Question

请回答下列关于氨基酸相关知识的问题：（下表中为部分密码子）

第一字母	第二字母	第三字母
U	C	A	G
U	苯丙氨酸	丝氨酸	酪氨酸	半胱氨酸	U C A G
苯丙氨酸	丝氨酸	酪氨酸	半胱氨酸
亮氨酸	丝氨酸	终止	终止
亮氨酸	丝氨酸	终止.	色氨酸
	…

(1)1986年，科学家在研究谷胱甘肽过氧化物酶的作用时，发现了硒代半胱氨酸（Sec）。因为这种新发现的氨基酸在结构上可视为半胱氨酸（如下图）侧链上的S元素被Se取代的产物，所以它被称为Sec。又因为它是在20种常见的天然蛋白质氨基酸之后发现的，所以又称为第21种蛋白质氨基酸。

研究发现，密码子UGA通常作为蛋白质合成的终止密码子，但当mRNA链UGA密码子后面出现一段特殊序列时，UGA才成为Sec的密码子，使Sec掺入到多肽链中去。迄今为止，Sec已经被发现是25种含硒酶的活性中心，是含硒酶的灵魂，如果没有这第21种氨基酸，含硒酶就无法工作，人就会出各种各样的病症。

①请根据上述文章内容对传统密码子表提出一处修正意见_____________________________。

请写出Sec的侧链基团（R基）：_______________。

②当核糖体进行翻译时，终止密码子没有相应的tRNA结合，而是与终止因子（一种蛋白质结合，翻译终止。mRNA上的密码子UGA是对应翻译终止还是编码Sec呢?有人曾经提出过“终止因子与携带Sec的tRNA竞争结合密码子UGA”的假设。请结合文中内容判断研究结果___________（是/否）支持该假设，理由是_______________________________。

(2)某Q蛋白（含Sec），在植物抵抗逆境时发挥重要作用。科研人员对Q蛋白基因进行一系列研究：

若Q蛋白基因编码含63个氨基酸的一条肽链。该基因发生增添突变，使mRNA增加了一个AUA碱基序列，表达的肽链含64个氨基酸。该肽链可被______________试剂染成紫色；在其突变基因表达时，翻译过程最多涉及到____________种密码子。该基因突变后，参与基因复制的嘧啶核苷酸比例会______________（增加/减少/不变）。

(3)在体外用¹⁴C标记X-tRNA复合物中的X氨酸，得到*X-tRNAX，再用无机催化剂镍将其中的X氨酸还原成丙氨酸（Ala），得到*Ala-tRNACys（如下图，tRNA不变）

①据题分析决定X氨酸的DNA片段中非模板链上的碱基序列为______________；该X氨基酸的名称是___________。

②如果*Ala-tRNACys参与上述Q蛋白基因的表达过程，若合成的原有肽链的部分片段是 “—甘—X—丙—”，那么新合成的肽链片段将变为__________________________。

Answer

密码子表中UGA位置可以是终止或硒代半胱氨酸 —CH2—SeH 否 只有UGA后面有特殊序列时，才成为Sec的密码子，该位置是终止还是编码氨基酸是确定的，二者不是竞争关系 双缩脲 63 不变 TGT 半胱氨酸 —甘—丙—丙—

【解析】

1.转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程需要核糖核苷酸作为原料；翻译是指在核糖体上，以mRNA为模板、以氨基酸为原料合成蛋白质的过程，该过程还需要tRNA来运转氨基酸。

2.密码子表中有64个密码子，其中有两个起始密码，三个终止密码，这三个密码子不对应任何氨基酸，所以一般决定20种氨基酸的密码子有61个。根据题意可知，科学家发现了第21种氨基酸，即硒代半胱氨酸（Sec），当mRNA链UGA密码子后面出现一段特殊序列时，UGA才成为Sec的密码子，使Sec掺入到多肽链中去，此时UGA就能够决定氨基酸的种类了。

（1）①根据题意的分析可知，传统情况下，UGA只代表终止密码子，而随着第21种氨基酸，即硒代半胱氨酸（Sec）的分析，科学家研究发现但当mRNA链UGA密码子后面出现一段特殊序列时，UGA才成为Sec的密码子，因此对传统密码子表应该做出修改：即密码子表中UGA位置可以是终止或硒代半胱氨酸。根据氨基酸的结构通式可知，组成生物体的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，另外还有一个氢原子和R基，则根据题意中硒代半胱氨酸结构式可知，该氨基酸的R基为—CH2—she。

②根据题意的分析可知，密码子UGA通常作为蛋白质合成的终止密码子，但当mRNA链UGA密码子后面出现一段特殊序列时，UGA才成为Sec的密码子，使Sec掺入到多肽链中去。因此当UGA后面有特殊序列时，才成为Sec的密码子，该位置是终止还是编码氨基酸是确定的，二者不是竞争关系。

（2）多肽遇到双缩脲试剂出现紫色反应，在突变基因的表达过程中，传统上最多需要61种tRNA参与转运氨基酸，还有三种终止密码子，但是只要遇到其中一种即可终止，故最多涉及到62种密码子，但是由于硒代半胱氨酸的发现，因此UGA在特定条件下决定硒代半胱氨酸，因此可能涉及到63种密码子。该基因突变后，使mRNA增加了一个AUA碱基序列，根据碱基互补原则，因而参与基因复制的嘌呤和嘧啶核苷酸数量增加，但由于嘌呤和嘧啶配对，均为50%，因此突变前后此比例不会发生变化，故嘧啶核苷酸比例不变。

（3）①tRNA上的ACA是反密码子，与mRNA上的密码子UGU互补配对，mRNA上的密码子UGU与DNA模板链上的ACA配对，则非模板链上的碱基为TGT，根据题中的密码子表可知UGU对应的氨基酸为半胱氨酸。

②该∗Ala−tRNACys参与上述②过程，新合成的肽链中，原来的半胱氨酸位置会被替换为14C标记的丙氨酸，因此原有肽链的部分片段 “—甘—X—丙—”将变为—甘—丙—丙—。