陳子墨

摘 要：基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，基因通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成直接或間接的體現(xiàn)其遺傳效應(yīng)，其性狀是通過(guò)蛋白質(zhì)體現(xiàn)的，因此基因的控制和指導(dǎo)作用對(duì)蛋白質(zhì)的合成起關(guān)鍵作用。本文通過(guò)對(duì)基因的涵義闡述，分析了遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程，明確了基因在這些過(guò)程中的重要作用和意義。

關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)合成 基因

生物的性狀時(shí)通過(guò)基因來(lái)表達(dá)的，基因表達(dá)模型主要有兩個(gè)部分構(gòu)成，分別是DNA轉(zhuǎn)錄mRNA和遺傳信息的翻譯。在基因的表達(dá)過(guò)程模型中，會(huì)將遺傳信息轉(zhuǎn)錄到mRNA，然后tRNA與特定的氨基酸配對(duì)，結(jié)合生成蛋白質(zhì)。在這個(gè)過(guò)程中，基因的作用是不可忽視的，沒(méi)有基因的控制，蛋白質(zhì)的合成就無(wú)從談起，也不會(huì)進(jìn)行。

一、基因的概述

1.基因的解釋

在高中生物中，關(guān)于基因的定義如下：基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。所以說(shuō)，基因是高中生物的核心知識(shí)，在遺傳學(xué)中知識(shí)體系中處于關(guān)鍵地位?；虻谋举|(zhì)是體現(xiàn)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)?；蛟谏锶旧w上呈現(xiàn)出線性的獨(dú)特排列方式，隱含著獨(dú)有的遺傳信息。我們通常所說(shuō)的DNA分子，其實(shí)也就是若干個(gè)基因組合在一起而形成的?；虻幕締挝皇敲撗鹾塑账幔渑帕许樞虻奶厥庑詻Q定了生物性狀的特定性。

2.基因的特點(diǎn)

基因最顯著的特點(diǎn)就是精準(zhǔn)復(fù)制，這也是遺傳物質(zhì)的共性?；蚓哂写鎯?chǔ)遺傳信息的巨大潛力，其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)能保證在遺傳過(guò)程中保留生物的基本性狀。

基因也具有異變的可能。在特定的環(huán)境條件干預(yù)下，基因可能發(fā)生半保留式的機(jī)理復(fù)制，也就無(wú)能精準(zhǔn)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，進(jìn)而生成正確的蛋白質(zhì)。

3.基因的功能

基因可以控制生物形狀、結(jié)構(gòu)和功能。在生物繁衍和培育的過(guò)程中，DNA的復(fù)制可以將遺傳特征傳遞下去，保持個(gè)體發(fā)育過(guò)程中可以將遺傳信息表達(dá)出來(lái)。每一個(gè)遺傳性狀是獨(dú)一無(wú)二的，而DNA的數(shù)量是有限的。所以每個(gè)DNA分子上都有多種遺傳性狀。每個(gè)遺傳性狀都占據(jù)了DNA分子的一部分片段，在這個(gè)功能區(qū)內(nèi)，可以分別完成對(duì)生物不同性狀的控制和遺傳信息的復(fù)制。每一個(gè)功能片段，都是一個(gè)獨(dú)立基因的控制作用體現(xiàn)。

二、蛋白質(zhì)合成

1.蛋白質(zhì)合成

蛋白質(zhì)合成是基因表達(dá)模型的第二步，就是將遺傳信息合成具有特殊功能的蛋白質(zhì)的過(guò)程，也是改變信使核苷酸的堿基排列順序，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榘被崤帕许樞虻倪^(guò)程。

2.蛋白質(zhì)的合成

在合成多肽鏈之前，氨基酸要被活化，活化后的氨基酸參與肽鏈合成的起始，并逐漸進(jìn)行進(jìn)位、轉(zhuǎn)肽、移位，多肽鏈逐步延長(zhǎng)。之后經(jīng)過(guò)肽鏈終止和釋放、以及在生物調(diào)控在加工修飾，將蛋白質(zhì)靶向輸送到各功能場(chǎng)所。

3.蛋白質(zhì)合成模板

依靠于遺傳密碼，蛋白質(zhì)完成了翻譯遺傳信息的合成模板構(gòu)建。遺傳密碼具有方向性、連續(xù)性、簡(jiǎn)并性、通用性、擺動(dòng)性的特點(diǎn)。密碼子及其堿基都是連續(xù)排列且具有方向性的，每種密碼子對(duì)應(yīng)一個(gè)終止信息，不能重復(fù)翻譯。

三、基因在蛋白質(zhì)合成中的控制指導(dǎo)作用

1.基因在蛋白質(zhì)合成中的信息指導(dǎo)傳遞

從存在場(chǎng)所看，基因存在于細(xì)胞核中，蛋白質(zhì)存在于核糖體上，也就是細(xì)胞質(zhì)上?；虿豢赡苤苯映鰜?lái)作用于核糖體上傳遞信息。中間就需要一個(gè)媒介去承載和傳遞遺傳信息，這個(gè)媒介就是mRNA。在細(xì)胞核內(nèi)，DNA鏈作為模板，RNA聚合酶與轉(zhuǎn)錄因子配對(duì)合成新的mRNA，這就是堿基配對(duì)將遺傳信息轉(zhuǎn)錄的過(guò)程。

在指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程之中，基因的轉(zhuǎn)錄氛圍起始、延伸、終止三個(gè)過(guò)程。在轉(zhuǎn)錄因子的作用下，模板DNA的雙鏈解旋開(kāi)來(lái)形成單鏈，堿基互補(bǔ)配對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過(guò)程，并不斷從3端到5端向后延伸移動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)錄終止后，RNA聚合酶從DNA模板上脫離開(kāi)來(lái)，DNA重新恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)，新的mRNA形成并錄入需要表達(dá)的遺傳信息。

2.基因在蛋白質(zhì)合成中的翻譯控制

蛋白質(zhì)的合成就是氨基酸的序列排序，也就是把mRNA中的堿基序列按照基因的信息表達(dá)翻譯過(guò)來(lái)。整個(gè)翻譯過(guò)程中，是受基因的間接控制的。在核糖體上進(jìn)行翻譯過(guò)程即蛋白質(zhì)的合成過(guò)程。在過(guò)程中，mRNA上的遺傳信息被翻譯成密碼子，然后和tRNA上的反密碼子互補(bǔ)配對(duì)，結(jié)合生成不同序列、特定功能的多肽鏈。

（1）核糖體的功能區(qū)位作用

在核糖體內(nèi)，tRNA有三個(gè)唯一識(shí)別的結(jié)合位點(diǎn)，兩個(gè)專(zhuān)一識(shí)別的活性部位。氨?；稽c(diǎn)，又稱(chēng)A位。主要負(fù)責(zé)接受氨?！猼RNA。與之相鄰的是P位，是肽?；稽c(diǎn)。tRNA空載時(shí)負(fù)責(zé)釋放和接受的位點(diǎn)是E位。催化氨基和肽鏈之間形成肽鍵并延伸的是轉(zhuǎn)肽酶T位。把肽鏈從P位轉(zhuǎn)向A位的是G位，又稱(chēng)移位酶位。

（2）對(duì)tRNA的指導(dǎo)翻譯作用

tRNA為倒L形的三維結(jié)構(gòu)。在鏈的一段存在三個(gè)堿基，也就是統(tǒng)稱(chēng)的反密碼子，另外一端是復(fù)合物氨基酸。在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中，反密碼子可以高度識(shí)別密碼子，配對(duì)后將其攜帶的高度專(zhuān)一的氨基酸運(yùn)轉(zhuǎn)到核糖體上，最終合成肽鏈，生成蛋白質(zhì)。雖然tRNA有很多，但是每一種tRNA運(yùn)轉(zhuǎn)的氨基酸都是唯一的。具體作用和過(guò)程如下：

mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)同核糖體結(jié)合后，tRNA的反密碼子識(shí)別mRNA的ACG后，自動(dòng)互補(bǔ)并進(jìn)入功能P位。一次可以有兩個(gè)密碼子進(jìn)入核糖體內(nèi)。

第二個(gè)進(jìn)入核糖體的mRNA進(jìn)入A位，進(jìn)行堿基互補(bǔ)結(jié)合。在G位移位酶的作用下，P位的氨基酸被移到前面。同時(shí)在T位轉(zhuǎn)肽酶的作用下，新的二肽tRNA形成。核糖體不斷的沿著mRNA向前延伸，在P位，空載狀態(tài)下的tRNA被E位點(diǎn)所接受，然后將其轉(zhuǎn)移出核糖體。與此同時(shí)，新的tRNA進(jìn)入核糖體P位，新生成的二肽tRNA再次向前移動(dòng)至A位，又有新的三肽生產(chǎn)。如此不斷的往復(fù)向前，最終使mRNA對(duì)應(yīng)的遺傳信息，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氨基酸排列。

UGA、UAG、UAA是mRNA的終止密碼，當(dāng)它們出現(xiàn)時(shí)，預(yù)示著肽鏈合成的終止，也就不會(huì)有tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸進(jìn)入核糖體內(nèi)。在終止密碼的抑制作用下，新生成的多肽鏈被水解后釋放出核糖體。經(jīng)過(guò)這樣不斷的循環(huán)，基因中的遺傳信息不斷被翻譯成具有特定生物活性的蛋白質(zhì)。

總而言之，基因?qū)Φ鞍踪|(zhì)的合成起指導(dǎo)調(diào)控的作用。正是因?yàn)橛辛说鞍踪|(zhì)才能體現(xiàn)出生物的性狀，正是因?yàn)橛辛嘶虻闹笇?dǎo)調(diào)控作用，才能實(shí)現(xiàn)生物基因的表達(dá)。對(duì)于蛋白質(zhì)合成過(guò)程中基因的角色地位的分析研究，不僅僅能系統(tǒng)的加深對(duì)高中生物核心知識(shí)的掌握，幫助樹(shù)立正確的解題思想，而且可以有效銜接各章節(jié)知識(shí)、做到點(diǎn)面結(jié)合，構(gòu)建完善的知識(shí)體系，有效提升學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。