结构推理 遗传密码是如何破译的?
【正确答案】任何一种天然多肽链都有它特定的氨基酸序列。mRNA中的核苷酸的排列顺序决定着蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。mRNA分子中的核苷酸只有四种,而组成蛋白质的氨基酸有20种。四种核苷酸怎样排列组合才能代表20种氨基酸呢?用数学方法推算,如果mRNA分子中每三个相邻核苷酸决定一个氨基酸,则能编码出64组密码(43=64),可以满足20种氨基酸编码的需要。实验证明,在mRNA链上相邻的三个碱基为一组,称为密码子(codon)或三联体密码,起着编码一种氨基酸的作用。
   遗传密码的概念是M.Nirenberg等人在1961年首先提出的。他们以大肠杆菌的无细胞体系为材料,给予20种放射性同位素标记的氨基酸,以聚U作为mRNA,经保温后,发现只有苯丙氨酸(Phe)掺入到酸不溶性部分的多肽中,即新合成了一条多聚苯丙氨酸肽链,从而提出UUU3个碱基是编码苯丙氨酸的三联体密码。与此同时,Khorana人工合成了具有两个核苷酸重复序列的多核苷酸,进行体外蛋白质合成。如聚UG、聚AC作为mRNA,合成了两个相邻氨基酸残基交替重复出现的Cys-Val和Thr-His多肽链,即:
   poly(UG):UGUGUGGUGUGUGUG……
   翻译成:Cys—Val—Cys—Val—Cys—Val……
   poly(AC):ACACACACACACACACAC……
   翻译成:Thr—His—Thr—His—Thr—His……
   若以人工合成的三核苷酸重复排列形成的mRNA,如用polyUUC作模板,可翻译出三种由单一氨基酸残基组成的多肽链,这是因为从不同的碱基开始阅读密码所引起的。
   poly(UUC):UUCUUCUUCUUCUUC UU……翻译成poly(Phe)
              ______ ______ ______ ______翻译成poly(Ser)
              ______ ______ ______ ______翻译成poly(Leu
   若以polyuAA、polyUGA和polyUAG为模板时,因为遇到终止密码UAA、UGA和UAG,仅能生成两种单一氨基酸残基组成的多肽。
   应用上述类似的方法于1966年完全查清了20种氨基酸所对应的61个密码子,其余三个密码子为终止密码子(详见遗传密码表)。密码子的阅读方向为5'→3'。
【答案解析】