Question

【题目】请阅读科普短文，回答问题。

氨基酸家族的新成员

氨基酸是蛋白质的基本单位，在遗传信息的传递过程中，由 AUCG 四种碱基构成的“核酸语言”，通过三个碱基 形成的密码子转变成 20 种常见的天然氨基酸组成的“蛋白质语言”。人们很早就破译得到包括 64 个密码子的 传统密码子表（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
……	……				……

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）。通过比较含硒（Se）多 肽链的基因序列和氨基酸序列，证实了终止密码子 UGA 是编码 Sec 的密码子。因为这种新发现的氨基酸在结 构上可视为半胱氨酸（如图）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。后来科学家发现某些古细菌以及包括哺乳动物在 内的动物体中的 Sec 也都是由 UGA 编码。

Sec 是蛋白质中硒的主要存在形式，也是唯一的含有准金属元素的氨基酸。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。如谷胱甘肽过氧化物酶是人体内广泛存在的一种重要的过氧化物分解酶，它能催化有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化合物，从而保护细胞膜的结构及功能不受过氧化物的干扰及损害。

人体“第 21 种氨基酸——硒代半胱氨酸”的发现说明科学是一个发展的过程，科学知识也随着研究的深人而不 断改变着。

（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：_____。Sec 的密码子为 UGA，DNA分子上与该密码子对应的碱基对序列是_____。

（2）请画出 Sec 的侧链基团（R 基）：_____。

（3）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，并在下表中相应位置写出理由。

支持	不支持
	_____________

（4）文中提到“某些古细菌以及包括哺乳动物在内的动物体中的 Sec 也都是由密码子 UGA 编码”，这也为“现存的丰富多样的物种是由_____长期进化形成的”提供了证据。

（5）硒是人体生命活动不可缺少的微量元素，被国内外医药界和营养学界称为“长寿元素”，请根据文中提供的资料进行解释_____。

Answer 1

【答案】密码子表中 UGA 位置可以是终止或硒代半胱氨酸 ACT//TGA —CH2—SeH 不支持，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 共同祖先 硒元素可以构成含有 Sec 的蛋白质，补充硒元素能够保证含硒酶的正常合成并发挥作用，减少由于过氧化物造成的细胞损伤和衰老，达到长寿的结果

【解析】

材料涉及到转录和翻译时候遗传信息的阅读，DNA转录形成mRNA所携带遗传信息，通过查看遗传密码子表得到相应的氨基酸。

（1）通过比较含硒（Se）多 肽链的基因序列和氨基酸序列，证实了终止密码子 UGA 是编码 Sec 的密码子，所以可以得出，密码子表中 UGA 位置可以是终止或硒代半胱氨酸。Sec 的密码子为 UGA，在转录和翻译时阅读mRNA上携带的碱基，所以 DNA分子上与该密码子对应的碱基对序列是ACT//TGA。

（2）硒代半胱氨酸与半胱氨酸的主要区别在半胱氨酸的S原子被Se所取代，所以为—CH2—SeH。

（3）根据题干分析可知，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，若终止因子与携带 Sec 的 tRNA 竞争结合密码子 UGA，则只有 UGA 后面有特殊序列时，才成为 Sec 的密码子，基因在表达时候具有时空特异性，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；故不支持这种假设。

（4）文中提到“某些古细菌以及包括哺乳动物在内的动物体中的 Sec 也都是由密码子 UGA 编码”，说明生物界的生物共用一套遗传密码，这也为“现存的丰富多样的物种是由共同祖先长期进化形成的”提供了证据。

（5）硒元素可以构成含有 Sec 的蛋白质外，硒作为微量元素在人体内也有很重的作用，生物体的新城代谢由一系列的生物化学反应参与，就需要有酶的参与，补充硒元素能够保证含硒酶的正常合成并发挥作用，减少由于过氧化物造成的细胞损伤和衰老，达到长寿的结果。