Question

回答下列關(guān)于遺傳密碼破譯的問(wèn)題：
（1）1954年，科學(xué)家對(duì)遺傳密碼進(jìn)行探討，RNA分子中有

 

種堿基，蛋白質(zhì)分子中有

 

種氨基酸，因此編碼一個(gè)氨基酸至少需要

 

個(gè)相鄰的堿基，才能組合出構(gòu)成蛋白質(zhì)全部氨基酸所需的遺傳密碼．
（2）科學(xué)家進(jìn)一步討論遺傳密碼的閱讀方式：重疊或非重疊的方式（閱讀框如圖）．如果密碼的閱讀方式是非重疊的，一個(gè)堿基的改變最多會(huì)影響

 

個(gè)氨基酸；如果密碼的閱讀方式是重疊的，一個(gè)堿基的改變最多影響

 

個(gè)氨基酸．后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)在鐮刀形細(xì)胞貧血癥患者的血紅蛋白中僅有一個(gè)氨基酸發(fā)生了改變，這說(shuō)明密碼的閱讀方式是

 

．

（3）1961年，克里克和其同事用噬菌體做實(shí)驗(yàn)，如果DNA分子缺失或插入一個(gè)、二個(gè)、四個(gè)堿基，所得到的重組體都是嚴(yán)重缺陷的，不能感染大腸桿菌；而缺失或插入三個(gè)核苷酸，所得到的重組體卻具有感染性．這為遺傳密碼是由

 

個(gè)堿基構(gòu)成，閱讀方式是

 

的，遺傳密碼之間

 

（有/無(wú)）分隔符的觀點(diǎn)提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)．
（4）尼倫伯格使用只有尿嘧啶的多聚核糖核苷酸，在無(wú)細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成體系中合成了多聚苯丙氨酸，由此推斷苯丙氨酸的遺傳密碼是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯

專(zhuān)題：

分析：遺傳信息的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程，其中轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過(guò)程，翻譯是以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的過(guò)程．氨基酸中沒(méi)有堿基，不能直接與mRNA互補(bǔ)配對(duì)，因此需要將mRNA上的堿基與蛋白質(zhì)中的氨基酸對(duì)應(yīng)起來(lái)，就需要一種物質(zhì)（tRNA）能翻譯mRNA，并能運(yùn)轉(zhuǎn)氨基酸．這就涉及到mRNA上堿基數(shù)與密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以下為遺傳密碼的破譯過(guò)程．

解答： 解：（1）RNA分子中有4種堿基，蛋白質(zhì)分子中有20種氨基酸，若一個(gè)堿基決定一種氨基酸，則4種堿基只能決定4種氨基酸；若2個(gè)堿基決定一種氨基酸，則4種堿基只能決定4²=16種氨基酸；若3個(gè)堿基決定一種氨基酸，則4種堿基能決定4³=64種氨基酸．因此，編碼一個(gè)氨基酸至少需要三個(gè)相鄰的堿基，才能組合出構(gòu)成蛋白質(zhì)全部氨基酸所需的遺傳密碼．
（2）由圖可知，如果密碼的閱讀方式是非重疊的，則一個(gè)堿基的改變最多會(huì)影響一個(gè)氨基酸；如果密碼的閱讀方式是重疊的，則一個(gè)堿基的改變最多影響三個(gè)氨基酸．后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)在鐮刀形細(xì)胞貧血癥患者的血紅蛋白中僅有一個(gè)氨基酸發(fā)生了改變，這說(shuō)明密碼的閱讀方式是非重疊的．
（3）如果DNA分子缺失或插入一個(gè)、二個(gè)、四個(gè)堿基，所得到的重組體都是嚴(yán)重缺陷的，不能感染大腸桿菌；而缺失或插入三個(gè)核苷酸，所得到的重組體卻具有感染性．這為遺傳密碼是由三個(gè)堿基構(gòu)成，閱讀方式是非重疊的，遺傳密碼之間無(wú)分隔符的觀點(diǎn)提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)．
（4）尼倫伯格使用只有尿嘧啶的多聚核糖核苷酸（-UUUUUUUUUUU…-），在無(wú)細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成體系中合成了多聚苯丙氨酸，由此推斷苯丙氨酸的遺傳密碼是UUU．
故答案為：
（1）4   20   三   
（2）一   三   非重疊的   
（3）三   非重疊   無(wú)   
（4）UUU

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合圖解，考查遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯，重點(diǎn)考查遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，要求考生識(shí)記遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的概念；識(shí)記RNA和蛋白質(zhì)的化學(xué)組成，能運(yùn)用數(shù)學(xué)方法推斷出密碼子含有的堿基數(shù)目；再結(jié)合圖解判斷密碼的閱讀方式．