四川 文新明

淺談 “基因表達”的復習策略

四川 文新明

基因指導蛋白質(zhì)合成即基因的表達，在生物必修2第4章中既是重點又是難點，其中轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程復雜抽象，學生難理解，較多的物質(zhì)和細胞結(jié)構(gòu)的參與，學生易混淆模糊。而本節(jié)難點的突破對必修2的復習起著承前啟后的作用，只有突破了這節(jié)難點，才能反過來更好地理解前面的“基因的本質(zhì)”，以及后面的“基因與性狀的關(guān)系”“基因工程”等重要內(nèi)容，對于后面的很多現(xiàn)象才能正確解釋，很多探究才能正常進行。那么，如何突破本節(jié)難點，巧妙設(shè)計本節(jié)內(nèi)容的復習，在教師的引導下，通過師生互動以實現(xiàn)高效學習呢？

1.指導學生巧妙歸納“一、二、三”，助學生理解記憶

一大原則：堿基互補配對原則?！盎蛑笇У鞍踪|(zhì)合成”即基因的表達包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，兩過程都要遵循堿基互補配對原則，其中轉(zhuǎn)錄過程中的DNA轉(zhuǎn)錄鏈和mRNA鏈之間的堿基互補配對為：A—U，T—A，G—C，C—G，共涉及五種堿基。翻譯過程中tRNA和mRNA之間的堿基互補配對為：A—U，U—A，G—C，C—G只涉及四種堿基。

二個階段：即基因指導蛋白質(zhì)合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個階段。其中，轉(zhuǎn)錄是在細胞核中進行的，以DNA（基因）一條鏈為模板，以四種游離的核糖核苷酸為原料合成mRNA單鏈的過程。而翻譯則是以mRNA單鏈為直接模板，以20種氨基酸為原料，在核糖體上合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。兩個階段可以通過列表形式進行比較，如：場所、條件、原料、模板、產(chǎn)物、信息鏈等。

三種RNA：在基因指導蛋白質(zhì)合成過程中共涉及三種RNA，即單鏈結(jié)構(gòu)的為蛋白質(zhì)合成提供直接模板的mRNA；呈“三葉草”結(jié)構(gòu)的在翻譯過程中轉(zhuǎn)運氨基酸的tRNA，以及同蛋白質(zhì)一道共同構(gòu)成核糖體的rRNA，三種RNA分工明確，各司其職，缺一不可。

四步過程：在轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中都通過“四部曲”完成遺傳信息從DNA→mRNA，再從mRNA→蛋白質(zhì)的傳遞過程，指導學生看懂教材插圖，在明確各步驟過程、特點的基礎(chǔ)上，注意各步驟之間的內(nèi)在聯(lián)系，并試著用自己的語言（簡明短語）進行歸納概括。

五種物質(zhì)：即在基因指導蛋白質(zhì)合成過程中共需要五種重要物質(zhì)的直接參與，它們是DNA、RNA、核糖核苷酸、氨基酸、酶，最后才能合成具有一定氨基酸種類、數(shù)量、排列順序的蛋白質(zhì)。

2.引導學生理清幾個重要的對應(yīng)關(guān)系，避免關(guān)鍵問題含糊不清

第一，理清mRNA上四種含氮堿基和蛋白質(zhì)中20種氨基酸的對應(yīng)關(guān)系。假設(shè)一個堿基決定一個氨基酸，四種堿基只能決定4種氨基酸，假設(shè)兩個堿基決定一個氨基酸，最多能編碼16種氨基酸。根據(jù)“思考與討論”和數(shù)學分析這兩種情況都不足以決定20種氨基酸，所以只可能是每三個相鄰的mRNA堿基組成一個密碼子決定一個氨基酸，這樣就有43共64個密碼子，其中決定氨基酸的為61個密碼子（含起始密碼子），使密碼子具有簡并性，三個終止密碼不決定氨基酸。

第二，理清DNA上遺傳信息與mRNA上遺傳密碼的對應(yīng)關(guān)系。DNA（基因）中堿基排列順序代表著遺傳信息，而mRNA上的堿基排列順序蘊含著遺傳密碼，但遺傳密碼是受遺傳信息決定的，即有什么樣的DNA（基因）遺傳信息就有什么樣的mRNA遺傳密碼，mRNA是DNA的信使（副本）。遺傳信息主要在DNA上，而遺傳密碼只能在mRNA上。

第三，理清mRNA密碼子與tRNA反密碼子的對應(yīng)關(guān)系。mRNA上組成每個密碼子的三個相鄰堿基與tRNA反密碼子的三個堿基是互補配對的，共涉及A、U、G、C四種堿基，即由mRNA每三個相鄰的堿基決定tRNA的類型。由于決定氨基酸的只有61個密碼子，所以tRNA也只有61種，終止密碼無對應(yīng)的tRNA。

第四，理清tRNA與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系。由于絕大多數(shù)氨基酸都有兩種以上的密碼子，所以就有兩種以上的tRNA參與轉(zhuǎn)運相應(yīng)的氨基酸，但反過來一種tRNA的反密碼子是唯一確定的，因而就只能轉(zhuǎn)運一種相應(yīng)的氨基酸。可以簡單理解為“一對一”和“一對多”的關(guān)系，即一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸，但一種氨基酸可以由多種tRNA來轉(zhuǎn)運。

第五，理清mRNA與核糖體的對應(yīng)關(guān)系。mRNA與核糖體之間并非一一對應(yīng)的關(guān)系，通常情況下，一條mRNA鏈上可以相繼結(jié)合多個核糖體，可同時進行多條肽鏈的合成，即廣泛存在著多聚核糖體。這樣保證了少量的mRNA就可以合成大量的蛋白質(zhì)，大大提高了翻譯的效率，但應(yīng)注意該翻譯方式不能縮短合成每條肽鏈的時間，以及分泌蛋白合成后的加工修飾過程。

3.加強鞏固訓練，努力達成知識目標和能力目標

訓練1.已知某轉(zhuǎn)運RNA的反密碼子的3個堿基順序是GAU，它所轉(zhuǎn)運的氨基酸是亮氨酸（亮氨酸的密碼子是UUA、UUG、CUU、CUA、CUC、CUG），那么，決定此亮氨酸的密碼子是由DNA模板鏈上的哪個堿基序列轉(zhuǎn)錄而來的（ ）

A. GAU B. CAT

C. GUA D. GAT

解析：由tRNA反密碼子→mRNA密碼子→DNA模板鏈上的堿基序列，逆推便可得出正確答案為D。

訓練2.下列tRNA和氨基酸相互關(guān)系的說法，正確的是（ ）

A. 每種氨基酸都由一種特定的tRNA攜帶

B. 每種氨基酸都可由幾種tRNA攜帶

C. 一種tRNA可以攜帶幾種結(jié)構(gòu)相似的氨基酸

D. 一種氨基酸可由一種或幾種tRNA攜帶

解析：由于tRNA中的反密碼子與mRNA中的密碼子一一對應(yīng)，而多數(shù)氨基酸都有一個或兩個以上的密碼子，即存在密碼子的簡并性，所以一種氨基酸可由一種或幾種tRNA攜帶。正確答案為D。

訓練3.下列有關(guān)RNA的敘述，正確的是 （ ）

A. RNA是以DNA的一條鏈為模板合成的，需要解旋酶和DNA聚合酶

B. 所有RNA都可以作為基因表達的直接模板

C. 一個mRNA可以同時結(jié)合多個核糖體，提高了合成蛋白質(zhì)的速度

D. 多聚核糖體的形成可以大大縮短每條肽鏈的合成時間

解析：轉(zhuǎn)錄時需要的酶是RNA聚合酶；只有mRNA可以作為基因表達的直接模板；多聚核糖體有利于在短時間內(nèi)合成大量的蛋白質(zhì)，但不能縮短每條肽鏈的合成時間。所以正確答案為C。

通過以上復習策略的實施，在突出重點的同時，突破難點。輔之以學生之間的探究討論，總結(jié)歸納，師生之間互動點撥，強化訓練，在知識與能力，思維與方法上承前啟后，高效復習。

（作者單位：四川省宜賓市第一中學校）