2.3 遗传信息控制生物的性状 课件(共45张PPT) 2023-2024学年高一生物苏教版必修第二册

(课件网) 第二章 遗传的分子基础 第三节 遗传信息控制生物的性状 电影《永不消逝的电波》讲述地下工作者在战斗中破译敌特的电报密码，获取了重要信息，使敌特遭受沉重打击。电报是 19 世纪 30 年代发展起来的通信技术，电报密码被用来代替文字或数字远距离传送信息。科学家在破译遗传密码的过程中是不是借鉴了电报编码的思路呢 谁引领了遗传密码的破译 事实： 1.科学家破译遗传密码可能借鉴了电报编码的思路，但更重要的是科学思维和科学实验。克里克(图2-3-1)在DNA分子双螺旋结构模型建立之后，就投身于遗传密码的破译研究。当时DNA 上的遗传信息传递给RNA的过程已经研究清楚，但RNA 如何指导蛋白质合成仍然是一个谜。克里克领导的研究团队考虑，组成蛋白质的氨基酸有20种，如果一个碱基决定一个氨基酸，则只能编码4种氨基酸；如果两个碱基决定一个氨基酸，则只能编码 16种氨基酸；那么，至少要有3个碱基才足以决定 20种氨基酸。 2.遗传密码由3个碱基组成吗？它们中间是否有间隔？为了解决这些问题，克里克研究团队设计了精巧的实验：他们用化学试剂去掉噬菌体DNA分子中的一个、两个或3个核苷酸后，观察删除位点之后的基因能否被正确地“读取”。实验结果表明，只有删除3个相邻的核苷酸时，删除位点之后的基因才能被正确地“读取”。反过来，往DNA分子上添加一个、两个或3个核苷酸，实验结果表明，只有添加3个核苷酸时，才不会妨碍添加位点后基因的“读取”。 在克里克进行遗传密码破译工作的同时，其他许多科学家也在开展遗传密码研究。很快遗传密码就被破译了。这样，DNA分子指导蛋白质合成的全过程也就清楚了。 DNA 分子通过 RNA 指导蛋白质的合成 在沃森和克里克提出 DNA 分子双螺旋结构模型之后，科学家发现，从基因到蛋白质的信息传递不是直接的。那么，谁在其中“牵线搭桥”呢？从基因到蛋白质的过程犹如建筑师“建造房屋”，不仅需要识别“建筑图纸”，还要运输“建筑材料”最后才能准确无误地“施工建设”。 人们逐渐认识到，多数生物的基因是DNA分子上的功能片段，DNA分子上的遗传信息(基因)通过 RNA 指导蛋白质的合成。那么，在生物细胞中，这一过程是如何完成的呢？科学家首先研究清楚了遗传信息如何进行转录的问题。 遗传信息的转录 DNA 主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的，DNA所携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中的呢？科学研究发现，传递遗传信息的主要是RNA，RNA 主要是在细胞核中以DNA分子的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成的，这一合成过程称为转录。 RNA 分子含有四种碱基，除了A、G、C外，还有U(尿嘧啶)。在转录中，是U与A配对(图2-3-2)。细胞中和蛋白质合成有关的RNA有三种，即信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)。通过转录(图2-3-3)，DNA分子上的遗传信息传递到mRNA上，然后 mRNA 通过核孔进入细胞质。 遗传信息的翻译 mRNA 上的碱基是如何决定蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序的呢？要解决这个问题，首先需要搞清楚的就是遗传密码。 遗传密码是怎样被破译的 事实： 1.1960年，正在从事体外蛋白质人工合成研究的尼伦伯格和一些青年科学家一起，开始了破译遗传密码的研究。 2.他们在每支试管中预先加入ATP、游离的氨基酸、酶和核糖体等，再加入多聚U(如-UUUUUUUU-)，结果其中的一支试管里产生了一些多肽。这让他们非常兴奋，因为他们并不确定多聚U是否带有遗传信息。在此基础上，他们精巧地设计实验，最终确认是在加入苯丙氨酸的试管中产生了多肽(图2-3-4)。 上述实验证明，多聚U指导了多聚苯丙氨酸的合成。后来科学实验确认，mRNA 中相邻的三个核苷酸上的碱基序列决定一个氨基酸。科学家把mR ... ...