Question

铁蛋白是细胞内储存多余Fe³⁺的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe³⁺、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe³⁺浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe³⁺而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译（如下图所示）。回答下列问题：

（1）图中甘氨酸的密码子是___________。铁蛋白基因中决定“的模板链碱基序列为__________。

（2）Fe³⁺浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了___________，从而抑制了翻译的起始；Fe³⁺浓度高时，___________________________，铁蛋白mRNA能够翻译。

（3）当铁蛋白基因表达时，少数铁蛋白mRNA分子就可以迅速合成大量铁蛋白的原理是_______。

（4）若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸（密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG），可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由__________。

Answer

GGU …CCACTGACC… 核糖体在mRNA上的结合与移动 铁调节蛋白由于结合Fe3+而丧失与铁应答元件的结合能力 一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成 C→A（C-G→A-T或G-C→T-A）

【解析】

分析图文：铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，根据携带甘氨酸的tRNA的反密码子CCA，可以判断甘氨酸的密码子为GGU，-甘一色-天-对应的密码子为…GGUGACUGG，…判断模板链碱基序列为…CCACTGACC…。

色氨酸密码子为UUG，对应模式链碱基序列为ACC，当第二个碱基C-A时，此序列对应的密码子变为UUG，恰为亮氨酸密码子。

（1）据图可知，携带的tRNA是最左边已经离开核糖体的那个，上面的反密码子是甘氨酸的反密码子（tRNA上）是CCA，根据碱基互补配对原则，甘氨酸的密码子是GGU。据图可知，铁蛋白基因中决定“-甘-色-天-…”的mRNA链碱基序列为…GGUGACUGG…，根据碱基互补配对原则，其模板链碱基序列为…CCACTGACC…。

（2）Fe3+浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，核糖体不能与铁蛋白mRNA一端结合，不能沿mRNA移动，从而抑制了翻译的开始；Fe 3+浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3+而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。

（3）翻译过程中，mRNA分子可以被重复利用，在一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，从而指导迅速合成出大量的蛋白质。

（4）色氨酸的密码子为UGG，亮氨酸的密码子有UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG，其中与色氨酸的密码子相差最小的是UUG，即可由UGG变为UUG，故DNA模板链上的碱基变化是由C→A。