Question

【題目】請閱讀科普短文，回答問題。

氨基酸家族的新成員

氨基酸是蛋白質(zhì)的基本單位，在遺傳信息的傳遞過程中，由 AUCG 四種堿基構(gòu)成的“核酸語言”，通過三個(gè)堿基 形成的密碼子轉(zhuǎn)變成 20 種常見的天然氨基酸組成的“蛋白質(zhì)語言”。人們很早就破譯得到包括 64 個(gè)密碼子的 傳統(tǒng)密碼子表（下表中為部分密碼子）。

第一字母	第二字母				第三字母
	U	C	A	G
U	苯丙氨酸	絲氨酸	酪氨酸	半胱氨酸	U C A G
	苯丙氨酸	絲氨酸	酪氨酸	半胱氨酸
	亮氨酸	絲氨酸	終止	終止
	亮氨酸	絲氨酸	終止	色氨酸
……	……				……

1986 年，科學(xué)家在研究谷胱甘肽過氧化物酶的作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)了硒代半胱氨酸（Sec）。通過比較含硒（Se）多 肽鏈的基因序列和氨基酸序列，證實(shí)了終止密碼子 UGA 是編碼 Sec 的密碼子。因?yàn)檫@種新發(fā)現(xiàn)的氨基酸在結(jié) 構(gòu)上可視為半胱氨酸（如圖）側(cè)鏈上的 S 元素被 Se 取代的產(chǎn)物，所以它被稱為 Sec。又因?yàn)樗�是�?/span> 20 種常 見的天然蛋白質(zhì)氨基酸之后發(fā)現(xiàn)的，所以又稱為第 21 種蛋白質(zhì)氨基酸。

研究發(fā)現(xiàn)，密碼子 UGA 通常作為蛋白質(zhì)合成的終止密碼子，但當(dāng) mRNA 鏈 UGA 密碼子后面出現(xiàn)一段特殊序列 時(shí)，UGA 才成為 Sec 的密碼子，使 Sec 摻入到多肽鏈中去。后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些古細(xì)菌以及包括哺乳動(dòng)物在 內(nèi)的動(dòng)物體中的 Sec 也都是由 UGA 編碼。

Sec 是蛋白質(zhì)中硒的主要存在形式，也是唯一的含有準(zhǔn)金屬元素的氨基酸。迄今為止，Sec 已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是 25 種 含硒酶的活性中心，是含硒酶的靈魂，如果沒有這第 21 種氨基酸，含硒酶就無法工作，人就會出各種各樣的病癥。如谷胱甘肽過氧化物酶是人體內(nèi)廣泛存在的一種重要的過氧化物分解酶，它能催化有毒的過氧化物還原成無毒的羥基化合物，從而保護(hù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)及功能不受過氧化物的干擾及損害。

人體“第 21 種氨基酸——硒代半胱氨酸”的發(fā)現(xiàn)說明科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過程，科學(xué)知識也隨著研究的深人而不 斷改變著。

（1）請根據(jù)上述文章內(nèi)容對傳統(tǒng)密碼子表提出一處修正意見：_____。Sec 的密碼子為 UGA，DNA分子上與該密碼子對應(yīng)的堿基對序列是_____。

（2）請畫出 Sec 的側(cè)鏈基團(tuán)（R 基）：_____。

（3）當(dāng)核糖體進(jìn)行翻譯時(shí)，終止密碼子沒有相應(yīng)的 tRNA 結(jié)合，而是與終止因子（一種蛋白質(zhì)）結(jié)合，翻譯 終止。mRNA 上的密碼子 UGA 是對應(yīng)翻譯終止還是編碼 Sec 呢？有人曾經(jīng)提出過“終止因子與攜帶 Sec 的 tRNA 競爭結(jié)合密碼子 UGA”的假設(shè)。請結(jié)合文中內(nèi)容判斷研究結(jié)果是否支持該假設(shè)，并在下表中相應(yīng)位置寫出理由。

支持	不支持
	_____________

（4）文中提到“某些古細(xì)菌以及包括哺乳動(dòng)物在內(nèi)的動(dòng)物體中的 Sec 也都是由密碼子 UGA 編碼”，這也為“現(xiàn)存的豐富多樣的物種是由_____長期進(jìn)化形成的”提供了證據(jù)。

（5）硒是人體生命活動(dòng)不可缺少的微量元素，被國內(nèi)外醫(yī)藥界和營養(yǎng)學(xué)界稱為“長壽元素”，請根據(jù)文中提供的資料進(jìn)行解釋_____。

Answer 1

【答案】密碼子表中 UGA 位置可以是終止或硒代半胱氨酸 ACT//TGA —CH2—SeH 不支持，只有 UGA 后面有特殊序列時(shí)，才成為 Sec 的密碼子，該位置是終止還是編碼氨基酸是確定的，二者不是競爭關(guān)系 共同祖先 硒元素可以構(gòu)成含有 Sec 的蛋白質(zhì)，補(bǔ)充硒元素能夠保證含硒酶的正常合成并發(fā)揮作用，減少由于過氧化物造成的細(xì)胞損傷和衰老，達(dá)到長壽的結(jié)果

【解析】

材料涉及到轉(zhuǎn)錄和翻譯時(shí)候遺傳信息的閱讀，DNA轉(zhuǎn)錄形成mRNA所攜帶遺傳信息，通過查看遺傳密碼子表得到相應(yīng)的氨基酸。

（1）通過比較含硒（Se）多 肽鏈的基因序列和氨基酸序列，證實(shí)了終止密碼子 UGA 是編碼 Sec 的密碼子，所以可以得出，密碼子表中 UGA 位置可以是終止或硒代半胱氨酸。Sec 的密碼子為 UGA，在轉(zhuǎn)錄和翻譯時(shí)閱讀mRNA上攜帶的堿基，所以 DNA分子上與該密碼子對應(yīng)的堿基對序列是ACT//TGA。

（2）硒代半胱氨酸與半胱氨酸的主要區(qū)別在半胱氨酸的S原子被Se所取代，所以為—CH2—SeH。

（3）根據(jù)題干分析可知，當(dāng)核糖體進(jìn)行翻譯時(shí)，終止密碼子沒有相應(yīng)的 tRNA 結(jié)合，而是與終止因子（一種蛋白質(zhì)）結(jié)合，翻譯終止，若終止因子與攜帶 Sec 的 tRNA 競爭結(jié)合密碼子 UGA，則只有 UGA 后面有特殊序列時(shí)，才成為 Sec 的密碼子，基因在表達(dá)時(shí)候具有時(shí)空特異性，該位置是終止還是編碼氨基酸是確定的，二者不是競爭關(guān)系；故不支持這種假設(shè)。

（4）文中提到“某些古細(xì)菌以及包括哺乳動(dòng)物在內(nèi)的動(dòng)物體中的 Sec 也都是由密碼子 UGA 編碼”，說明生物界的生物共用一套遺傳密碼，這也為“現(xiàn)存的豐富多樣的物種是由共同祖先長期進(jìn)化形成的”提供了證據(jù)。

（5）硒元素可以構(gòu)成含有 Sec 的蛋白質(zhì)外，硒作為微量元素在人體內(nèi)也有很重的作用，生物體的新城代謝由一系列的生物化學(xué)反應(yīng)參與，就需要有酶的參與，補(bǔ)充硒元素能夠保證含硒酶的正常合成并發(fā)揮作用，減少由于過氧化物造成的細(xì)胞損傷和衰老，達(dá)到長壽的結(jié)果。