陳霞麗

【摘 要】DNA復(fù)制和基因表達(dá)是高中生物教學(xué)的難點(diǎn)章節(jié)，也是生物遺傳和基因變異教學(xué)的理論基礎(chǔ)，深刻理解和運(yùn)用DNA知識(shí)是學(xué)生聯(lián)系生物學(xué)習(xí)的宏觀世界與微觀世界的橋梁。從日常DNA復(fù)制章節(jié)的教學(xué)出發(fā)，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在知識(shí)點(diǎn)理解上存在眾多誤區(qū)，雖說(shuō)教材已經(jīng)采用模型化的DNA結(jié)構(gòu)教學(xué)，但仍需對(duì)理解誤區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)闡述。

【關(guān)鍵詞】DNA復(fù)制；理解誤區(qū)；糾正

DNA分子及基因知識(shí)均屬于微觀世界的研究范疇，具有抽象性、復(fù)雜性的特點(diǎn)。從教材內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，其中對(duì)DNA復(fù)制過(guò)程的闡述過(guò)于簡(jiǎn)單，僅僅是按照復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程來(lái)描述，缺乏對(duì)DNA復(fù)制過(guò)程的關(guān)鍵要素分析，如原料、能量來(lái)源、催化劑等。本文通過(guò)對(duì)DNA知識(shí)的文獻(xiàn)查閱，對(duì)DNA復(fù)制過(guò)程的常見(jiàn)誤區(qū)展開(kāi)分析。

一、DNA復(fù)制原料誤區(qū)

很多教師常常會(huì)這樣告訴學(xué)生們：DNA復(fù)制的直接是4種脫氧核苷酸。其實(shí)這樣的說(shuō)法是不正確的，從圖1中的DNA分子復(fù)制過(guò)程示意圖可以看出，在DNA復(fù)制過(guò)程中，上述4種脫氧核苷酸首先轉(zhuǎn)化成脫氧核苷三磷酸，然后轉(zhuǎn)化產(chǎn)物直接參與DNA復(fù)制過(guò)程，是DNA復(fù)制的直接原料。從微觀角度，DNA復(fù)制過(guò)程首先是由脫氧核苷酸轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)物脫氧核苷三磷酸的引物鏈末端3′-OH與另外的脫氧核苷三磷酸5′—磷酸相連，連接時(shí)會(huì)產(chǎn)生磷酸二酯鍵，同時(shí)釋放出兩個(gè)磷酸，分離出焦磷酸（PPi）。也就是說(shuō)，雖然4種脫氧核苷酸是組成DNA分子的基本單位，但卻并不是DNA復(fù)制過(guò)程的直接原料。因?yàn)樵贒NA復(fù)制過(guò)程發(fā)生聚合反應(yīng)，需要消耗能量，唯有脫氧核苷酸轉(zhuǎn)化成脫氧核苷三磷酸時(shí)，才能夠?yàn)镈NA復(fù)制過(guò)程提供必要的反應(yīng)能量。

二、DNA雙鏈理解誤區(qū)

眾所周知，DNA分子是雙螺旋結(jié)構(gòu)，在DNA分子復(fù)制的過(guò)程中，蘇教版教材中給出了復(fù)制過(guò)程示意圖。但從圖中的指示信息容易誘導(dǎo)學(xué)生認(rèn)為雙鏈合成方向是沿著5′→3′解旋時(shí)的方向。但從對(duì)DNA復(fù)制過(guò)程的深入研究可以看出，DNA聚合酶的合成總是沿著的方向。因此，不難得到DNA分子在復(fù)制過(guò)程中，兩條鏈合成方向相反，一條沿著解旋方向、另一條與解旋方向相反。如圖2所示，與解旋方向一致的子鏈（前導(dǎo)鏈）沿著5′→3′方向連續(xù)合成，與解旋方向相反的子鏈（后隨鏈）沿著3′→5′方向間斷合成的短片段合成。在DNA復(fù)制過(guò)程中，兩條鏈均可以作為模板鏈用來(lái)合成子鏈。但在復(fù)制完成后的轉(zhuǎn)錄過(guò)程中，這對(duì)互補(bǔ)的DNA雙鏈只有一條鏈可以作為合成RNA的模板鏈。另外一條鏈雖然與合成的RNA序列相同，但卻不能充當(dāng)模板鏈的功能。究其原因，由于RNA聚合酶具有識(shí)別特異性，僅僅選擇轉(zhuǎn)錄起始位置附近的DNA序列進(jìn)行識(shí)別。

三、理解誤區(qū)

負(fù)責(zé)DNA的翻譯工作，它可以將轉(zhuǎn)錄RNA中的堿基信息翻譯成DNA復(fù)制過(guò)程中蛋白質(zhì)合成的氨基酸信息。如圖3所示，tRNA的結(jié)構(gòu)常為三葉草形狀，3′-ON能夠與自身攜帶的氨基酸產(chǎn)生共價(jià)鍵。但共價(jià)鍵的形成需要催化酶催發(fā)，該酶對(duì)tRNA及氨基酸有著專(zhuān)一性。每種tRNA在專(zhuān)一性的酶催化作用下，合成一種特異的氨基酸，這也就tRNA是翻譯的過(guò)程。在翻譯時(shí)，tRNA反密碼子中的三個(gè)堿基會(huì)與mRNA攜帶的密碼子進(jìn)行配對(duì)，從而確定氨基酸在蛋白質(zhì)分子上的位置。由于轉(zhuǎn)錄RNA上攜帶的密碼子種類(lèi)為64中，且存在3個(gè)終止密碼子。于是，很多學(xué)生會(huì)認(rèn)為在DNA復(fù)制過(guò)程中，tRNA的種類(lèi)僅僅有61種。但通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，已經(jīng)得到具體結(jié)構(gòu)的tRNA數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了四百多種。這是為什么呢？首先，讓我們看看表1所示的密碼子配對(duì)關(guān)系表。

由于tRNA和mRNA在轉(zhuǎn)錄、翻譯的過(guò)程中，前兩對(duì)密碼子都是嚴(yán)格按照堿基配對(duì)原則進(jìn)行的，第三位密碼子的配對(duì)則存在差異性。tRNA反密碼子的第一位堿基與mRNA密碼子的第三位堿基的配對(duì)存在可變性，可能存在的變動(dòng)情況如表1所示的關(guān)系?？芍?，除了tRNA反密碼子的第一位堿基的U、G、A、C反密碼子外，I反密碼子對(duì)應(yīng)的變數(shù)最大，可以與A、C、U這三對(duì)密碼子配對(duì)，顯著提高了tRNA的種類(lèi)，也就導(dǎo)致了tRNA遠(yuǎn)不止61種這么簡(jiǎn)單。

總之，在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及翻譯的過(guò)程中，教材給出的解釋還缺乏詳細(xì)說(shuō)明。雖然給出了生動(dòng)、細(xì)致的圖解說(shuō)明，但對(duì)學(xué)生誤區(qū)的講解依然不足。本文從多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，對(duì)DNA知識(shí)教學(xué)章節(jié)中存在的認(rèn)識(shí)誤區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，希望可以對(duì)廣大教職人員產(chǎn)生一定的啟發(fā)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡樹(shù)林.高中生物學(xué)“DNA分子復(fù)制”教學(xué)中的2點(diǎn)誤區(qū)[J].生物學(xué)通報(bào)，2011（09）

[2]劉本舉.生物學(xué)教學(xué)的幾個(gè)常見(jiàn)誤區(qū)及分析[J].生物學(xué)通報(bào)，2014（10）