Question

遺傳信息的傳遞和表達受到多種物質的調控．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（如圖1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．這種調節機制既可以避免

 

對細胞的毒性影響，又可以減少

 

．
（3）若鐵蛋白由n個氨基酸組成．指導其合成的mRNA的堿基數遠大于3n，主要原因是

 

．
（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

 

．
（5）端粒是真核生物染色體末端的一種特殊結構，主要由特定的DNA序列與蛋白質構成，其主要生物學功能是保證染色體末端完整復制，使染色體結構保持穩定．當端粒酶存在時，在染色體末端才能合成端粒的DNA，以保持端粒長度．如圖2為細胞分裂時，在有、無端粒酶情況下染色體結構變化的示意圖．
①端粒酶是由RNA和蛋白質組成，能以自身的核酸為模板，在其蛋白組分的催化下，合成端粒DNA重復序列．從功能上看，端粒酶屬于

 

酶．
②端粒酶的活性是保持絕大多數惡性腫瘤細胞繼續生長必需的酶，故細胞癌變可能與端粒酶的活性有關．細胞癌變后，細胞膜上的

 

等減少，因而容易在體內分散和轉移；膜表面會出現一些不同于正常細胞的蛋白質，這些蛋白質會成為

 

，引起機體的免疫應答，在應答中直接使癌細胞裂解的免疫細胞是

 

．

Answer 1

考點：遺傳信息的轉錄和翻譯,癌細胞的主要特征,人體免疫系統在維持穩態中的作用

專題：

分析：分析圖1：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．
分析圖2，端粒主要生物學功能是保證染色體末端完整復制，使染色體結構保持穩定．當端粒酶存在時，在染色體末端才能合成端粒的DNA，以保持端粒長度．無端粒酶的存在使細胞不能保持分裂能力．

解答： 解：（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…，另外一條鏈…GGTGACTGG…．
（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；Fe ³⁺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．這種調節機制既可以避免Fe ³⁺對細胞的毒性影響（鐵蛋白是細胞內儲存多余Fe³⁺的蛋白），又可以減少細胞內物質和能量的浪費．
（3）指導鐵蛋白合成的mRNA的堿基序列上存在不能決定氨基酸的密碼子（鐵應答元件、終止密碼等），故合成的鐵蛋白mRNA的堿基數遠大于3n，在鐵蛋白合成過程中最多可產生水分子=氨基酸的個數-肽鏈=n-1個．
（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．
（5）①端粒酶是由RNA和蛋白質組成，能以自身的核酸為模板，合成端粒DNA重復序列屬于逆轉錄過程，則端粒酶屬于逆轉錄酶．
②細胞癌變后，細胞膜上的糖蛋白等減少，因而容易在體內分散和轉移；膜表面會出現一些不同于正常細胞的蛋白質，這些蛋白質會成為抗原，引起機體的免疫應答，致敏T細胞直接使癌細胞裂解．
故答案為：
（1）GGU    CCACTGACC 
（2）核糖體在mRNA上的結合與移動     細胞內物質和能量的浪費
（3）mRNA兩端存在不翻譯的堿基序列（鐵應答元件與終止密碼不翻譯）
（4）C-G→A-T（G-C→T-A）
（5）①逆轉錄   ②糖蛋白   抗原  致敏T細胞

點評：本題以鐵蛋白為載體，考查基因的表達、細胞免疫等相關知識，考查學生學生分析圖形、分析問題、解決問題和計算的能力．