Question

遗传密码的破译是生物学史上一个伟大的里程碑。霍拉纳（Khorana）为破译密码子，用人工合成的mRNA在细胞外的翻译系统中合成多肽，部分实验结果如下表。

实验序号	重复的mRNA序列	细胞外合成的多肽
1	（AC）n	(苏氨酸-组氨酸)m、（组氨酸-苏氨酸)m
2	（AAC）n	(苏氨酸-苏氨酸)m、（天冬酰胺-天冬酰胺)m、(谷氨酰胺-谷氨酰胺）m

说明：（AC）_n表示ACACACACACAC……重复序列，其它类似。

请回答：

（1）细胞外的翻译系统中除加入必要的酶系统、人工合成的mRNA和供能物质外，还需加入___________、________和________.种氨基酸等。

（2）实验2合成的多肽有3种，每种多肽只含有1种氨基酸。据此可以得出：mRNA上3个相邻碱基（不是2个或4个相邻碱基）决定1个氨基酸，且遗传密码的阅读方式是非重叠的。请说明得出上述结论的理由：_________________。

（3）序列为(AAC)_n的mRNA在细胞外翻译产生了 3种多肽，原因是(AAC)_m的mRNA无_____，翻译的起始点是不固定的。

（4）分析实验1和实验2的结果，请写出能确定的密码子及对应的氨基酸：_____________。

Answer

tRNA 核糖体 20 若mRNA上2个或4个相邻碱基决定1个氨基酸，无论是遗传密码的阅读方式是重叠还是非重叠的；或者mRNA上3个相邻碱基决定1个氨基酸，而遗传密码的阅读方式是重叠的；则细胞外合成的多肽链应含有3种氨基酸，而不是每种多肽只含有1种氨基酸。或：若为其他情况，则细胞外合成的多肽链应含有3种氨基酸。 起始密码 ACA 苏氨酸； CAC 组氨酸

【解析】试题分析：本题以遗传密码的破译为素材，考查了基因的表达的相关问题，意在考查学生的理解能力，运用所学知识解决生物学问题的能力。基因的表达包括转录与翻译两个阶段。转录主要在细胞核中进行，以DNA的一条链为模板，以四种游离的核糖核苷酸为原料，同时需要RNA聚合酶的催化作用；翻译发生在细胞质的核糖体上，以mRNA为模板，20种氨基酸为原料，同时需要ATP直接功能。密码子是mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基，一种氨基酸可以由一种或多种密码子，而一种密码子只对应一种氨基酸。

（1）翻译是在细胞质中的核糖体上进行的，需要以mRNA为模板，ATP提供能量，20种氨基酸为原料，还需要tRNA运输氨基酸到核糖体，因此翻译系统中除加入必要的酶系统、人工合成的mRNA和供能物质外，还需要加入tRNA、核糖体与20种氨基酸。

（2）据实验2分析可知，如果mRNA 2上个相邻碱基决定1个氨基酸，则无论是遗传密码的阅读方式是重叠还是非重叠的，对应的密码子为AA、CA、AC，则细胞外合成的多肽链应含有3种氨基酸，而不是每种多肽只含有1种氨基酸；如果mRNA 4上个相邻碱基决定1个氨基酸，则无论是遗传密码的阅读方式是重叠还是非重叠的，对应的密码子为AACA、ACAA、CAAC，则细胞外合成的多肽链应含有3种氨基酸，而不是每种多肽只含有1种氨基酸；如果mRNA 3上个相邻碱基决定1个氨基酸，且遗传密码的阅读方式是非重叠的，则对应的密码子只有AAC或ACA或CAA一种，细胞外合成的多肽链应只含有1种氨基酸。因此通过实验2说明mRNA上3个相邻碱基（不是2个或4个相邻碱基）决定1个氨基酸，且遗传密码的阅读方式是非重叠的。

（3）序列为(AAC)n的mRNA在细胞外翻译产生了3种多肽，说明(AAC)m的mRNA无起始密码，如果从起始密码开始翻译，则产生的多肽只有一种，同时也说明翻译的起始点是不固定的。

（4）分析实验1，如重复的RNA序列是（AC）n，此序列会有2中密码子ACA、CAC，其决定的氨基酸为苏氨酸与组氨酸；分析实验2，重复的RNA序列是（AAC）n，此序列会有AAC、ACA、CAA3种密码子，其决定的氨基酸为苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺。由于实验1与实验2均有苏氨酸，说明苏氨酸的密码子为ACA，而实验1只有2种密码子，则另一种氨基酸组氨酸的密码子为CAC。