Question

174噬菌体的遗传物质是单链DNA，感染宿主细胞后，先形成复制型的噬菌体双链DNA分子（母链为正链，子链为负链），转录时以负链为模板合成mRNA。下图为174噬菌体的部分基因序列（正链）及其所指导合成蛋白质的部分氨基酸序列（图中数字为氨基酸编号）。分析回答问题。

（1）基因D与E指导蛋白质合成过程中，mRNA上的终止密码子分别是_______，翻译形成的一条肽链中分别含有________个肽键。

（2）基因E的负链DNA作为模板指导合成的mRNA中，鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的43%，mRNA及其模板链对应区段的碱基中腺嘌呤分别占32%、22%。则与mRNA对应的复制型的双链DNA分子区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。基因E的负链DNA作为模板指导合成的mRNA中，至少需要消耗________个游离的胞嘧啶核糖核甘酸。

（3）与宿主细胞的DNA复制相比，174噬菌体感染宿主细胞后形成复制型双链DNA分子过程的不同之处是________。

（4）由于174噬菌体单链DNA中一个碱基发生替换，导致基因D．指导合成的肽链中第59位氨基酸由缬氨酸（密码子为GUU、GUC、GUA和GUG）变成丙氨酸（密码子为GCU、GCC、GCA和GCG），则该基因中碱基替换情况是________。

（5）一个DNA分子上不同基因之间可以相互重叠，这是长期________的结果，其主要的遗传学意义________（写出一点即可）。

Answer

UAA、UGA 151、90 27% 69 模板、酶不同（合理即可得分） T→C 自然选择（或进化） 可以节约碱基；有效地利用DNA遗传信息量；提高碱基利用的效率；参与对基因表达的调控（写出一点即给分）

【解析】

1.扣住题中关键信息“转录时以负链DNA作为模板合成mRNA”。

2.碱基互补配对原则的规律：（1）在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A=T，C=G，A+G=C+T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。

（2）DNA分子的一条单链中（A+T）与（G+C）的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。

（3）DNA分子一条链中（A+G）与（T+C）的比值与互补链中的该种碱基的比值互为倒数，在整个双链中该比值等于1。

（1）识图分析可知，基因D转录终止时正链的碱基为TAA，则根据互补配对原则负链上的对应碱基为ATT，故mRNA上终止密码子为UAA，同理E基因转录终止时正链的碱基为TGA，负链对应碱基为ACT，mRNA上终止密码子为UGA。基因D指导合成的肽链中共含有152个氨基酸，则肽键数为151个，基因E指导合成的肽链中共含有91个氨基酸，则肽键数为90个。

（2）已知mRNA及其模板链对应区段的碱基中腺嘌呤分别占32%，22%。则对应的DNA区段中腺嘌呤占（32%+22%）÷2=27%。根据题意可知，mRNA中，鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的43%，即U+G=43%，则A+C=57%，由于mRNA中腺嘌呤占32%，则C占mRNA中碱基的57%-32%=25%，而基因E中碱基数为92×3=276，故基因E的负链DNA作为模板指导合成的mRNA中，至少需要消耗游离的胞嘧啶核糖核甘酸25%×276=69个。

（3）174噬菌体感染宿主细胞后形成复制型双链DNA分子过程不同与正常DNA复制之处在于模板、酶不同。

（4）该基因突变是由于一个碱基对的改变引起的，故缬氨酸的密码子中第2个碱基U变为了碱基C成为丙氨酸的密码子，相应的则是模板链（负链）中A替换成了G，根据碱基互补配对原则可推基因（正链）中T替换为了C。

（5）一个DNA分子上不同基因之间可以相互重叠，这是长期自然选择的结果，不仅可以节约碱基、有效地利用DNA遗传信息量外，还可以参与对基因表达的调控。