《基因控制蛋白質(zhì)的合成》常見問題解答

沈靜丹

《基因控制蛋白質(zhì)的合成》是遺傳的分子基礎這章的教學重點，也是教學難點.筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn)學生在學習這一節(jié)的時候有很多常見問題，有些是教學盲點，有些是認識誤區(qū).通過查閱參考資料，現(xiàn)將這些問題整理如下，以供大家在教學過程中參考.

1.“DNA復制的模板是DNA的兩條鏈，轉(zhuǎn)錄的模板是DNA片段的一條鏈”，為什么要強調(diào)“片段”？

轉(zhuǎn)錄是基因表達的第一步，因為基因的選擇性表達，轉(zhuǎn)錄與DNA復制的一個顯著差別是轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在DNA分子上特定的區(qū)域.對于一個DNA分子而言，并不是所有的序列都會轉(zhuǎn)錄，有的序列從來不會轉(zhuǎn)錄，而能轉(zhuǎn)錄的序列也不是始終都在轉(zhuǎn)錄.理解了這一點，容易得出例1的答案為A.

例1人胰島B細胞能產(chǎn)生胰島素，胰島A細胞能產(chǎn)生胰高血糖素，推測這兩種細胞().

A．DNA相同，mRNA不同

B．DNA相同，mRNA不同

C．DNA不同，mRNA不同

B．DNA不同，mRNA不同

2.基因在轉(zhuǎn)錄時，兩條鏈都可以作為模板嗎？

很多學生都有“DNA兩條鏈分別作為轉(zhuǎn)錄模板時表達產(chǎn)物不同”的擔憂，事實上DNA并非兩條鏈都會轉(zhuǎn)錄.某些基因以DNA的一條鏈為模板，而其他基因以另一條鏈為模板.對某一個特定的基因來說，雙螺旋DNA分子上作為模板的那一條鏈稱為模板鏈，又名無意義鏈；與模板鏈互補的那一條鏈稱為編碼鏈，又名有意義鏈.

3.DNA復制需要引物，轉(zhuǎn)錄需要引物嗎？

DNA聚合酶具有3-外切酶活性，所以DNA復制不能從頭合成，只能在事先合成好的引物上進行鏈的延伸，作為引物的主要是短RNA.如果在體外進行DNA復制，就需要使用人工合成的DNA作為引物；RNA聚合酶沒有3-外切酶活性，所以轉(zhuǎn)錄不需要引物.

4.細胞經(jīng)過轉(zhuǎn)錄得到mRNA，如何得到rRNA和tRNA？

細胞主要含有3種RNA，即rRNA，tRNA和mRNA，除此以外，還含有其他一些小RNA，如真核細胞內(nèi)的微RNA，snRNA和7SLRNA.一個特定的細胞在特定的條件下所轉(zhuǎn)錄的所有RNA構(gòu)成這個細胞的轉(zhuǎn)錄組.轉(zhuǎn)錄組中所有的RNA分子都能與基因組DNA進行雜交，這表明它們都是以DNA為模板轉(zhuǎn)錄而來的.典型的真核生物的核基因組含有成簇排列的幾百個拷貝的rRNA基因和成百上千個tRNA基因.

5.mRNA作為模板，翻譯得到一個多肽后會立即被分解嗎？

轉(zhuǎn)錄得到的一個mRNA分子上可以同時結(jié)合幾個核糖體，這種結(jié)構(gòu)可以在電子顯微鏡下觀測到，這種多聚核糖體可以提高翻譯的效率.那么，mRNA是不是持續(xù)作為翻譯模板，源源不斷地合成表達產(chǎn)物呢？答案是否定的.基因表達在許多水平上被調(diào)控，其中一個重要因素是細胞中的mRNA的濃度，mRNA的濃度依賴于其合成速度和降解速度.mRNA的降解保證細胞不會繼續(xù)合成已不再需要的蛋白.在細菌細胞內(nèi)，mRNA的降解幾乎在轉(zhuǎn)錄完成后就開始了；真核細胞中mRNA降解的速度變化很大，如基因產(chǎn)物只是短期需要的，其半衰期可能為幾分或幾秒，相反，如果基因產(chǎn)物是細胞長期需要的，其mRNA可能穩(wěn)定地存在幾代細胞中.

6.核糖體如何與mRNA結(jié)合？

核糖體的結(jié)構(gòu)和功能在進化上是高度保守的，它之所以能作為翻譯的場所，是因為含有多個功能部位.主要包括位于大亞基的：A部位——氨酰tRNA的結(jié)合部位；P部位——肽酰tRNA以及起始氨酰-tRNA的結(jié)合部位；E部位——空載tRNA臨時結(jié)合并離開核糖體的部位；位于小亞基的mRNA結(jié)合部位等（如圖1），rRNA3'端的序列對于識別mRNA5端的起始密碼子極為重要.核糖體的形成是一個自組裝過程，先由rRNA和核糖體蛋白組裝成大小兩個亞基.在翻譯的時候，再由兩個亞基先后結(jié)合到mRNA分子上，締合成一個完整的核糖體.這種締合是可逆的，在翻譯結(jié)束以后，核糖體又解離成大小亞基.

7.不同種的tRNA，區(qū)別僅在反密碼子的三個堿基嗎？

tRNA是把核酸“語言”翻譯為蛋白“語言”的適配器，其分子相對較小，通常由60~95個核苷酸構(gòu)成單鏈線性分子，但是在分子內(nèi)部形成大量的G-C堿基對，從而以發(fā)夾方式折疊成相似的三葉草結(jié)構(gòu)（圖2）.上邊是氨基酸臂，下邊是反密碼子臂，右邊突出的臂稱為胸腺嘧啶-假尿嘧啶-胞嘧啶臂，左邊突出的莖環(huán)結(jié)構(gòu)稱為二氫嘧啶臂.tRNA的氨基酸壁和反密碼子臂對適配器功能來說是至關重要的.課本tRNA模式圖為了突現(xiàn)和密碼子互補配對的反密碼子而只顯示反密碼子的三個堿基，導致有部分學生誤認為tRNA只含有三個堿基；另外，實際上tRNA上的堿基不止A、U、C、G四種，常見的修飾堿基包括胸腺嘧啶、假尿嘧啶（ψ）、二氫尿嘧啶（D）和次黃嘌呤（I）等.故tRNA之間的區(qū)別并不僅僅在于三個堿基.

8.為什么一種tRNA只能攜帶一種氨基酸？

氨基酸在參入到多肽鏈之前，首先必須被活化.通過活化，氨基酸分子上的（阿爾法）-羧基連接到同源的tRNA分子的3端，形成氨酰-tRNA.氨酰tRNA合成酶是根據(jù)tRNA的個性來識別正確的tRNA，而對正確的氨基酸的選擇依賴于酶能有效識別不同氨基酸分子在R基團上的差異.有兩種手段可用來防止生成誤載的氨酰-tRNA：一是酶活性中心優(yōu)先結(jié)合正確的同源氨基酸，體積比同源氨基酸大的因為無法進入活性中心首先被排除；二是通過酶的校對中心對錯誤的非同源氨基酸進行編輯，大小合適的誤載的氨酰-tRNA在校對中心被水解“出局”.這兩種機制合起來稱為“雙篩”機制.

9.如何根據(jù)反密碼子正確書寫對應的密碼子？

例1（2010年江蘇高考題）圖中甘氨酸的密碼子是，鐵蛋白基因中決定 -甘-天-色-的模板鏈堿基序列為.

答案：GGU

…CCACTGACC…(…CCAGTCACC…)

在高中教材，我們不強調(diào)鏈的方向（一般默認從5→3

《基因控制蛋白質(zhì)的合成》是遺傳的分子基礎這章的教學重點，也是教學難點.筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn)學生在學習這一節(jié)的時候有很多常見問題，有些是教學盲點，有些是認識誤區(qū).通過查閱參考資料，現(xiàn)將這些問題整理如下，以供大家在教學過程中參考.

1.“DNA復制的模板是DNA的兩條鏈，轉(zhuǎn)錄的模板是DNA片段的一條鏈”，為什么要強調(diào)“片段”？

轉(zhuǎn)錄是基因表達的第一步，因為基因的選擇性表達，轉(zhuǎn)錄與DNA復制的一個顯著差別是轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在DNA分子上特定的區(qū)域.對于一個DNA分子而言，并不是所有的序列都會轉(zhuǎn)錄，有的序列從來不會轉(zhuǎn)錄，而能轉(zhuǎn)錄的序列也不是始終都在轉(zhuǎn)錄.理解了這一點，容易得出例1的答案為A.

例1人胰島B細胞能產(chǎn)生胰島素，胰島A細胞能產(chǎn)生胰高血糖素，推測這兩種細胞().

A．DNA相同，mRNA不同

B．DNA相同，mRNA不同

C．DNA不同，mRNA不同

B．DNA不同，mRNA不同

2.基因在轉(zhuǎn)錄時，兩條鏈都可以作為模板嗎？

很多學生都有“DNA兩條鏈分別作為轉(zhuǎn)錄模板時表達產(chǎn)物不同”的擔憂，事實上DNA并非兩條鏈都會轉(zhuǎn)錄.某些基因以DNA的一條鏈為模板，而其他基因以另一條鏈為模板.對某一個特定的基因來說，雙螺旋DNA分子上作為模板的那一條鏈稱為模板鏈，又名無意義鏈；與模板鏈互補的那一條鏈稱為編碼鏈，又名有意義鏈.

3.DNA復制需要引物，轉(zhuǎn)錄需要引物嗎？

DNA聚合酶具有3-外切酶活性，所以DNA復制不能從頭合成，只能在事先合成好的引物上進行鏈的延伸，作為引物的主要是短RNA.如果在體外進行DNA復制，就需要使用人工合成的DNA作為引物；RNA聚合酶沒有3-外切酶活性，所以轉(zhuǎn)錄不需要引物.

4.細胞經(jīng)過轉(zhuǎn)錄得到mRNA，如何得到rRNA和tRNA？

細胞主要含有3種RNA，即rRNA，tRNA和mRNA，除此以外，還含有其他一些小RNA，如真核細胞內(nèi)的微RNA，snRNA和7SLRNA.一個特定的細胞在特定的條件下所轉(zhuǎn)錄的所有RNA構(gòu)成這個細胞的轉(zhuǎn)錄組.轉(zhuǎn)錄組中所有的RNA分子都能與基因組DNA進行雜交，這表明它們都是以DNA為模板轉(zhuǎn)錄而來的.典型的真核生物的核基因組含有成簇排列的幾百個拷貝的rRNA基因和成百上千個tRNA基因.

5.mRNA作為模板，翻譯得到一個多肽后會立即被分解嗎？

轉(zhuǎn)錄得到的一個mRNA分子上可以同時結(jié)合幾個核糖體，這種結(jié)構(gòu)可以在電子顯微鏡下觀測到，這種多聚核糖體可以提高翻譯的效率.那么，mRNA是不是持續(xù)作為翻譯模板，源源不斷地合成表達產(chǎn)物呢？答案是否定的.基因表達在許多水平上被調(diào)控，其中一個重要因素是細胞中的mRNA的濃度，mRNA的濃度依賴于其合成速度和降解速度.mRNA的降解保證細胞不會繼續(xù)合成已不再需要的蛋白.在細菌細胞內(nèi)，mRNA的降解幾乎在轉(zhuǎn)錄完成后就開始了；真核細胞中mRNA降解的速度變化很大，如基因產(chǎn)物只是短期需要的，其半衰期可能為幾分或幾秒，相反，如果基因產(chǎn)物是細胞長期需要的，其mRNA可能穩(wěn)定地存在幾代細胞中.

6.核糖體如何與mRNA結(jié)合？

核糖體的結(jié)構(gòu)和功能在進化上是高度保守的，它之所以能作為翻譯的場所，是因為含有多個功能部位.主要包括位于大亞基的：A部位——氨酰tRNA的結(jié)合部位；P部位——肽酰tRNA以及起始氨酰-tRNA的結(jié)合部位；E部位——空載tRNA臨時結(jié)合并離開核糖體的部位；位于小亞基的mRNA結(jié)合部位等（如圖1），rRNA3'端的序列對于識別mRNA5端的起始密碼子極為重要.核糖體的形成是一個自組裝過程，先由rRNA和核糖體蛋白組裝成大小兩個亞基.在翻譯的時候，再由兩個亞基先后結(jié)合到mRNA分子上，締合成一個完整的核糖體.這種締合是可逆的，在翻譯結(jié)束以后，核糖體又解離成大小亞基.

7.不同種的tRNA，區(qū)別僅在反密碼子的三個堿基嗎？

tRNA是把核酸“語言”翻譯為蛋白“語言”的適配器，其分子相對較小，通常由60~95個核苷酸構(gòu)成單鏈線性分子，但是在分子內(nèi)部形成大量的G-C堿基對，從而以發(fā)夾方式折疊成相似的三葉草結(jié)構(gòu)（圖2）.上邊是氨基酸臂，下邊是反密碼子臂，右邊突出的臂稱為胸腺嘧啶-假尿嘧啶-胞嘧啶臂，左邊突出的莖環(huán)結(jié)構(gòu)稱為二氫嘧啶臂.tRNA的氨基酸壁和反密碼子臂對適配器功能來說是至關重要的.課本tRNA模式圖為了突現(xiàn)和密碼子互補配對的反密碼子而只顯示反密碼子的三個堿基，導致有部分學生誤認為tRNA只含有三個堿基；另外，實際上tRNA上的堿基不止A、U、C、G四種，常見的修飾堿基包括胸腺嘧啶、假尿嘧啶（ψ）、二氫尿嘧啶（D）和次黃嘌呤（I）等.故tRNA之間的區(qū)別并不僅僅在于三個堿基.

8.為什么一種tRNA只能攜帶一種氨基酸？

氨基酸在參入到多肽鏈之前，首先必須被活化.通過活化，氨基酸分子上的（阿爾法）-羧基連接到同源的tRNA分子的3端，形成氨酰-tRNA.氨酰tRNA合成酶是根據(jù)tRNA的個性來識別正確的tRNA，而對正確的氨基酸的選擇依賴于酶能有效識別不同氨基酸分子在R基團上的差異.有兩種手段可用來防止生成誤載的氨酰-tRNA：一是酶活性中心優(yōu)先結(jié)合正確的同源氨基酸，體積比同源氨基酸大的因為無法進入活性中心首先被排除；二是通過酶的校對中心對錯誤的非同源氨基酸進行編輯，大小合適的誤載的氨酰-tRNA在校對中心被水解“出局”.這兩種機制合起來稱為“雙篩”機制.

9.如何根據(jù)反密碼子正確書寫對應的密碼子？

例1（2010年江蘇高考題）圖中甘氨酸的密碼子是，鐵蛋白基因中決定 -甘-天-色-的模板鏈堿基序列為.

答案：GGU

…CCACTGACC…(…CCAGTCACC…)

在高中教材，我們不強調(diào)鏈的方向（一般默認從5→3

《基因控制蛋白質(zhì)的合成》是遺傳的分子基礎這章的教學重點，也是教學難點.筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn)學生在學習這一節(jié)的時候有很多常見問題，有些是教學盲點，有些是認識誤區(qū).通過查閱參考資料，現(xiàn)將這些問題整理如下，以供大家在教學過程中參考.

1.“DNA復制的模板是DNA的兩條鏈，轉(zhuǎn)錄的模板是DNA片段的一條鏈”，為什么要強調(diào)“片段”？

轉(zhuǎn)錄是基因表達的第一步，因為基因的選擇性表達，轉(zhuǎn)錄與DNA復制的一個顯著差別是轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在DNA分子上特定的區(qū)域.對于一個DNA分子而言，并不是所有的序列都會轉(zhuǎn)錄，有的序列從來不會轉(zhuǎn)錄，而能轉(zhuǎn)錄的序列也不是始終都在轉(zhuǎn)錄.理解了這一點，容易得出例1的答案為A.

例1人胰島B細胞能產(chǎn)生胰島素，胰島A細胞能產(chǎn)生胰高血糖素，推測這兩種細胞().

A．DNA相同，mRNA不同

B．DNA相同，mRNA不同

C．DNA不同，mRNA不同

B．DNA不同，mRNA不同

2.基因在轉(zhuǎn)錄時，兩條鏈都可以作為模板嗎？

很多學生都有“DNA兩條鏈分別作為轉(zhuǎn)錄模板時表達產(chǎn)物不同”的擔憂，事實上DNA并非兩條鏈都會轉(zhuǎn)錄.某些基因以DNA的一條鏈為模板，而其他基因以另一條鏈為模板.對某一個特定的基因來說，雙螺旋DNA分子上作為模板的那一條鏈稱為模板鏈，又名無意義鏈；與模板鏈互補的那一條鏈稱為編碼鏈，又名有意義鏈.

3.DNA復制需要引物，轉(zhuǎn)錄需要引物嗎？

DNA聚合酶具有3-外切酶活性，所以DNA復制不能從頭合成，只能在事先合成好的引物上進行鏈的延伸，作為引物的主要是短RNA.如果在體外進行DNA復制，就需要使用人工合成的DNA作為引物；RNA聚合酶沒有3-外切酶活性，所以轉(zhuǎn)錄不需要引物.

4.細胞經(jīng)過轉(zhuǎn)錄得到mRNA，如何得到rRNA和tRNA？

細胞主要含有3種RNA，即rRNA，tRNA和mRNA，除此以外，還含有其他一些小RNA，如真核細胞內(nèi)的微RNA，snRNA和7SLRNA.一個特定的細胞在特定的條件下所轉(zhuǎn)錄的所有RNA構(gòu)成這個細胞的轉(zhuǎn)錄組.轉(zhuǎn)錄組中所有的RNA分子都能與基因組DNA進行雜交，這表明它們都是以DNA為模板轉(zhuǎn)錄而來的.典型的真核生物的核基因組含有成簇排列的幾百個拷貝的rRNA基因和成百上千個tRNA基因.

5.mRNA作為模板，翻譯得到一個多肽后會立即被分解嗎？

轉(zhuǎn)錄得到的一個mRNA分子上可以同時結(jié)合幾個核糖體，這種結(jié)構(gòu)可以在電子顯微鏡下觀測到，這種多聚核糖體可以提高翻譯的效率.那么，mRNA是不是持續(xù)作為翻譯模板，源源不斷地合成表達產(chǎn)物呢？答案是否定的.基因表達在許多水平上被調(diào)控，其中一個重要因素是細胞中的mRNA的濃度，mRNA的濃度依賴于其合成速度和降解速度.mRNA的降解保證細胞不會繼續(xù)合成已不再需要的蛋白.在細菌細胞內(nèi)，mRNA的降解幾乎在轉(zhuǎn)錄完成后就開始了；真核細胞中mRNA降解的速度變化很大，如基因產(chǎn)物只是短期需要的，其半衰期可能為幾分或幾秒，相反，如果基因產(chǎn)物是細胞長期需要的，其mRNA可能穩(wěn)定地存在幾代細胞中.

6.核糖體如何與mRNA結(jié)合？

核糖體的結(jié)構(gòu)和功能在進化上是高度保守的，它之所以能作為翻譯的場所，是因為含有多個功能部位.主要包括位于大亞基的：A部位——氨酰tRNA的結(jié)合部位；P部位——肽酰tRNA以及起始氨酰-tRNA的結(jié)合部位；E部位——空載tRNA臨時結(jié)合并離開核糖體的部位；位于小亞基的mRNA結(jié)合部位等（如圖1），rRNA3'端的序列對于識別mRNA5端的起始密碼子極為重要.核糖體的形成是一個自組裝過程，先由rRNA和核糖體蛋白組裝成大小兩個亞基.在翻譯的時候，再由兩個亞基先后結(jié)合到mRNA分子上，締合成一個完整的核糖體.這種締合是可逆的，在翻譯結(jié)束以后，核糖體又解離成大小亞基.

7.不同種的tRNA，區(qū)別僅在反密碼子的三個堿基嗎？

tRNA是把核酸“語言”翻譯為蛋白“語言”的適配器，其分子相對較小，通常由60~95個核苷酸構(gòu)成單鏈線性分子，但是在分子內(nèi)部形成大量的G-C堿基對，從而以發(fā)夾方式折疊成相似的三葉草結(jié)構(gòu)（圖2）.上邊是氨基酸臂，下邊是反密碼子臂，右邊突出的臂稱為胸腺嘧啶-假尿嘧啶-胞嘧啶臂，左邊突出的莖環(huán)結(jié)構(gòu)稱為二氫嘧啶臂.tRNA的氨基酸壁和反密碼子臂對適配器功能來說是至關重要的.課本tRNA模式圖為了突現(xiàn)和密碼子互補配對的反密碼子而只顯示反密碼子的三個堿基，導致有部分學生誤認為tRNA只含有三個堿基；另外，實際上tRNA上的堿基不止A、U、C、G四種，常見的修飾堿基包括胸腺嘧啶、假尿嘧啶（ψ）、二氫尿嘧啶（D）和次黃嘌呤（I）等.故tRNA之間的區(qū)別并不僅僅在于三個堿基.

8.為什么一種tRNA只能攜帶一種氨基酸？

氨基酸在參入到多肽鏈之前，首先必須被活化.通過活化，氨基酸分子上的（阿爾法）-羧基連接到同源的tRNA分子的3端，形成氨酰-tRNA.氨酰tRNA合成酶是根據(jù)tRNA的個性來識別正確的tRNA，而對正確的氨基酸的選擇依賴于酶能有效識別不同氨基酸分子在R基團上的差異.有兩種手段可用來防止生成誤載的氨酰-tRNA：一是酶活性中心優(yōu)先結(jié)合正確的同源氨基酸，體積比同源氨基酸大的因為無法進入活性中心首先被排除；二是通過酶的校對中心對錯誤的非同源氨基酸進行編輯，大小合適的誤載的氨酰-tRNA在校對中心被水解“出局”.這兩種機制合起來稱為“雙篩”機制.

9.如何根據(jù)反密碼子正確書寫對應的密碼子？

例1（2010年江蘇高考題）圖中甘氨酸的密碼子是，鐵蛋白基因中決定 -甘-天-色-的模板鏈堿基序列為.

答案：GGU

…CCACTGACC…(…CCAGTCACC…)

在高中教材，我們不強調(diào)鏈的方向（一般默認從5→3