Question

回答下列关于遗传密码破译的问题：
（1）1954年，科学家对遗传密码进行探讨，RNA分子中有

 

种碱基，蛋白质分子中有

 

种氨基酸，因此编码一个氨基酸至少需要

 

个相邻的碱基，才能组合出构成蛋白质全部氨基酸所需的遗传密码．
（2）科学家进一步讨论遗传密码的阅读方式：重叠或非重叠的方式（阅读框如图）．如果密码的阅读方式是非重叠的，一个碱基的改变最多会影响

 

个氨基酸；如果密码的阅读方式是重叠的，一个碱基的改变最多影响

 

个氨基酸．后来人们发现在镰刀形细胞贫血症患者的血红蛋白中仅有一个氨基酸发生了改变，这说明密码的阅读方式是

 

．

（3）1961年，克里克和其同事用噬菌体做实验，如果DNA分子缺失或插入一个、二个、四个碱基，所得到的重组体都是严重缺陷的，不能感染大肠杆菌；而缺失或插入三个核苷酸，所得到的重组体却具有感染性．这为遗传密码是由

 

个碱基构成，阅读方式是

 

的，遗传密码之间

 

（有/无）分隔符的观点提供了实验证据．
（4）尼伦伯格使用只有尿嘧啶的多聚核糖核苷酸，在无细胞的蛋白质合成体系中合成了多聚苯丙氨酸，由此推断苯丙氨酸的遗传密码是

 

．

Answer 1

考点：遗传信息的转录和翻译

专题：

分析：遗传信息的表达包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程．氨基酸中没有碱基，不能直接与mRNA互补配对，因此需要将mRNA上的碱基与蛋白质中的氨基酸对应起来，就需要一种物质（tRNA）能翻译mRNA，并能运转氨基酸．这就涉及到mRNA上碱基数与密码子的对应关系，以下为遗传密码的破译过程．

解答： 解：（1）RNA分子中有4种碱基，蛋白质分子中有20种氨基酸，若一个碱基决定一种氨基酸，则4种碱基只能决定4种氨基酸；若2个碱基决定一种氨基酸，则4种碱基只能决定4²=16种氨基酸；若3个碱基决定一种氨基酸，则4种碱基能决定4³=64种氨基酸．因此，编码一个氨基酸至少需要三个相邻的碱基，才能组合出构成蛋白质全部氨基酸所需的遗传密码．
（2）由图可知，如果密码的阅读方式是非重叠的，则一个碱基的改变最多会影响一个氨基酸；如果密码的阅读方式是重叠的，则一个碱基的改变最多影响三个氨基酸．后来人们发现在镰刀形细胞贫血症患者的血红蛋白中仅有一个氨基酸发生了改变，这说明密码的阅读方式是非重叠的．
（3）如果DNA分子缺失或插入一个、二个、四个碱基，所得到的重组体都是严重缺陷的，不能感染大肠杆菌；而缺失或插入三个核苷酸，所得到的重组体却具有感染性．这为遗传密码是由三个碱基构成，阅读方式是非重叠的，遗传密码之间无分隔符的观点提供了实验证据．
（4）尼伦伯格使用只有尿嘧啶的多聚核糖核苷酸（-UUUUUUUUUUU…-），在无细胞的蛋白质合成体系中合成了多聚苯丙氨酸，由此推断苯丙氨酸的遗传密码是UUU．
故答案为：
（1）4   20   三   
（2）一   三   非重叠的   
（3）三   非重叠   无   
（4）UUU

点评：本题结合图解，考查遗传信息的转录和翻译，重点考查遗传密码的发现过程，要求考生识记遗传信息转录和翻译的概念；识记RNA和蛋白质的化学组成，能运用数学方法推断出密码子含有的碱基数目；再结合图解判断密码的阅读方式．