Question

遗传信息的传递和表达受到多种物质的调控．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（如图1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．这种调节机制既可以避免

 

对细胞的毒性影响，又可以减少

 

．
（3）若铁蛋白由n个氨基酸组成．指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是

 

．
（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

 

．
（5）端粒是真核生物染色体末端的一种特殊结构，主要由特定的DNA序列与蛋白质构成，其主要生物学功能是保证染色体末端完整复制，使染色体结构保持稳定．当端粒酶存在时，在染色体末端才能合成端粒的DNA，以保持端粒长度．如图2为细胞分裂时，在有、无端粒酶情况下染色体结构变化的示意图．
①端粒酶是由RNA和蛋白质组成，能以自身的核酸为模板，在其蛋白组分的催化下，合成端粒DNA重复序列．从功能上看，端粒酶属于

 

酶．
②端粒酶的活性是保持绝大多数恶性肿瘤细胞继续生长必需的酶，故细胞癌变可能与端粒酶的活性有关．细胞癌变后，细胞膜上的

 

等减少，因而容易在体内分散和转移；膜表面会出现一些不同于正常细胞的蛋白质，这些蛋白质会成为

 

，引起机体的免疫应答，在应答中直接使癌细胞裂解的免疫细胞是

 

．

Answer 1

考点：遗传信息的转录和翻译,癌细胞的主要特征,人体免疫系统在维持稳态中的作用

专题：

分析：分析图1：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．
分析图2，端粒主要生物学功能是保证染色体末端完整复制，使染色体结构保持稳定．当端粒酶存在时，在染色体末端才能合成端粒的DNA，以保持端粒长度．无端粒酶的存在使细胞不能保持分裂能力．

解答： 解：（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…，另外一条链…GGTGACTGG…．
（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．这种调节机制既可以避免Fe ³⁺对细胞的毒性影响（铁蛋白是细胞内储存多余Fe³⁺的蛋白），又可以减少细胞内物质和能量的浪费．
（3）指导铁蛋白合成的mRNA的碱基序列上存在不能决定氨基酸的密码子（铁应答元件、终止密码等），故合成的铁蛋白mRNA的碱基数远大于3n，在铁蛋白合成过程中最多可产生水分子=氨基酸的个数-肽链=n-1个．
（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．
（5）①端粒酶是由RNA和蛋白质组成，能以自身的核酸为模板，合成端粒DNA重复序列属于逆转录过程，则端粒酶属于逆转录酶．
②细胞癌变后，细胞膜上的糖蛋白等减少，因而容易在体内分散和转移；膜表面会出现一些不同于正常细胞的蛋白质，这些蛋白质会成为抗原，引起机体的免疫应答，致敏T细胞直接使癌细胞裂解．
故答案为：
（1）GGU    CCACTGACC 
（2）核糖体在mRNA上的结合与移动     细胞内物质和能量的浪费
（3）mRNA两端存在不翻译的碱基序列（铁应答元件与终止密码不翻译）
（4）C-G→A-T（G-C→T-A）
（5）①逆转录   ②糖蛋白   抗原  致敏T细胞

点评：本题以铁蛋白为载体，考查基因的表达、细胞免疫等相关知识，考查学生学生分析图形、分析问题、解决问题和计算的能力．