基因指导蛋白质合成易错、易混知识

张志文

人教版高中生物必修2第四章第一节“基因指导蛋白质的合成”的教学目标是概述遗传信息的转录和翻译，让学生从分子水平上理解基因功能。这节的知识内容有不少让教师和学生容易误解的地方，现将它们列出来，供同行们参考。

1 转录

教材P63中将转变定义为：RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录。这句话让不少教师和学生认为转录时是以一整条DNA的一条链为模板合成的，实际上这句话中的RNA是指mRNA，它的转录是以基因为单位，是以基因的一条链为模板合成的。转录的起点就是基因中的启动子，终点是终止子。tRNA和rRNA分别由tRNA基因和rRNA基因转录而来。

2 转录时需要的酶

转录是以DNA的一条链为模板合成的RNA的过程，转录时DNA的双螺旋结构必须解开，不少师生以此为依据认为转录时先由DNA解旋酶作用解开DNA双螺旋结构，再在RNA聚合酶作用下，根据碱基互补配对原则，将游离的核糖核苷酸聚合成RNA。其实这种理解是错误的，基因的转录是由RNA聚合酶催化进行的。基因的上游具有结合RNA聚合酶的区域称为启动子，RNA聚合酶与启动子结合后，在特定区域将DNA双螺旋两条链之间的氢键断开，使DNA解旋，形成单链区，以非编码链为模板合成RNA互补链。因此在转录过程中，并不参与DNA解旋酶。

3 显性基因与隐性基因结构的区别

从表达的角度来看，在完全显性的情况下，杂合子中显性基因能表达，隐性基因不能表达，这是大家的共识。但在基因结构上，不少人认为显性基因与隐性基因的区别是碱基的排列次序不同，碱基的对数相同，得出这种结论的理由是显性基因与隐性基因是等位基因，位于同源染色体的相同位置上，但这种推理是错误的。显性基因与隐性基因虽然说是位于同源染色体的相同位置，是等位基因，但是它们的碱基对数可以不同。因为等位基因来源于基因突变，而基因突变是由基因中碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。因此只有发生碱基对的替换时，等位基因的碱基对数才相同，否则就不同。例如豌豆中控制皱粒的基因是由控制圆粒基因中插入了一段外来DNA序列所产生的，所以豌豆中控制圆粒的基因与控制皱粒的基因碱基对数目不同。

4 tRNA的种类

根据教材提供遗传密码子表，密码子共有64种，其中3种为终止密码子，决定氨基酸的密码子有61种，由此不少人认为tRNA也有61种，因为tRNA上的反密码子必须与mRNA上的密码子配对，实际上这种推测是错误的。当仔细观察密码子表时可以看到有些氨基酸有多种密码子，其中有些很特殊如苏氨酸的密码子前二位碱基为AC，第三位的碱基可以是UCAG中的任意一种，也就是说携带苏氨酸的tRNA，只要tRNA上的前两位碱基为UG，第三位的碱基为任意一种都将携带苏氨酸。假如tRNA存在一种碱基可以与mRNA上的多种碱基配对，tRNA的种类就不会是61种。1966年Francis Crick提出了反密码子与密码子配对的摆动理论。摆动理论指出，反密码子5′端的碱基（反密码子第一位碱基）在空间上不如其他2个位置上的碱基那么受限制，可以和密码子3′端的几种碱基（密码子第3位碱基）形成氢键。配对情况见表1。

所以说tRNA不是61种，细胞核体积小，反密码子与密码子的这种配对方式体现了细胞的简约高效原则。

5 多肽链的合成

真核细胞转录产生的mRNA加工成为成熟mRNA后，在细胞质中与核糖体结合，核糖体把mRNA的遗传信息转化为氨基酸的排列次序并加工为蛋白质。这一过程中学生容易误认为在核糖体内是游离的氨基酸加在已形成的短肽上形成肽键，延长肽链，但实际上是短肽接在刚由tRNA运进的氨基酸上通过脱水缩合延伸肽链。

6 启动子、终止子、起始密码子、终止密码子

这四个概念常被误认为启动子转录为起始密码子，终止子转录为终止密码子，这表明学生没有准确理解概念。启动子是基因上游与RNA聚合酶识别的特定的区域不转录为mRNA，当然不可能形成起始密子；终止子在基因的末端，转录到终止子部位时mRNA将脱离DNA的模板链，因此终止子也不转录为终止密码子。起始密码子是核糖体开始翻译信息的地方，也就是说核糖体在mRNA上移动，只有识别了起始密码子才开始翻译工作。终止密码子没有与其对应的决定氨基酸的反密码子，因此当核糖体遇到终止密码子时，表明tRNA运载氨基酸结束，核糖体可以完成翻译工作了。