Question

【題目】科學(xué)家為探究DNA分子是否存在更多的堿基配對方式，在DNA分子中引入兩種新的堿基（用X和Y代表），結(jié)果形成了非天然堿基對。

（1）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本骨架是_______，連接兩條DNA單鏈的結(jié)構(gòu)是_______。

（2）科學(xué)家將野生型綠色熒光蛋白（GFP）基因進行單個堿基對替換得到兩種突變基因（如圖1所示），然后將這些基因?qū)�入大腸桿菌中，有的組里還添加了人工tRNA（見表1），培養(yǎng)時加入所需物質(zhì)后檢測GFP基因的表達，結(jié)果如圖2.（注：絲氨酸密碼子AGU，終止密碼子序列為UAG，UAA，UGA。）

①為保證GFP，-b突變基因能順利轉(zhuǎn)錄需要在普通培養(yǎng)液中額外添加_________。

②第2組中沒有GFP蛋白，而第3組中有的原因是_____________。

③第4組中熒光強度比第2組高，可能是因為細胞中原有的tRNA與mRNA上的_______密碼子產(chǎn)生了少量的特異性結(jié)合。為了驗證此假設(shè)，可以測定第1組和第5組實驗中得到的GFP蛋白的氨基酸序列，若結(jié)果為___________________，則證實了這種假設(shè)。

④以上實驗結(jié)果說明_____________，因此X-Y堿基對可以作為DNA中一種新的堿基配對方式。

（3）有人認(rèn)為新的堿基配對方式能夠幫助向蛋白質(zhì)中引入新的氨基酸而賦予蛋白質(zhì)新的結(jié)構(gòu)和特性，為此需要對天然tRNA分子進行哪些改造？_________

Answer 1

【答案】磷酸和脫氧核糖 堿基之間的氫鍵 ①X核糖核昔酸 ②突變體1將151位氨基酸所對應(yīng)密碼子變?yōu)榻K止密碼子，2組中無tRNA與之結(jié)合而翻譯提前終止，3組中轉(zhuǎn)入了能與終止密碼UAG對應(yīng)的tRNA，使得翻譯出完整的GFP蛋白。 ③AXC 第1組中151位都是絲氨酸，而第5組有少量GFP蛋白的151位不是絲氨酸 ④X-Y堿基對配對的特異性較高（或X、Y堿基基本不與其它堿基配對） 改造反密碼子使其與非天然堿基形成的密碼子配對，改造其攜帶氨基酸位點使其能攜帶非天然氨基酸

【解析】

1、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點：

⑴DNA分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。

⑵DNA分子外側(cè)是脫氧核糖和磷酸交替連接而成的基本骨架。

⑶DNA分子兩條鏈的內(nèi)側(cè)的堿基按照堿基互補配對原則配對，并以氫鍵互相連接。

2、

階段 項目	轉(zhuǎn)錄	翻譯
定義	在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程	以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程
場所	細胞核	細胞質(zhì)的核糖體
模板	DNA的一條鏈	信使RNA
信息傳遞的方向	DNA→mRNA	mRNA→蛋白質(zhì)
原料	含A、U、C、G的4種核苷酸	合成蛋白質(zhì)的20種氨基酸
產(chǎn)物	信使RNA	有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)
實質(zhì)	是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄	是遺傳信息的表達

（1）磷酸和脫氧核糖交替連接構(gòu)成了DNA雙螺旋的基本骨架。DNA分子的兩條單鏈通過堿基之間的氫鍵進行連接排在DNA分子的內(nèi)側(cè)。

①為保證GFP，-b突變基因能順利轉(zhuǎn)錄需要在普通培養(yǎng)液中額外添加X核糖核苷酸。

②第2組中沒有GFP蛋白，而第3組中有的原因是突變體1將151位氨基酸所對應(yīng)密碼子變?yōu)榻K止密碼子，2組中無tRNA與之結(jié)合而翻譯提前終止，3組中轉(zhuǎn)入了能與終止密碼UAG對應(yīng)的tRNA，使得翻譯出完整的GFP蛋白。

③第4組中熒光強度比第2組高，可能是因為細胞中原有的tRNA與mRNA上的AXC密碼子產(chǎn)生了少量的特異性結(jié)合。為了驗證此假設(shè)，可以測定第1組和第5組實驗中得到的GFP蛋白的氨基酸序列，若結(jié)果為第1組中151位都是絲氨酸，而第5組有少量GFP蛋白的151位不是絲氨酸，則證實了這種假設(shè)。

④以上實驗結(jié)果說明X-Y堿基對配對的特異性較高，因此X-Y堿基對可以作為DNA中一種新的堿基配對方式。

（3）有人認(rèn)為新的堿基配對方式能夠幫助向蛋白質(zhì)中引入新的氨基酸而賦予蛋白質(zhì)新的結(jié)構(gòu)和特性，故此需要改造反密碼子使其與非天然堿基形成的密碼子配對，改造其攜帶氨基酸位點使其能攜帶非天然氨基酸