Question

【題目】請閱讀科普短文，回答問題。

氨基酸家族的新成員

氨基酸是蛋白質的基本單位，在遺傳信息的傳遞過程中，由 AUCG 四種堿基構成的“核酸語言”，通過三個堿基 形成的密碼子轉變成 20 種常見的天然氨基酸組成的“蛋白質語言”。人們很早就破譯得到包括 64 個密碼子的 傳統密碼子表（下表中為部分密碼子）。

第一字母	第二字母				第三字母
	U	C	A	G
U	苯丙氨酸	絲氨酸	酪氨酸	半胱氨酸	U C A G
	苯丙氨酸	絲氨酸	酪氨酸	半胱氨酸
	亮氨酸	絲氨酸	終止	終止
	亮氨酸	絲氨酸	終止	色氨酸
……	……				……

1986 年，科學家在研究谷胱甘肽過氧化物酶的作用時，發現了硒代半胱氨酸（Sec）。通過比較含硒（Se）多 肽鏈的基因序列和氨基酸序列，證實了終止密碼子 UGA 是編碼 Sec 的密碼子。因為這種新發現的氨基酸在結 構上可視為半胱氨酸（如圖）側鏈上的 S 元素被 Se 取代的產物，所以它被稱為 Sec。又因為它是在 20 種常 見的天然蛋白質氨基酸之后發現的，所以又稱為第 21 種蛋白質氨基酸。

研究發現，密碼子 UGA 通常作為蛋白質合成的終止密碼子，但當 mRNA 鏈 UGA 密碼子后面出現一段特殊序列 時，UGA 才成為 Sec 的密碼子，使 Sec 摻入到多肽鏈中去。后來科學家發現某些古細菌以及包括哺乳動物在 內的動物體中的 Sec 也都是由 UGA 編碼。

Sec 是蛋白質中硒的主要存在形式，也是唯一的含有準金屬元素的氨基酸。迄今為止，Sec 已經被發現是 25 種 含硒酶的活性中心，是含硒酶的靈魂，如果沒有這第 21 種氨基酸，含硒酶就無法工作，人就會出各種各樣的病癥。如谷胱甘肽過氧化物酶是人體內廣泛存在的一種重要的過氧化物分解酶，它能催化有毒的過氧化物還原成無毒的羥基化合物，從而保護細胞膜的結構及功能不受過氧化物的干擾及損害。

人體“第 21 種氨基酸——硒代半胱氨酸”的發現說明科學是一個發展的過程，科學知識也隨著研究的深人而不 斷改變著。

（1）請根據上述文章內容對傳統密碼子表提出一處修正意見：_____。Sec 的密碼子為 UGA，DNA分子上與該密碼子對應的堿基對序列是_____。

（2）請畫出 Sec 的側鏈基團（R 基）：_____。

（3）當核糖體進行翻譯時，終止密碼子沒有相應的 tRNA 結合，而是與終止因子（一種蛋白質）結合，翻譯 終止。mRNA 上的密碼子 UGA 是對應翻譯終止還是編碼 Sec 呢？有人曾經提出過“終止因子與攜帶 Sec 的 tRNA 競爭結合密碼子 UGA”的假設。請結合文中內容判斷研究結果是否支持該假設，并在下表中相應位置寫出理由。

支持	不支持
	_____________

（4）文中提到“某些古細菌以及包括哺乳動物在內的動物體中的 Sec 也都是由密碼子 UGA 編碼”，這也為“現存的豐富多樣的物種是由_____長期進化形成的”提供了證據。

（5）硒是人體生命活動不可缺少的微量元素，被國內外醫藥界和營養學界稱為“長壽元素”，請根據文中提供的資料進行解釋_____。

Answer 1

【答案】密碼子表中 UGA 位置可以是終止或硒代半胱氨酸 ACT//TGA —CH2—SeH 不支持，只有 UGA 后面有特殊序列時，才成為 Sec 的密碼子，該位置是終止還是編碼氨基酸是確定的，二者不是競爭關系 共同祖先 硒元素可以構成含有 Sec 的蛋白質，補充硒元素能夠保證含硒酶的正常合成并發揮作用，減少由于過氧化物造成的細胞損傷和衰老，達到長壽的結果

【解析】

材料涉及到轉錄和翻譯時候遺傳信息的閱讀，DNA轉錄形成mRNA所攜帶遺傳信息，通過查看遺傳密碼子表得到相應的氨基酸。

（1）通過比較含硒（Se）多 肽鏈的基因序列和氨基酸序列，證實了終止密碼子 UGA 是編碼 Sec 的密碼子，所以可以得出，密碼子表中 UGA 位置可以是終止或硒代半胱氨酸。Sec 的密碼子為 UGA，在轉錄和翻譯時閱讀mRNA上攜帶的堿基，所以 DNA分子上與該密碼子對應的堿基對序列是ACT//TGA。

（2）硒代半胱氨酸與半胱氨酸的主要區別在半胱氨酸的S原子被Se所取代，所以為—CH2—SeH。

（3）根據題干分析可知，當核糖體進行翻譯時，終止密碼子沒有相應的 tRNA 結合，而是與終止因子（一種蛋白質）結合，翻譯終止，若終止因子與攜帶 Sec 的 tRNA 競爭結合密碼子 UGA，則只有 UGA 后面有特殊序列時，才成為 Sec 的密碼子，基因在表達時候具有時空特異性，該位置是終止還是編碼氨基酸是確定的，二者不是競爭關系；故不支持這種假設。

（4）文中提到“某些古細菌以及包括哺乳動物在內的動物體中的 Sec 也都是由密碼子 UGA 編碼”，說明生物界的生物共用一套遺傳密碼，這也為“現存的豐富多樣的物種是由共同祖先長期進化形成的”提供了證據。

（5）硒元素可以構成含有 Sec 的蛋白質外，硒作為微量元素在人體內也有很重的作用，生物體的新城代謝由一系列的生物化學反應參與，就需要有酶的參與，補充硒元素能夠保證含硒酶的正常合成并發揮作用，減少由于過氧化物造成的細胞損傷和衰老，達到長壽的結果。