“四策”突破基因表达

河北 杨本芸

“四策”突破基因表达

河北 杨本芸

基因的表达是高考试题的高频考点，试题常以转录和翻译的过程为载体展开。因此，在一轮复习中教师可以采取一定的策略帮助学生理清该过程，并培养学生的识图能力。

策略一 分析概念，突破难点

1.难点剖析——转录

（1）转录是以 DNA 的一条链为模版，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。转录是以基因为单位进行，而不是转录整个DNA分子，不同种类的细胞转录不同的基因，从而产生不同的mRNA，将来合成不同的蛋白质，这就是基因的选择性表达。

（2）真核细胞中，转录主要在细胞核中进行，细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要消耗能量。

（3）叶绿体和线粒体中存在DNA分子（质基因）和核糖体，也可以进行独立的转录和翻译。

2.难点剖析——翻译

（1）翻译是游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模版，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

（2）即使指导两种蛋白质合成的直接模版mRNA的碱基数相同，氨基酸数也不一定相同，因为肽链合成后，须经过剪切、盘曲折叠等加工过程，不同的蛋白质加工过程不同。

（3）翻译是一个快速的过程。主要表现在两个方面，一是一个mRNA上可以相继结合多个核糖体，同时进行多肽链的合成，所以，少量的mRNA分子短时间内就可以合成出大量的蛋白质。（如图1）

图1

图1 中翻译方向：从左→右，判断依据为肽链的长短。肽链长的先开始翻译。多聚核糖体合成的肽链是相同的。

策略二 建构图解，熟悉过程

1. 转录过程（图2）

第一步：解旋，在RNA聚合酶的作用下DNA双链解旋，氢键断裂，暴露碱基。

第二步：配对，以解开的双链DNA的一条链为模板，以游离的四种核糖核苷酸为原料，按照碱基互补配对的原则（A_U，T_A，G_C，C_G）进行。

图2

第三步：连接，RNA聚合酶与基因上游的启动子结合，沿模板链移动，形成一条mRNA链。

第四步：释放，合成的mRNA从模板链上释放，DNA双链恢复成双螺旋结构。

2.翻译过程（图3）

图3

第一步，mRNA进入细胞质,与核糖体结合。核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。携带甲硫氨酸（甲硫氨酸对应的密码子为起始密码子）的tRNA，通过与AUG互补配对，进入位点1。

第二步，携带组氨酸（CAC）的tRNA以同样的方式进入位点2。

第三步，甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。

第四步，核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。

重复第二、三、四步直至核糖体读到终止密码子。

策略三 巧妙对比，注重理解

1. DNA复制、转录、翻译的比较

表达遗传信息转录翻译时间有丝分裂间期、减Ⅰ间期生长发育的连续过程中（分裂期不能进行转录）场所真核细胞主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体；原核细胞在细胞质或拟核细胞质的核糖体、线粒体、叶绿体原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA条件特定的酶和ATP传递遗传信息（复制）tRNA一端的碱基与mRNA上的密码子配对。另一端携带相应氨基酸，合成有一定氨基酸序列的多肽链模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样，与非模板链重新形成双螺旋结构分解成单个核苷酸特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录一个mRNA上可结合多个核糖体，依次合成多肽链产物两个双链DNA分子一条单链mRNA多肽链意义复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代过程DNA边解旋边以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则形成mRNA，mRNA进入细胞质与核糖体结合表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状

2.遗传信息、密码子和反密码子的区别

存在位置含义生理作用遗传信息DNA脱氧核苷酸（碱基对）的排列顺序直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排列顺序密码子mRNA mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基直接决定氨基酸排列顺序反密码子tRNA与密码子互补的3个碱基识别密码子，运载氨基酸

【难点点拨】

1.不是所有密码子都对应氨基酸，如终止密码子（共3种）没有对应的氨基酸。

2.一种氨基酸可以对应多种密码子，但是一种密码子只能对应一种氨基酸。

3.tRNA不是只含3个核糖核苷酸，而是一条RNA链。

4.转录、翻译过程中DNA碱基数∶mRNA上碱基数∶多肽链中氨基酸数=6∶3∶1，这个比例关系都是最大值，原因是DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA；在基因片段中有的片段起调控作用，不转录；转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸。

策略四 典例分析 提高能力

【例题1】（改编）如图4为原核细胞内某一区域的基因指导蛋白质合成的示意图。据图分析正确的是 （ ）

图4

A．①②两处都有大分子的生物合成，图中DNA不与有关蛋白质结合成染色体

B．①②两处都发生碱基互补配对，配对方式均为A和U、G和C

C．①处有DNA聚合酶参与，②处没有DNA聚合酶参与

D．①处有DNA-RNA杂合双链片段，②处没有碱基互补配对

【解析】由题干及图4分析可知，①②两处都有生物大分子合成，但原核细胞的DNA是裸露的，并不与有关蛋白质结合成染色体，A正确；①处是转录过程，②处是在核糖体中发生的翻译过程，两处均有碱基互补配对现象，但在DNA转录过程中的碱基互补配对方式是A和U、T和A、G和C、C和G,故B错误；①处是转录过程，有RNA聚合酶参与，没有DNA聚合酶参与，②处是翻译过程，没有DNA聚合酶参与，DNA聚合酶参与的是DNA的复制过程，故C错误；①处是转录过程，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，所以有DNA-RNA杂合双链片段，②处在进行翻译过程，应有碱基互补配对现象，故D错误。

【答案】A

【例题2】（改编）如图5为真核细胞内某基因(15N标记)结构示意图，该基因全部碱基中A占20%，下列说法正确的是（ ）

图5

A．该基因中含60个碱基对，则转录形成的mRNA中，碱基U为20个

B．该基因的一条核苷酸链中 (A+T) / (C+G)为2∶3

C．DNA解旋酶只作用于①部位，限制性核酸内切酶只作用于②部位

D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/8

【解析】若该基因中含有60个碱基对，且A占20%，可计算出该基因中A的个数，但无法计算出1条单链中A的个数，也就无法确定信使RNA中U的个数，故A错；由于该基因中A占20%，所以T也占20%，G+C占60%，该基因每条脱氧核苷酸链中(A+T) / (C+G)均为2： 3，故B正确；DNA解旋酶作用的部位是②，限制性核酸内切酶的作用部位是①，故C错；将该基因置于14N培养液中复制3次后形成8个DNA分子，其中有2个含15N，含15N的DNA分子占1/4，故D错。

【答案】B

河北省张家口市第四中学）