教案可以讓學生們能夠在上課時充分理解所教內容，使教師有一個簡單易懂的教學思路。那么如何寫好我們的教案呢？下面的內容是小編為大家整理的高中生物必修二《遺傳密碼的破譯》優(yōu)秀教案，歡迎閱讀，希望您能閱讀并收藏。

高中生物必修二《遺傳密碼的破譯》教案設計

1.教學目標

1.知識與技能

（1）說出遺傳密碼的閱讀方式。

（2）說出遺傳密碼的破譯過程，包括伽莫夫的三聯(lián)體推斷，克里克的實驗證據(jù)，尼倫伯格和馬太的蛋白質的體外合成實驗。

2.過程與方法

（1）感受和重溫科學家的思維歷程。

（2）類比的學習方法。

3.情感態(tài)度與價值觀

（1）對科學家那種敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新的精神還有那種巧妙的構思表達敬佩。

（2）認同遺傳密碼的破譯對生物學發(fā)展的重要意義。

2.教學重點/難點

●教學重點

遺傳密碼的破譯過程，引導學生感受這種思維過程并產(chǎn)生與科學家的思維共鳴。

●教學難點

1.克里克的T4噬菌體實驗。

2.尼倫伯格和馬太設計的蛋白質體外合成實驗。

3.教學用具

多媒體

4.標簽

生物,教案

教學過程

［情境創(chuàng)設］

在第1節(jié)我們學習了有關基因指導蛋白質合成的過程，我們知道了核酸中的堿

基序列就是遺傳信息，翻譯實際上就是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質的氨基酸序列，那堿基序列與氨基酸序列是如何對應的呢？就是通過密碼子。（呈

現(xiàn)密碼子表）

現(xiàn)在大家已經(jīng)十分清楚了這些遺傳密碼，而當時是經(jīng)過許多科學家艱辛的思考

和探索，最后被幾個年輕人的富有創(chuàng)新的實驗才破譯的，這個過程充滿了思維

的智慧。那這些遺傳密碼是怎樣被破譯的呢？讓我們重新重溫一下這段科學史，追尋科學家探索的足跡，對我們的思維會有好的啟迪作用的。

［師生互動］

1.研究背景

在孟德爾遺傳規(guī)律于1900年被再次證實之后，許多科學家投入到遺傳問題的研究上來，試圖揭示基因的本質和作用原理。

1941年比德爾（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum）的工作則強有力地證明了基

因突變引起了酶的改變，而且每一種基因一定控制著一種特定酶的合成，從而

提出了一個基因一種酶的假說。人們逐步地認識到基因和蛋白質的關系。

“中心法則”提出后更為明確地指出了遺傳信息傳遞的方向，總體上來說是從DNA→RNA→蛋白質。那DNA和蛋白質之間究竟是什么關系？或者說DNA是如何

決定蛋白質？這個有趣而深奧的問題在五十年代末就開始引起了一批研究者的

極大興趣。

1944年，理論物理學家薛定諤發(fā)表的《什么是生命》一書中就大膽地預言，染

色體是由一些同分異構的單體分子連續(xù)所組成。這種連續(xù)體的精確性組成了遺

傳密碼。他認為同分異構單體可能作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個符號：“·”“—”，通過排列組合來儲存遺傳信息。

那什么是莫爾斯電碼呢？我們來看下面的資料：

莫爾斯電碼，是由美國畫家和電報發(fā)明人莫爾斯于1838年發(fā)明的一套有“點”和“劃”構成的系統(tǒng)，通過“點”和“劃”間隔的不同排列順序來表達不同的

英文字母、數(shù)字和標點符號。1844年在美國國會的財政支持下，莫爾斯開設了

從馬里蘭州的巴爾地摩到美國首都華盛頓的第一條使用“莫爾斯碼”通信的電

報線路，1851年，在歐洲國家有關方面的支持下，莫爾斯碼經(jīng)過簡化，以后就

一直成為國際通用標準通信電碼。電報的發(fā)明、莫爾斯碼的使用改變了人類社

會的面貌。隨著社會的進步、科學的發(fā)展，有更先進的通信方式在等待著我們

使用，但電報“莫爾斯”碼通信在業(yè)余無線電中占有重要的地位。國際電信聯(lián)

盟制定的“無線電規(guī)則”中明確指出：任何人請求領取使用業(yè)余電臺設備執(zhí)照，都應該證明其能夠準確地用手發(fā)和用耳接收“莫爾斯”電碼信號組成的電文。

雖然今天計算機技術給自動或半自動收發(fā)電報創(chuàng)造了條件，但每一位真正的愛好者仍必須并且也可以通過自我訓練掌握人工收發(fā)報技術。莫爾斯電碼本身并

無機密可言，它僅僅只是一種工具。

·：短音念作“滴（di）”

—：長音念作“答（da）”

請根據(jù)莫爾斯電碼表，將書本中問題探討中的那段電文譯成英文。

（學生：翻譯后是：wherearegeneslocated）

你能用莫爾斯電碼來回答這個問題嗎？

（學生：—··/—·/·基因位于DNA上）

很好，我們通過莫爾斯電碼大致體驗了“翻譯”的過程，無論從電文譯成英文

還是從英文譯成電文都離不開莫爾斯密碼表，而我們知道后來被確認的蛋白質

的合成過程中也正是有類似這樣的密碼子。

而當時遺傳物質的化學本質是尚未明確的，十年后DNA雙螺旋模型才得以建立，在這樣的背景下能將遺傳信息設想成一種電碼式的遺傳密碼形式，實在是一種

超越時代的遠見卓識。到1953年雙螺旋模型的建立，給予科學家們以很大的激勵。破譯遺傳密碼也就成了勢在必行的工作。

要破譯一個未知的密碼，一般的思路就是比較編碼的信息，即密碼和相應的譯文。對于遺傳密碼來說最簡單的破譯方法應是將DNA順序或mRNA順序和多肽相比較。但和一般破譯密碼不同的是，遺傳信息的譯文——蛋白質的順序是已知的，未知的都是密碼。1954年Sanger用紙層析分析了胰島素的結構后，對蛋

白質的氨基酸序列了解得越來越多。但是直到1965年前后經(jīng)歷了十年時間，多位科學家的執(zhí)著研究才破譯了密碼，其中最為重要的幾項工作其思路之新穎、

方法之精巧都閃爍著科學的智慧之光。

2.遺傳密碼的試拼與閱讀方式的探索

1954年科普作家伽莫夫G.Gamor對破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。他以著有《奇異

王國的湯姆金斯》等優(yōu)秀的科學幻想作品而著稱，具有豐富的想象力，但他不

是一位實驗科學家，所以只能從理論上來嘗試密碼的解讀。當年，他在《自然Nature》雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出“氨基酸正好按

DNA的螺旋結構進入各自的洞穴”。他設想：

若一種堿基與一種氨基酸對應的話，那么只可能產(chǎn)生4種氨基酸，而已知天然

的氨基酸約有20種，因此不可由一個堿基編碼一種氨基酸。

若2個堿基編碼一種氨基酸的話，4種堿基共有42=16種不同的排列組合，也

不足以編碼20種氨基酸。

因此他認為3個堿基編碼一種氨基酸的就可以解決問題。雖然4個堿基組成三

聯(lián)密碼，經(jīng)排列組合可產(chǎn)生43=64種不同形式，要比20種氨基酸大兩倍多。

但若是四聯(lián)密碼，就會產(chǎn)生44=256種排列組合。

相比之下只有三聯(lián)體（triplet）較為符合20種氨基酸。

伽莫夫是用數(shù)學的排列組合的方法在理論上作出推測的，后來的實驗證實這一

推測是完全正確的。

接下來，人們不禁又要問在三聯(lián)體中的每個堿基作為信息只讀一次還是重復閱

讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀DNA序列會有什么不同呢？呈現(xiàn)圖片（課本

P74“以重疊和非重疊方式閱讀DNA序列”），思考：

當圖中的DNA的第三個堿基T發(fā)生改變時，如果密碼子是非重疊的，這一改變

將影響多少個氨基酸？

（學生：將可能影響1個氨基酸）

如果密碼子是重疊的，這一改變又將影響多少個氨基酸？

（學生：將可能影響3個氨基酸）

當圖中的DNA的第三個堿基T后插入一個堿基A的話，如果密碼子是非重疊的，這一改變將影響多少個氨基酸？

（學生：將會影響后面所有的氨基酸）

如果插入兩個堿基呢？

（學生：也會影響后面所有的氨基酸）

如果插入3個堿基呢？

（學生：將會在原氨基酸序列中多一個氨基酸）

當圖中的DNA的第三個堿基T后插入一個堿基A的話，如果密碼子是重疊的，

這一改變將影響多少個氨基酸？插入2個、3個氨基酸呢？

（學生：如果插入1個堿基，影響3個氨基酸，多肽比原正常多肽多1個氨基酸）

（學生：如果插入2個堿基，影響4個氨基酸，多肽比原正常多肽多2個氨基酸）

（學生：如果插入3個堿基，影響5個氨基酸，多肽比原正常多肽多3個氨基酸）

如果從效率上來考慮，你覺得哪種閱讀方式效率更高呢？

伽莫夫也許是考慮到效率的問題，認為一個堿基可能被重復讀多次，也就是說

遺傳密碼的閱讀是完全重疊的，因此氨基酸數(shù)目和核苷酸數(shù)目存在著一對一的

關系。這一假定非常簡潔地解釋了核苷酸間距和多肽鏈上鄰接氨基酸的間距（0.36nm）之間顯示了明顯的相關性。

若真如此，重疊密碼對多肽鏈上氨基酸的序列就形成了一種限制。例如，具有

完全重疊密碼的密碼子ATC，后面接著的密碼子一定是TC開頭，那么相應的氨

基酸的順序也會受到限制。再者若是重疊密碼，那么任何一個堿基的突變都會

影響到相連的3個重疊密碼子，即三個氨基酸都會發(fā)生改變，但事實并非如此。

1957年Brenner.S發(fā)表了一篇令人興奮的理論文章，他通過蛋白質的氨基酸順

序分析，發(fā)現(xiàn)不存在氨基酸的鄰位限制作用，從而否定了遺傳密碼重疊閱讀的

可能性。同時人們也發(fā)現(xiàn)在鐮刀型細胞貧血的例子中，血紅蛋白中僅有一個氨

基酸發(fā)生改變。說明伽莫夫的后一推論是錯誤的。這就是智者千慮，必有一失。很多著名的科學家也有過類似的失誤。在資料較少的情況下，對未知的真理作

出推斷，難免會發(fā)生偏差，但瑕不掩瑜，人們對他們的那種敏銳、大膽、睿智

和創(chuàng)新的精神，巧妙的構思仍敬佩不已。

3.遺傳密碼子的驗證（克里克的實驗）

三聯(lián)密碼是否真實存在呢？如果真實存在，那么共有64個密碼子，而氨基酸只有20種，那么多余的44種有何用處呢？

1957年克里克Crick等為了解釋這個問題提出了一個設想。首先認為如AAA，GGG，CCC，TTT這四個三聯(lián)體，分別由相同的堿基構成，解讀的起始位置有可

能發(fā)生差錯，因此可能是“無義”密碼子。這樣余下的只有60個密碼子。接著他們又設想，例如ATT和GCA若分別編碼氨基酸a和b，若這兩個密碼子連續(xù)

排列成ATTGCAATT……在起讀時若發(fā)生錯位就會產(chǎn)生TTG，TGC，CAA和AAT等

順序就是錯讀，這些錯讀的重疊密碼也是無意義的，也就是說一個順序有3種讀法，其中只有一種是有意義的，而其余的兩種都是無義密碼，這樣（60×

1/3=20）有義密碼子只有20個，似乎是很圓滿地解釋了氨基酸數(shù)目和密碼子總數(shù)之間的矛盾，但后來的實驗證明，此設想也是重蹈Gemor的覆轍。

直到1961年克里克Crick和Brenner.S等設計了一個實驗，有力地證實了三聯(lián)密碼的真實性。他們用T4噬菌體染色體上的一個基因通過用原黃素處理，可以使DNA脫落或插入單個堿基，插入叫“加字”突變，脫落叫“減字”突變，無論加字和減字都可以引起移碼突變。Crick小組用這種方法獲得一系列的T4噬菌體“加字”和“減字”突變，再進行雜交來獲得加入或減少一個、兩個、三個的不同堿基數(shù)的系列突變。

通過這樣的方法他們發(fā)現(xiàn)加入或減少一個和兩個堿基都會引起噬菌體突變，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白，而加入或減少3個堿基時卻可以合成正常功能的蛋白質，為什么會這樣呢？我們結合課本P74上的有關句子中插入英語字母對語句產(chǎn)生的變化來理解，進行類比分析。

克里克用實驗的結果證明每個密碼的確是由3個堿基組成的?？死锟藢z傳密碼提出了4個特點：（1）3個堿基一組，編碼一個氨基酸。（2）密碼是不重疊的。（3）堿基的順序是從固定起點解讀的。（4）密碼是簡并的，即某個特定的氨基酸可以由幾個堿基三聯(lián)體來編碼。否定了他們以前的解釋，即64種密碼子中只有20種編碼，其余的44種都是無意的這一推測。從他們的實驗結果來看，如果以前的解釋是正確的話，那么任何移碼突變都將是無義突變，那么T4噬菌體突變體的那個區(qū)域應當很小，但其實不然，發(fā)生移碼仍可翻譯，只不過肽鏈的順序發(fā)生很大的改變，而不是產(chǎn)生很短的肽鏈。

4.遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)

那如何找出64種密碼子到底對應哪種氨基酸呢？

在美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）從事研究工作的青年科學家尼倫伯格

M.W.Nirenberg在讀到第一篇發(fā)現(xiàn)mRNA的報道之后，就決定計劃建立一種無細胞反應系統(tǒng)，來揭開遺傳密碼之謎。

他們的方法和思路與克里克的完全不同，他們采用的體外合成蛋白質的技術（呈現(xiàn)書中蛋白質體外合成的實驗示意圖）：

（1）去模板：用DNA酶處理細胞抽提物，使DNA降解，除去原有的細胞模板。在抽提物含有核糖體、ATP及各種氨基酸，除mRNA以外，是一個完整的翻譯系統(tǒng)。由于DNA被降解，所以不再轉錄新的mRNA，即使原來殘留的mRNA因其半衰期很短，也很快會降解掉。

（2）加入polyU：Nirenberg成功地破壞了翻譯系統(tǒng)中的內源mRNA，這樣從理論上來說若加入任何外源mRNA就可以按新的信息合成蛋白。他們采用了多核苷酸磷酸化酶，僅以尿苷二磷酸為底物，人工合成polyU。當他們把人工合成的polyU加入這種無細胞系統(tǒng)中代替天然的mRNA時，驚喜地發(fā)現(xiàn)果真合成了單一的多肽，即多聚苯丙氨酸，它的氨基酸殘基全是苯丙氨酸，這一結果不僅證實了無細胞系統(tǒng)的成功，同時還表明UUU是苯丙氨酸的密碼子。

這是第一個遺傳密碼子被破譯。尼倫伯格的實驗巧妙之處在于利用無細胞系統(tǒng)進行體外合成蛋白質，他這富有創(chuàng)新的實驗方法為他帶來了重大的成功！

請問為什么要去除細胞提取液中的DNA和mRNA？

（學生：防止細胞原有的DNA和mRNA中的遺傳信息起作用干擾實驗結果）

如果你是尼倫伯格，你將如何設計對照實驗，確保你的重大發(fā)現(xiàn)是正確的？

（學生：在對照實驗中的所有試管中加入成分均不變，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸）

實驗做到這里，你能想到其他的密碼如何破譯嗎？

（學生：加入不同的人工合成的多聚核苷酸進行實驗）

很好，尼倫伯格也用同樣的方法分別加入polyA、polyC和polyG結果相應地獲得了多聚賴氨酸、多聚脯氨酸和多聚甘氨酸。Nirenberg利用無細胞系統(tǒng)體外合成蛋白質不僅順利地破譯了4個密碼子，同時了證實了Crick等原先認為AAA，UUU，GGG，CCC是無義密碼子的推測是錯誤的。

在接下來的六七年里，科學家沿著體外合成蛋白質的思路，不斷地改進實驗方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表。這項工作成為生物學史上的一個偉大的里程碑！為人類探索和提示生命的本質的研究向前邁進一大步，為后面分子遺傳生物學的發(fā)展有著重要的推動作用。遺傳密碼的破譯、測序方法的建立以及體外重組的實現(xiàn)是基因工程的三大基石。

［教師精講］

我們注意整個破譯過程中科學家思維的變化，薛定諤是以富有遠見卓識的大膽的想象來預測遺傳密碼的形式的，伽莫夫通過數(shù)學的排列組合的計算來推測密碼子是由三個堿基組成的，同時他也預測了密碼的閱讀方式，盡管智者千慮，必有一失，但巧妙的構思依然顯示了其睿智和創(chuàng)新。克里克則是巧妙地設計實驗，利用原黃素處理噬菌體，使DNA脫落或插入單個堿基的方法從實驗上證明了伽莫夫的三聯(lián)體密碼子的推測，由理論走向實驗，為密碼子的破譯邁出重要的一步。而尼倫伯格的實驗則更富有創(chuàng)新性，他建立巧妙的無細胞系統(tǒng)進行體外蛋白質合成，成功地破譯了第一個密碼子，隨后的方法不斷創(chuàng)新最終破譯了所有的密碼子。他的貢獻不僅僅在于對遺傳密碼的破譯，更重要的也在對生物研究方法上開啟了新的思維方式。

歸結起來，我們看到，敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新是科學家的重要素養(yǎng)，也正如尼倫伯格在1968年獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎時說過：一個善于捕捉細節(jié)的人才是能領略事物真諦的人。

課堂小結

本節(jié)的主要內容是遺傳密碼的破譯過程。自從“一基因一酶”學說建立（1941年）以后，人們逐步地認識到基因和蛋白的關系。“中心法則”提出后更為明確地指出了遺傳信息傳遞的方向，總體上來說是從DNA→RNA→蛋白質。那DNA和蛋白質之間究竟是什么關系？或者說DNA是如何決定蛋白質？這個有趣而深奧的問題在20世紀50年代末就開始引起了一批研究者的極大興趣。早在遺傳物質的化學本質尚未確定之前，1944年理論物理學家薛定諤發(fā)表的《什么是生命》一書中就大膽地預言，染色體是由一些同分異構的單體分子連續(xù)所組成。這種連續(xù)體的精確性組成了遺傳密碼。他認為同分異構單體可能作為一般民用的莫爾斯電碼的兩個符號：“·”“—”，通過排列組合來儲存遺傳信息。1954年科普作家伽莫夫G.Gamor對破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)，他用數(shù)學的方法推斷3個堿基編碼一個氨基酸。但人們不禁要問在三聯(lián)體中的每個堿基作為信息只讀一次還是重復閱讀呢？1957年Brenner.S發(fā)表理論文章，他通過蛋白質的氨基酸順序分析，發(fā)現(xiàn)不存在氨基酸的鄰位限制作用，從而在理論上否定了遺傳密碼重疊閱讀的可能性。而克里克在1961年第一個用T4噬菌體實驗證明了遺傳密碼中3個堿基編碼一個氨基酸。同一年尼倫伯格和馬太利用無細胞系統(tǒng)進行體外重組破譯了第一個遺傳密碼。后來尼倫伯格和他的小組采用了一把鑰匙開一把鎖的思路，一舉破譯了全部的密碼。

課后習題

1.在下列基因的改變中，合成出具有正常功能蛋白質的可能性最大的是

A.在相關的基因的堿基序列中刪除或增加一個堿基對

B.在相關的基因的堿基序列中刪除或增加兩個堿基對

C.在相關的基因的堿基序列中刪除或增加三個堿基對

D.在相關的基因的堿基序列中刪除或增加四個堿基對

解析：此題考查基因中堿基數(shù)量發(fā)生突變時對合成蛋白質的影響，當插入1、2的倍數(shù)個堿基時，都會對后面的所有的氨基酸有影響。當插入3個堿基時，則可能對部分氨基酸有影響，所以C是最可能合成具有正常功能蛋白質。

答案：C

2.最早提出3個堿基編碼一個氨基酸的科學家和首次用實驗的方法加以證明的科學家分別是

A.克里克、伽莫

夫

B.克里克、沃森

C.摩爾根、尼倫伯

格

D.伽莫夫、克里克

解析：此題考查的是科學史。

答案：D

3.采用蛋白質體外合成的技術揭示遺傳密碼實驗中，改變下列哪項操作，即可測出全部的遺傳密碼與氨基酸的對應規(guī)則

A.無DNA和mRNA細胞的提取液

B.人工合成的多聚核苷酸

C.加入的氨基酸種類和數(shù)

量

D.測定多肽鏈中氨基酸種類的方法

解析：此題考查了尼倫伯格的實驗，通過改變人工模板多聚核苷酸可以測出不同密碼子。

答案：B

板書

高一生物知識點整理：遺傳密碼的破譯

一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學生的理解性，作為高中教師就要精心準備好合適的教案。教案可以讓學生們有一個良好的課堂環(huán)境，幫助高中教師提高自己的教學質量。我們要如何寫好一份值得稱贊的高中教案呢？小編收集并整理了“高一生物知識點整理：遺傳密碼的破譯”，歡迎大家閱讀，希望對大家有所幫助。

高一生物知識點整理：遺傳密碼的破譯

　1、遺傳密碼的閱讀方式
同一個堿基序列，不同的閱讀方式解讀出來的含義完全不同，要正確地理解遺傳密碼的含義，必須掌握密碼的閱讀方式。
2、克里克的實驗證據(jù)
1961年，克里克以T4噬菌體為實驗材料，研究其中某個堿基的增加或減少對其所編碼的蛋白質的影響。克里克發(fā)現(xiàn)在相關堿基序列中增加或者刪減一個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質,高中歷史;增加或刪除兩個堿基，也不能產(chǎn)生正常功能的蛋白質;但是，當增加或刪除三個堿基時，卻合成了具有正常功能的蛋白質。從而證明了遺傳密碼中3個堿基編碼一個氨基酸。并且遺傳密碼從一個個頂?shù)钠瘘c開始，以非重疊的方式閱讀，編碼之間沒有分隔符。
3、遺傳密碼對應規(guī)則的發(fā)現(xiàn)。
(1)尼倫伯格和馬太破譯了第一個遺傳密碼。
(2)實驗思路：采用蛋白質的體外合成技術。
(3)過程：他們在每個試管中分別加入一種氨基酸，再加入除去DNA和mRNA的細胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，結果加入了苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈。
(4)實驗結論：多聚尿嘧啶核苷酸導致了多聚苯丙氨酸的合成，多聚尿嘧啶核苷酸的堿基序列是由多個尿嘧啶組成的(UUUU......)，可見尿嘧啶的堿基序列編碼由苯丙氨酸組成的肽鏈。結合克里克得出的3個堿基決定1個氨基酸的實驗結論，與苯丙氨酸對應的密碼子應該是UUU。在此后的六七年里，科學家沿著蛋白質體外合成的思路，不斷地改進實驗方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表。

第3節(jié)(學案)　伴性遺傳

學習導航

1.學習目標

（1）說明什么是伴性遺傳。

（2）概述伴性遺傳的特點：①男性多于女性；②交叉遺傳；③一般為隔代遺傳。

（3）舉例說出伴性遺傳在實踐中的應用。

（4）舉例說出性別有關的幾種遺傳病及特點：①伴Ｘ隱性遺傳病及其特點；②伴X顯性遺傳病及其特點；③伴Y遺傳病及其特點。

2.學習建議

本節(jié)的重點是伴性遺傳的特點。學習時應結合實際問題，從分析具體事例入手，找出基因在性染色體上，隨性染色體遺傳的特點，然后將這些特點遷移到不同的事例中去解決問題。與基因在常染色體的遺傳進行對比。聯(lián)系基因的分離定律和自由組合定律，并應用到實際中去。

自我測評

一、選擇題

1.人類精子的染色體組成是()。

A.44條+XY　B.22條+X或22條+Y

C.11對+X或11對+YD.22條+Y

2.血友病的遺傳屬于伴性遺傳。某男孩為血友病患者，但他的父母、祖父母、外祖父母均正常。血友病基因在該家族中傳遞的順序是()。

A.外祖父→母親→男孩　B.外祖母→母親→男孩

C.祖父→父親→男孩D.祖母→父親→男孩

3.在右圖所示的人類系譜圖中，有關遺傳病最可能的遺傳方式為()。

A.常染色體顯性遺傳　B.常染色體隱性遺傳

C.X染色體顯性遺傳　D.X染色體隱性遺傳

4.一對同卵孿生姐妹分別與一對同卵孿生兄弟婚配，其中一對夫婦第一胎所生的男孩患紅綠色盲，第二胎所生的女孩色覺正常；另一對夫婦第一胎生的女孩患紅綠色盲，第二胎生的男孩色覺正常。這兩對夫婦的婚配方式是()。

A.XBXB×XbYB.XBXb×XBYC.XbXb×XBYD.XBXb×XbY

5.一對表現(xiàn)型正常的夫婦，卻生了一個色盲男孩，再生一個色盲男孩的幾率是多少？再生一個男孩色盲的幾率是多少？()

A.1/4B.3/4C.1/2D.1/16

6.某動物學家飼養(yǎng)的一種老鼠，黃色皮毛不能純種傳代，而灰色皮毛能純種傳代，且有：黃×黃→2黃∶1灰，灰×灰→灰，則決定此種老鼠黃色皮毛的基因是()。

A.X染色體上的顯性基因B.X染色體上的隱性基因

C.常染色體上的顯性基因　D.常染色體上的隱性基因

7.人類的白化病與色盲都是隱性遺傳病。白化病基因在常染色體上，色盲基因在X染色體上。一個患白化病的女性(她父親是色盲)，與一個正常男性(她母親是白化病患者)婚配，在他們的子女中，預測兩病兼有的概率為()。

A.50%B.25%C.12.5%D.0

8.下列有關色盲遺傳的敘述中，正確的是()。

A.母親正常父親色盲，兒子一定色盲

B.父親正常母親色盲，兒子不一定色盲

C.雙親均正常，兒子有可能色盲

D.雙親均正常，女兒有可能色盲

9.某種蠅的翅的表現(xiàn)型由一對等位基因控制。如果翅異常的雌蠅與翅正常的雄蠅雜交，后代中25%為雄蠅翅異常，25%為雌蠅翅異常，25%雄蠅翅正常，25%雌蠅翅正常，那么翅異常不可能是()。

A.常染色體上的顯性基因控制B.常染色體上的隱性基因控制

C.性染色體上的顯性基因控制D.性染色體上的隱性基因控制

10.血友病屬于隱性伴性遺傳病。某人患血友病，他的岳父表現(xiàn)正常，岳母患血友病，對他的子女表現(xiàn)型的預測應當是()。

A.兒子、女兒全部正常B.兒子患病，女兒正常

C.兒子正常，女兒患病D.兒子和女兒中都有可能出現(xiàn)患者

11.決定毛色的基因位于X染色體上，基因型為bb、BB和Bb的貓分別為黃、黑和虎斑色?，F(xiàn)有虎斑色雌貓與黃色雄貓交配，生下了三只虎斑色小貓和一只黃色小貓中，它們的性別是()。

A.雌雄各半B.全為雌貓或三雌一雄

C.全為雄貓或三雄一雌　D.全為雌貓或全為雄貓

12.人的血友病屬于伴性遺傳，苯丙酮尿癥屬于常染色體遺傳。一對表現(xiàn)型正常的夫婦，生下一個既患血友病又患苯丙酮尿癥的男孩。如果他們再生一個女孩，表現(xiàn)型正常的概率是()。

A.9/16　B.3/4　C.3/16　D.1/4

13.父親正常，女兒色盲的發(fā)病率是()。

A.0B.25%C.50%　D.100%

14.某男子的父親患血友病，而他本人血凝時間正常。他與一個沒有血友病家族史的正常女子結婚，一般情況下，他們的孩子患血友病的概率是()。

A.1/2B.1/4C.0　D.1/16

15.在右圖的人類遺傳系譜中，有關遺傳病最可能的遺傳方式為()。

A.常染色體顯性遺傳B.常染色體隱性遺傳

C.伴X染色體顯性遺傳D.伴X染色體隱性遺傳

16.一對表現(xiàn)型正常的表兄妹結婚，生下一個白化病色盲的男孩，若再生一個患白化色盲的男孩的概率是()。

A.1/16B.1/32C.1/4D.1/2

17.果蠅白眼為X染色體上的隱性遺傳，顯性性狀為紅眼。下列哪組雜交組合中，通過眼色可直接判斷子代果蠅的性別()。

A.白眼♀果蠅×白眼♂果蠅B.雜合紅眼♀果蠅×紅眼♂果蠅

C.白眼♀果蠅×紅眼♂果蠅D.雜合紅眼♀果蠅×白眼♂果蠅

二、非選擇題

18.某種雌雄異株的植物有寬葉和狹葉兩種類型，寬葉由顯性基因B控制，狹葉由隱性基因b控制，B和b均位于X染色體上?；騜使雄配子致死。請回答下面的問題。

(1)若后代全為寬葉雄株個體，則其親本基因型為　。

(2)若后代全為寬葉、雌、雄植株各半時，則其親本基因型為。

(3)若后代全為雄株，寬葉和狹葉個體各半時，則其親本基因型為。

(4)若后代性比為1∶1，寬葉個體占3/4，則其親本基因型為。

19.三支試管內分別裝有紅眼雄性和兩種不同基因型的紅眼雌性果蠅，還有一支試管內裝有白眼果蠅。請利用實驗室條件設計最佳方案，鑒別并寫出上述三支試管內果蠅的基因型(顯性基因用B表示)。

20.果蠅的紅眼(W)對白眼(w)為顯性，這對等位基因位于X染色體上。圖2-10表示一紅眼雄果蠅與一紅眼雌果蠅分別通過減數(shù)分裂產(chǎn)生配子，雌雄配子結合后生出一白眼雄果蠅的過程。請據(jù)圖回答下面的問題。

(1)寫出圖中A、B、E細胞的名稱：

A?。籅　；E　。

(2)畫出圖中C、D、G細胞的染色體示意圖。凡X染色體上有白眼基因的用w記號表示。

(3)若精子C與卵細胞F結合，產(chǎn)生后代的基因型為　，表現(xiàn)為　。

21.右圖為白化病和色盲兩種遺傳病的家族系譜圖，設白化病的致病基因為a，色盲的致病基因為b，請回答下面的問題。

(1)Ⅲ8和Ⅲ10中有哪些可能的基因型？

(2)若Ⅲ8和Ⅲ10結婚，能否同時患兩種遺傳病？若能請寫出同時患兩種病的基因型。

參考答案

一、選擇題

1.B　2.B　3.C　4.D　5.A、C　6.C　7.C　8.C　9.D　10.D　11.B　12.B　13.A　14.C　15.A　16.A　17.C

二、非選擇題

18.（1）XBXBXbY?。?）XBXB　XBY（3）XBXb　XbY（4）XBXb　XBY

19.先根據(jù)第二性征鑒別四支試管內果蠅的性別，若為紅眼雄性果蠅，則該試管內果蠅基因型為XBY；再用白眼雄性果蠅分別與另兩管的紅眼雌性果蠅交配；若后代出現(xiàn)性狀分離，則該管中果蠅基因型為XBXb；若后代不出現(xiàn)性狀分離，則該管中果蠅基因型為XBXB。

20.（1）初級精母細胞　精細胞　次級卵母細胞

（2）

（3）XWXw　紅眼雌果蠅

（2）能　aaXbY

第3節(jié)(學案)　人類遺傳病

學習導航

1.學習目標

（1）舉例說出人類遺傳病的主要類型，并對各種類型的遺傳病的主要遺傳特點作簡單分析。

人類遺傳病主要可以分為單基因遺傳病、多基因遺傳病和染色體異常三大類。單基因遺傳病是指受一對等位基因控制的遺傳病，又有顯性遺傳和隱性遺傳兩類，遵循孟德爾遺傳規(guī)律。多基因遺傳病是指受兩對以上等位基因控制的人類遺傳病，在群體中的發(fā)病率較高。染色體病是由染色體（結構或數(shù)目）異常引起的遺傳病，其中的典型病例是21三體綜合征。

（2）通過參與調查人群中的遺傳病，初步學會調查和統(tǒng)計人類遺傳病的方法。

（3）分析遺傳病對人類的危害，討論遺傳病的監(jiān)測和預防的重要性，初步了解遺傳病的監(jiān)測和預防手段。

（4）說出人類基因組計劃及其意義。通過搜集和分析相關資料認識人類基因組計劃的正反面效應，明白科學是一把雙刃劍，既能造福于人類，也可能帶來某些負面影響。

2.學習建議

本節(jié)有一個調查、兩個“資料搜集和分析”活動，活動內容較多是本節(jié)的特點，因此在學習本節(jié)內容時一定要充分利用身邊可利用的資料和信息，這樣既能豐富理論知識，又能提高收集和處理信息的能力。

自我測評

一、選擇題

1.下列各項中，不屬于遺傳病的是（）。

A.由于DNA分子中一個堿基對改變而導致的鐮刀型細胞貧血征

B.由于第21號染色體多了一條而導致的21三體綜合征

C.由于缺少一條X染色體而導致的特納氏綜合征

D.由于長期過度攝入大量食物而導致的肥胖癥

2.孕婦患地方性甲狀腺腫大，她生下的孩子可能會患（）。

A.肢端肥大癥B.侏儒癥C.糖尿病D.呆小癥

3.人體的耳郭多毛這一遺傳性狀總是從父親直接傳給兒子，再傳給孫子。那么決定這個性狀的基因最可能是在（）。

A.常染色體上B.性染色體上C.Y染色體上D.X染色體上

4.在胚胎時期就容易死亡的遺傳病是（）。

A.苯丙酮尿癥　B.進行性肌營養(yǎng)不良癥

C.原發(fā)性高血壓D.純合的軟骨發(fā)育不全癥

5.下列各項中，能表現(xiàn)出家族聚集現(xiàn)象，并且較容易受環(huán)境因素影響的疾病是（）。

A.單基因顯性遺傳病B.多基因遺傳病

C.單基因隱性遺傳病D.性染色體病

6.下列各項中，都屬于單基因隱性遺傳病的是（）。

①人類多指病　②白化病?、圮浌前l(fā)育不全癥　④先天性聾啞?、菘咕S生素D佝僂病?、薇奖虬Y

A.①②③B.④⑤⑥C.①③⑤D.②④⑥

7.冠心病、先天愚型分別屬于（）。

A.常染色體病，性染色體病

B.單基因顯性遺傳病，多基因隱性遺傳病

C.多基因遺傳病，常染色體病

D.不可遺傳的疾病，單基因隱性遺傳病

8.一個患抗維生素D性佝僂?。ò閄遺傳）的男子與正常女子結婚，為預防生下患病的孩子，進行了遺傳咨詢。你認為有道理的指導應該是（）。

A.不要生育B.妊娠期多吃含鈣食品

C.只生男孩D.只生女孩

9.一對表現(xiàn)型正常的表兄妹夫婦，從共同的祖先那里繼承了兩個相同的常染色體隱性致病基因（分別位于兩對同源染色體上），他們生下不正常的子女的可能性是（）。

A.9/16B.6/16C.8/16D.7/16

10.某男孩患有21三體綜合征，其原因是與卵細胞融合的精子中有一對21號染色體。請分析與該精子形成有關的是（）。

A.初級精母細胞中21號同源染色體沒有分離

B.次級精母細胞中21號染色體著絲點不分裂

C.次級精母細胞中21號同源染色體沒有聯(lián)會

D.精原細胞中21號染色體沒有復制

11.一個色盲女人和一個正常男人結婚，生了一個性染色體為XXY的色覺正常的兒子，此染色體畸變發(fā)生在什么之中？如果父親是色盲，母親正常，則此染色體畸變發(fā)生在什么之中？假如父親正常，母親色盲，兒子色盲，則此染色體變異又發(fā)生在什么之中？下面哪一組是正確的？（）

A.精子、卵、不確定B.卵、不確定、精子

C.卵、精子、不確定D.精子、不確定、卵

12.確定胎兒是否患有某種遺傳病或先天性遺傳病，可采取的檢測手段有（）。

A.B超檢查B.羊水檢查

C.孕婦血細胞檢查和絨毛細胞檢查　D.以上三項都是

13.人類基因組計劃的目的是測定人類基因組的全部DNA序列，即測定人體細胞中（）條染色體的堿基序列。

A.46B.23C.24D.44

二、非選擇題

14.一對表現(xiàn)正常的夫婦，生了一個患苯丙酮尿癥的女兒和一個軟骨發(fā)育不全的兒子。請根據(jù)題意回答下面的問題（自擬基因符號）。

（1）這對夫婦的基因型為。

（2）患苯丙酮尿癥的女兒的基因型為。

（3）兒子軟骨發(fā)育不全的基因來源是。

（4）根據(jù)雙親基因型判斷，若再生一個患苯丙酮尿癥女兒的概率是。

15.下圖是先天性聾啞的家族系譜（該病受一對基因C或c控制）。請分析回答下面的問題。

（1）該病的致病基因位于染色體上，是性遺傳病。

（2）如果Ⅱ3與一個顯性純合子婚配，其子女患先天性聾啞的概率是。

（3）據(jù)Ⅳ14、Ⅳ15推測Ⅲ11與Ⅲ12不宜結婚，如結婚則違反《婚姻法》規(guī)定的血親和

血親禁止結婚的規(guī)定，因為他們生育有病孩子的概率是。