河北 楊本蕓

“四策”突破基因表達

河北 楊本蕓

基因的表達是高考試題的高頻考點，試題常以轉錄和翻譯的過程為載體展開。因此，在一輪復習中教師可以采取一定的策略幫助學生理清該過程，并培養(yǎng)學生的識圖能力。

策略一 分析概念，突破難點

1.難點剖析——轉錄

（1）轉錄是以 DNA 的一條鏈為模版，按堿基互補配對原則合成RNA的過程。轉錄是以基因為單位進行，而不是轉錄整個DNA分子，不同種類的細胞轉錄不同的基因，從而產(chǎn)生不同的mRNA，將來合成不同的蛋白質，這就是基因的選擇性表達。

（2）真核細胞中，轉錄主要在細胞核中進行，細胞核中轉錄形成的RNA通過核孔進入細胞質，穿過0層膜，需要消耗能量。

（3）葉綠體和線粒體中存在DNA分子（質基因）和核糖體，也可以進行獨立的轉錄和翻譯。

2.難點剖析——翻譯

（1）翻譯是游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA為模版，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。

（2）即使指導兩種蛋白質合成的直接模版mRNA的堿基數(shù)相同，氨基酸數(shù)也不一定相同，因為肽鏈合成后，須經(jīng)過剪切、盤曲折疊等加工過程，不同的蛋白質加工過程不同。

（3）翻譯是一個快速的過程。主要表現(xiàn)在兩個方面，一是一個mRNA上可以相繼結合多個核糖體，同時進行多肽鏈的合成，所以，少量的mRNA分子短時間內就可以合成出大量的蛋白質。（如圖1）

圖1

圖1 中翻譯方向：從左→右，判斷依據(jù)為肽鏈的長短。肽鏈長的先開始翻譯。多聚核糖體合成的肽鏈是相同的。

策略二 建構圖解，熟悉過程

1. 轉錄過程（圖2）

第一步：解旋，在RNA聚合酶的作用下DNA雙鏈解旋，氫鍵斷裂，暴露堿基。

第二步：配對，以解開的雙鏈DNA的一條鏈為模板，以游離的四種核糖核苷酸為原料，按照堿基互補配對的原則（A_U，T_A，G_C，C_G）進行。

圖2

第三步：連接，RNA聚合酶與基因上游的啟動子結合，沿模板鏈移動，形成一條mRNA鏈。

第四步：釋放，合成的mRNA從模板鏈上釋放，DNA雙鏈恢復成雙螺旋結構。

2.翻譯過程（圖3）

圖3

第一步，mRNA進入細胞質,與核糖體結合。核糖體與mRNA的結合部位會形成2個tRNA的結合位點。攜帶甲硫氨酸（甲硫氨酸對應的密碼子為起始密碼子）的tRNA，通過與AUG互補配對，進入位點1。

第二步，攜帶組氨酸（CAC）的tRNA以同樣的方式進入位點2。

第三步，甲硫氨酸通過與組氨酸形成肽鍵而轉移到占據(jù)位點2的tRNA上。

第四步，核糖體讀取下一個密碼子，原占據(jù)位點1的tRNA離開核糖體，占據(jù)位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成。

重復第二、三、四步直至核糖體讀到終止密碼子。

策略三 巧妙對比，注重理解

1. DNA復制、轉錄、翻譯的比較

表達遺傳信息轉錄翻譯時間有絲分裂間期、減Ⅰ間期生長發(fā)育的連續(xù)過程中（分裂期不能進行轉錄）場所真核細胞主要在細胞核，部分在線粒體和葉綠體；原核細胞在細胞質或擬核細胞質的核糖體、線粒體、葉綠體原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸20種氨基酸模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA條件特定的酶和ATP傳遞遺傳信息（復制）tRNA一端的堿基與mRNA上的密碼子配對。另一端攜帶相應氨基酸，合成有一定氨基酸序列的多肽鏈模板去向分別進入兩個子代DNA分子中恢復原樣，與非模板鏈重新形成雙螺旋結構分解成單個核苷酸特點邊解旋邊復制，半保留復制邊解旋邊轉錄一個mRNA上可結合多個核糖體，依次合成多肽鏈產(chǎn)物兩個雙鏈DNA分子一條單鏈mRNA多肽鏈意義復制遺傳信息，使遺傳信息從親代傳給子代過程DNA邊解旋邊以兩條鏈為模板，按堿基互補配對原則，合成兩條子鏈，子鏈與對應母鏈螺旋化DNA解旋，以一條鏈為模板，按堿基互補配對原則形成mRNA，mRNA進入細胞質與核糖體結合表達遺傳信息，使生物體表現(xiàn)出各種遺傳性狀

2.遺傳信息、密碼子和反密碼子的區(qū)別

存在位置含義生理作用遺傳信息DNA脫氧核苷酸（堿基對）的排列順序直接決定mRNA中堿基排列順序，間接決定氨基酸排列順序密碼子mRNA mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰的堿基直接決定氨基酸排列順序反密碼子tRNA與密碼子互補的3個堿基識別密碼子，運載氨基酸

【難點點撥】

1.不是所有密碼子都對應氨基酸，如終止密碼子（共3種）沒有對應的氨基酸。

2.一種氨基酸可以對應多種密碼子，但是一種密碼子只能對應一種氨基酸。

3.tRNA不是只含3個核糖核苷酸，而是一條RNA鏈。

4.轉錄、翻譯過程中DNA堿基數(shù)∶mRNA上堿基數(shù)∶多肽鏈中氨基酸數(shù)=6∶3∶1，這個比例關系都是最大值，原因是DNA中有的片段無遺傳效應，不能轉錄出mRNA；在基因片段中有的片段起調控作用，不轉錄；轉錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應氨基酸。

策略四 典例分析 提高能力

【例題1】（改編）如圖4為原核細胞內某一區(qū)域的基因指導蛋白質合成的示意圖。據(jù)圖分析正確的是 （ ）

圖4

A．①②兩處都有大分子的生物合成，圖中DNA不與有關蛋白質結合成染色體

B．①②兩處都發(fā)生堿基互補配對，配對方式均為A和U、G和C

C．①處有DNA聚合酶參與，②處沒有DNA聚合酶參與

D．①處有DNA-RNA雜合雙鏈片段，②處沒有堿基互補配對

【解析】由題干及圖4分析可知，①②兩處都有生物大分子合成，但原核細胞的DNA是裸露的，并不與有關蛋白質結合成染色體，A正確；①處是轉錄過程，②處是在核糖體中發(fā)生的翻譯過程，兩處均有堿基互補配對現(xiàn)象，但在DNA轉錄過程中的堿基互補配對方式是A和U、T和A、G和C、C和G,故B錯誤；①處是轉錄過程，有RNA聚合酶參與，沒有DNA聚合酶參與，②處是翻譯過程，沒有DNA聚合酶參與，DNA聚合酶參與的是DNA的復制過程，故C錯誤；①處是轉錄過程，以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程，所以有DNA-RNA雜合雙鏈片段，②處在進行翻譯過程，應有堿基互補配對現(xiàn)象，故D錯誤。

【答案】A

【例題2】（改編）如圖5為真核細胞內某基因(15N標記)結構示意圖，該基因全部堿基中A占20%，下列說法正確的是（ ）

圖5

A．該基因中含60個堿基對，則轉錄形成的mRNA中，堿基U為20個

B．該基因的一條核苷酸鏈中 (A+T) / (C+G)為2∶3

C．DNA解旋酶只作用于①部位，限制性核酸內切酶只作用于②部位

D．將該基因置于14N培養(yǎng)液中復制3次后，含15N的DNA分子占1/8

【解析】若該基因中含有60個堿基對，且A占20%，可計算出該基因中A的個數(shù)，但無法計算出1條單鏈中A的個數(shù)，也就無法確定信使RNA中U的個數(shù)，故A錯；由于該基因中A占20%，所以T也占20%，G+C占60%，該基因每條脫氧核苷酸鏈中(A+T) / (C+G)均為2： 3，故B正確；DNA解旋酶作用的部位是②，限制性核酸內切酶的作用部位是①，故C錯；將該基因置于14N培養(yǎng)液中復制3次后形成8個DNA分子，其中有2個含15N，含15N的DNA分子占1/4，故D錯。

【答案】B

河北省張家口市第四中學）