Question

科學家已經(jīng)證明密碼子是mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基。以下是遺傳密碼破譯過程的幾個階段。

(1)根據(jù)理論推測，mRNA上的3個相鄰的堿基可以構成 種排列方式，實際上mRNA上決定氨基酸的密碼子共有 種。

(2)1961年，尼倫伯格和馬太成功建立了體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，破譯了第一個密碼子：苯丙氨酸(UUU)。具體的做法是在代表“體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)”的20支試管中各加入作為模板(mRNA)的多聚尿嘧啶核苷酸(即只由U組成的mRNA)，再向20支試管中分別加入20種氨基酸中的1種，結果只有加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸肽鏈。體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)中除了加入全套必要的酶系統(tǒng)、tRNA、人工合成的mRNA和氨基酸外，還需提供 ________________________。

(3)上述實驗后，又有科學家用C、U 2種堿基相間排列的mRNA作為模板，檢驗1個密碼子是否含有3個堿基。假設密碼子是連續(xù)翻譯的：

①假如1個密碼子中含有2個或4個堿基，則該RNA指導合成的多肽鏈應由_____

種氨基酸組成。

②假如1個密碼子中含有3個堿基，則該RNA指導合成的多肽鏈應由 種氨基酸組成。

(4)此后又有科學家用2個、3個或4個堿基為單位的重復序列，最終破譯了全部密碼子，包括終止密碼子。下表是部分實驗：

實驗序號	重復的mRNA	生成的多肽所含氨基酸種類
1	(UC)n	絲氨酸、亮氨酸
2	(UUC)n	苯丙氨酸、亮氨酸、絲氨酸
3	(UUAC)n	亮氨酸、蘇氨酸、酪氨酸

說明：表中(UC)n表示“UCUCUCUCUCUC……”這樣的重復mRNA序列。

請分析上表后推測下列氨基酸的密碼子：亮氨酸為 、 ；絲氨酸為 ；苯丙氨酸為 。

 

Answer 1

(1)64 61 (2)ATP和核糖體

(3)①1 ②2 (4)CUU CUC UCU UUC

【解析】(1)mRNA上的3個相鄰的堿基可以構成43=64種排列方式，實際上mRNA上決定氨基酸的密碼子共有61種，另外3種是終止密碼子，不決定氨基酸。

(2)尼倫伯格和馬太進行的實驗是在體外模擬翻譯過程，除了全套必要的酶系統(tǒng)、tRNA、人工合成的mRNA和氨基酸外，還需提供ATP和核糖體才能完成。

(3)用C、U 2種堿基相間排列的mRNA為模板探究密碼子含有的堿基數(shù)量的實驗中，如果1個密碼子中含有2個或4個堿基，則該RNA指導合成的多肽鏈只由1種氨基酸組成；如果1個密碼子中含有3個堿基，則該RNA指導合成的多肽鏈由2種氨基酸組成。

(4)(UC)n序列可讀為①UCU、CUC，(UUC)n序列可讀為②UUC、UCU、CUU，(UUAC)n序列可讀為③UUA、UAC、ACU、CUU，通過對比②③，可知亮氨酸的密碼子是CUU，再對比①②，可知苯丙氨酸的密碼子是UUC，絲氨酸的密碼子是UCU，亮氨酸的另一個密碼子是CUC。