Question

【題目】鐵蛋白是細胞內儲存多余Fe3+的蛋白，鐵蛋白合成的調節與游離的Fe3+、鐵調節蛋白、鐵應答元件等有關。鐵應答元件是位于鐵蛋白mRNA起始密碼上游的特異性序列，能與鐵調節蛋白發生特異性結合，阻遏鐵蛋白的合成。當Fe3+濃度高時，鐵調節蛋白由于結合Fe3+而喪失與鐵應答元件的結合能力，核糖體能與鐵蛋白mRNA一端結合，沿mRNA移動，遇到起始密碼后開始翻譯（如下圖所示）。回答下列問題：

（1）圖中甘氨酸的密碼子是___________。鐵蛋白基因中決定“的模板鏈堿基序列為__________。

（2）Fe3+濃度低時，鐵調節蛋白與鐵應答元件結合干擾了___________，從而抑制了翻譯的起始；Fe3+濃度高時，___________________________，鐵蛋白mRNA能夠翻譯。

（3）當鐵蛋白基因表達時，少數鐵蛋白mRNA分子就可以迅速合成大量鐵蛋白的原理是_______。

（4）若要改造鐵蛋白分子，將圖中色氨酸變成亮氨酸（密碼子為UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG），可以通過改變DNA模板鏈上的一個堿基來實現，即由__________。

Answer 1

【答案】GGU …CCACTGACC… 核糖體在mRNA上的結合與移動 鐵調節蛋白由于結合Fe3+而喪失與鐵應答元件的結合能力 一個mRNA分子上可相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成 C→A（C-G→A-T或G-C→T-A）

【解析】

分析圖文：鐵應答元件是位于鐵蛋白mRNA起始密碼上游的特異性序列，根據攜帶甘氨酸的tRNA的反密碼子CCA，可以判斷甘氨酸的密碼子為GGU，-甘一色-天-對應的密碼子為…GGUGACUGG，…判斷模板鏈堿基序列為…CCACTGACC…。

色氨酸密碼子為UUG，對應模式鏈堿基序列為ACC，當第二個堿基C-A時，此序列對應的密碼子變為UUG，恰為亮氨酸密碼子。

（1）據圖可知，攜帶的tRNA是最左邊已經離開核糖體的那個，上面的反密碼子是甘氨酸的反密碼子（tRNA上）是CCA，根據堿基互補配對原則，甘氨酸的密碼子是GGU。據圖可知，鐵蛋白基因中決定“-甘-色-天-…”的mRNA鏈堿基序列為…GGUGACUGG…，根據堿基互補配對原則，其模板鏈堿基序列為…CCACTGACC…。

（2）Fe3+濃度低時，鐵調節蛋白與鐵應答元件結合，核糖體不能與鐵蛋白mRNA一端結合，不能沿mRNA移動，從而抑制了翻譯的開始；Fe3+濃度高時，鐵調節蛋白由于結合Fe3+而喪失與鐵應答元件的結合能力，鐵蛋白mRNA能夠翻譯。

（3）翻譯過程中，mRNA分子可以被重復利用，在一個mRNA分子上可相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，從而指導迅速合成出大量的蛋白質。

（4）色氨酸的密碼子為UGG，亮氨酸的密碼子有UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG，其中與色氨酸的密碼子相差最小的是UUG，即可由UGG變為UUG，故DNA模板鏈上的堿基變化是由C→A。