Question

【題目】科學家為探究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），結果形成了非天然堿基對。

（1）DNA雙螺旋結構的基本骨架是_______，連接兩條DNA單鏈的結構是_______。

（2）科學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），然后將這些基因導入大腸桿菌中，有的組里還添加了人工tRNA（見表1），培養(yǎng)時加入所需物質后檢測GFP基因的表達，結果如圖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合。為了驗證此假設，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，若結果為___________________，則證實了這種假設。

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

（3）有人認為新的堿基配對方式能夠幫助向蛋白質中引入新的氨基酸而賦予蛋白質新的結構和特性，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位氨基酸所對應密碼子變?yōu)榻K止密碼子，2組中無tRNA與之結合而翻譯提前終止，3組中轉入了能與終止密碼UAG對應的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雙螺旋結構的特點：

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的過程
場所	細胞核	細胞質的核糖體
模板	DNA的一條鏈	信使RNA
信息傳遞的方向	DNA→mRNA	mRNA→蛋白質
原料	含A、U、C、G的4種核苷酸	合成蛋白質的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
實質	是遺傳信息的轉錄	是遺傳信息的表達

（1）磷酸和脫氧核糖交替連接構成了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。

①為保證GFP，-b突變基因能順利轉錄需要在普通培養(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位氨基酸所對應密碼子變?yōu)榻K止密碼子，2組中無tRNA與之結合而翻譯提前終止，3組中轉入了能與終止密碼UAG對應的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合。為了驗證此假設，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。

④以上實驗結果說明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）有人認為新的堿基配對方式能夠幫助向蛋白質中引入新的氨基酸而賦予蛋白質新的結構和特性，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