Question

【题目】科学家为探究DNA分子是否存在更多的碱基配对方式，在DNA分子中引入两种新的碱基（用X和Y代表），结果形成了非天然碱基对。

（1）DNA双螺旋结构的基本骨架是_______，连接两条DNA单链的结构是_______。

（2）科学家将野生型绿色荧光蛋白（GFP）基因进行单个碱基对替换得到两种突变基因（如图1所示），然后将这些基因导入大肠杆菌中，有的组里还添加了人工tRNA（见表1），培养时加入所需物质后检测GFP基因的表达，结果如图2.（注：丝氨酸密码子AGU，终止密码子序列为UAG，UAA，UGA。）

①为保证GFP，-b突变基因能顺利转录需要在普通培养液中额外添加_________。

②第2组中没有GFP蛋白，而第3组中有的原因是_____________。

③第4组中荧光强度比第2组高，可能是因为细胞中原有的tRNA与mRNA上的_______密码子产生了少量的特异性结合。为了验证此假设，可以测定第1组和第5组实验中得到的GFP蛋白的氨基酸序列，若结果为___________________，则证实了这种假设。

④以上实验结果说明_____________，因此X-Y碱基对可以作为DNA中一种新的碱基配对方式。

（3）有人认为新的碱基配对方式能够帮助向蛋白质中引入新的氨基酸而赋予蛋白质新的结构和特性，为此需要对天然tRNA分子进行哪些改造？_________

Answer 1

【答案】磷酸和脱氧核糖 碱基之间的氢键 ①X核糖核昔酸 ②突变体1将151位氨基酸所对应密码子变为终止密码子，2组中无tRNA与之结合而翻译提前终止，3组中转入了能与终止密码UAG对应的tRNA，使得翻译出完整的GFP蛋白。 ③AXC 第1组中151位都是丝氨酸，而第5组有少量GFP蛋白的151位不是丝氨酸 ④X-Y碱基对配对的特异性较高（或X、Y碱基基本不与其它碱基配对） 改造反密码子使其与非天然碱基形成的密码子配对，改造其携带氨基酸位点使其能携带非天然氨基酸

【解析】

1、DNA双螺旋结构的特点：

⑴DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。

⑵DNA分子外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的基本骨架。

⑶DNA分子两条链的内侧的碱基按照碱基互补配对原则配对，并以氢键互相连接。

2、

阶段 项目	转录	翻译
定义	在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程	以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
场所	细胞核	细胞质的核糖体
模板	DNA的一条链	信使RNA
信息传递的方向	DNA→mRNA	mRNA→蛋白质
原料	含A、U、C、G的4种核苷酸	合成蛋白质的20种氨基酸
产物	信使RNA	有一定氨基酸排列顺序的蛋白质
实质	是遗传信息的转录	是遗传信息的表达

（1）磷酸和脱氧核糖交替连接构成了DNA双螺旋的基本骨架。DNA分子的两条单链通过碱基之间的氢键进行连接排在DNA分子的内侧。

①为保证GFP，-b突变基因能顺利转录需要在普通培养液中额外添加X核糖核苷酸。

②第2组中没有GFP蛋白，而第3组中有的原因是突变体1将151位氨基酸所对应密码子变为终止密码子，2组中无tRNA与之结合而翻译提前终止，3组中转入了能与终止密码UAG对应的tRNA，使得翻译出完整的GFP蛋白。

③第4组中荧光强度比第2组高，可能是因为细胞中原有的tRNA与mRNA上的AXC密码子产生了少量的特异性结合。为了验证此假设，可以测定第1组和第5组实验中得到的GFP蛋白的氨基酸序列，若结果为第1组中151位都是丝氨酸，而第5组有少量GFP蛋白的151位不是丝氨酸，则证实了这种假设。

④以上实验结果说明X-Y碱基对配对的特异性较高，因此X-Y碱基对可以作为DNA中一种新的碱基配对方式。

（3）有人认为新的碱基配对方式能够帮助向蛋白质中引入新的氨基酸而赋予蛋白质新的结构和特性，故此需要改造反密码子使其与非天然碱基形成的密码子配对，改造其携带氨基酸位点使其能携带非天然氨基酸