Question

6．遺傳密碼的破譯是生物學(xué)史上一個(gè)偉大的里程碑．自1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提出以后，科學(xué)家就圍繞遺傳密碼展開了全方位的探索，經(jīng)過理論推測(cè)和實(shí)驗(yàn)證明，科學(xué)家于1965年破譯了所有氨基酸的密碼子．下面幾種氨基酸的密碼子：
a精氨酸：CGU、CGC、CGA、CGG、AGA、AGG；   b纈氨酸：GUU、GUC、GUA、GUG；
c甘氨酸：GGU、GGC、GGA、GGG；             d組氨酸：CAU、CAC；
e色氨酸：UGG；                            f甲硫氨酸：AUG．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）如果用含有C、U兩種堿基相間排列的mRNA為模板合成蛋白質(zhì)，那么合成的多肽應(yīng)該有2種氨基酸組成．假若決定一個(gè)氨基酸的堿基是二個(gè)或四個(gè)，那么合成的多肽應(yīng)該由2種氨基酸組成．
（2）如果將含A、C兩種堿基的核苷酸以25%：75%的比例混合合成mRNA，那么合成的信使RNA含有
8種密碼子，其中CAC理論上應(yīng)占$\frac{9}{64}$．
（3）如果在基因的相關(guān)堿基序列中分別增加一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)堿基，或者減少一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)堿基，可推測(cè)，對(duì)蛋白質(zhì)功能影響最小的最可能是增加三個(gè)或減少三個(gè)堿基的情況．
（4）有一種六肽，當(dāng)用化學(xué)方法將其降解后，得到了三種多肽，測(cè)得其中的三種多肽是：甲硫氨酸-組氨酸-色氨酸；精氨酸-纈氨酸-甘氨酸；甘氨酸-甲硫氨酸-組氨酸．則該六肽的氨基酸序列為精氨酸-纈氨酸-甘氨酸-甲氨酸-組氨酸-色氨酸，決定該六肽的mRNA最多可以有192種不同的堿基序列．

Answer 1

分析 密碼子表中有64個(gè)密碼子，其中有兩個(gè)起始密碼，三個(gè)終止密碼，這三個(gè)密碼子不對(duì)應(yīng)任何氨基酸，所以決定20種氨基酸的密碼子有61個(gè)．對(duì)于CUCUCUCU這樣的序列來講，如果密碼子含2個(gè)堿基，則為CU或UC；如果含3個(gè)，有CUC、UCU這兩種．
在合成蛋白質(zhì)的過程中基因改變，只要氨基酸沒有改變，就能合成出具有正常功能蛋白質(zhì)．基因改變?nèi)绻�是下列情形之一，就不�?huì)引起蛋白質(zhì)的氨基酸發(fā)生改變．1、如基因改變發(fā)生在基因結(jié)構(gòu)的非編碼區(qū)．2、基因改變發(fā)生在基因編碼區(qū)的內(nèi)含子中．3、基因改變發(fā)生在基因結(jié)構(gòu)外顯子，但改變后的密碼子和原密碼子編碼同一個(gè)氨基酸．

解答 解：（1）對(duì)于CUCUCUCU這樣的序列來講，而三個(gè)堿基組成的密碼有CUC、UCU兩種；CUC決定的氨基酸為亮氨酸，UCU決定的氨基酸為絲氨酸．假若決定一個(gè)氨基酸的堿基是二個(gè)或四個(gè)，二個(gè)組成的密碼為UC或CU，四個(gè)組成的密碼為CUCU或UCUC，那么合成的多肽應(yīng)該由2種氨基酸組成．
（2）如果將含A、C兩種堿基的核苷酸以25%、75%的比例混合合成mRNA，含A的核苷酸占$\frac{1}{4}$，含C的核苷酸占$\frac{3}{4}$，那么合成的信使RNA含有的密碼子有2×2×2=8種，其中CAC理論上應(yīng)占$\frac{3}{4}×\frac{1}{4}×\frac{3}{4}=\frac{9}{64}$．
（3）如基因的堿基序列中刪除或增加個(gè)別堿基對(duì)的話，則刪除或增加三個(gè)堿基對(duì)時(shí)影響最小，因這樣只是多了或少了一個(gè)氨基酸，但如果刪除或增加一、二、四個(gè)堿基對(duì)時(shí)，由于密碼子重新排列，則可能導(dǎo)致該部位后面的氨基酸序列全部改變．
（4）一種直鏈狀的六肽降解產(chǎn)物為3種三肽：甲硫氨酸-組氨酸-色氨酸；精氨酸-纈氨酸-甘氨酸；甘氨酸-甲硫氨酸-組氨酸；則六肽的氨基酸排列順序?yàn)榫�氨�?纈氨酸-甘氨酸-甲硫氨酸-組氨酸-色氨酸，由于決定精氨酸-纈氨酸-甘氨酸-甲硫氨酸-組氨酸-色氨酸的密碼子各有6種、4種、4種、1種、2種、1種，因此該六肽的mRNA最多可以有6×4×4×1×2×1=192種不同的堿基序列． 
故答案為：
（1）2   2
（2）8     $\frac{9}{64}$
（3）增加三個(gè)或減少三個(gè)堿基
（4）精氨酸-纈氨酸-甘氨酸-甲氨酸-組氨酸-色氨酸     192

點(diǎn)評(píng) 考查學(xué)生對(duì)如何破譯遺傳密碼過程及密碼子表的理解，不僅考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，也滲透了研究生物學(xué)問題的科學(xué)的思想和方法，是一道不錯(cuò)的試題．