DNA教學常見誤區(qū)分析

陳霞麗

【摘 要】DNA復制和基因表達是高中生物教學的難點章節(jié)，也是生物遺傳和基因變異教學的理論基礎，深刻理解和運用DNA知識是學生聯(lián)系生物學習的宏觀世界與微觀世界的橋梁。從日常DNA復制章節(jié)的教學出發(fā)，可以發(fā)現(xiàn)學生在知識點理解上存在眾多誤區(qū)，雖說教材已經(jīng)采用模型化的DNA結構教學，但仍需對理解誤區(qū)進行系統(tǒng)闡述。

【關鍵詞】DNA復制；理解誤區(qū)；糾正

DNA分子及基因知識均屬于微觀世界的研究范疇，具有抽象性、復雜性的特點。從教材內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，其中對DNA復制過程的闡述過于簡單，僅僅是按照復制、轉錄和翻譯的過程來描述，缺乏對DNA復制過程的關鍵要素分析，如原料、能量來源、催化劑等。本文通過對DNA知識的文獻查閱，對DNA復制過程的常見誤區(qū)展開分析。

一、DNA復制原料誤區(qū)

很多教師常常會這樣告訴學生們：DNA復制的直接是4種脫氧核苷酸。其實這樣的說法是不正確的，從圖1中的DNA分子復制過程示意圖可以看出，在DNA復制過程中，上述4種脫氧核苷酸首先轉化成脫氧核苷三磷酸，然后轉化產(chǎn)物直接參與DNA復制過程，是DNA復制的直接原料。從微觀角度，DNA復制過程首先是由脫氧核苷酸轉化后的產(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，連接時會產(chǎn)生磷酸二酯鍵，同時釋放出兩個磷酸，分離出焦磷酸（PPi）。也就是說，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復制過程的直接原料。因為在DNA復制過程發(fā)生聚合反應，需要消耗能量，唯有脫氧核苷酸轉化成脫氧核苷三磷酸時，才能夠為DNA復制過程提供必要的反應能量。

二、DNA雙鏈理解誤區(qū)

眾所周知，DNA分子是雙螺旋結構，在DNA分子復制的過程中，蘇教版教材中給出了復制過程示意圖。但從圖中的指示信息容易誘導學生認為雙鏈合成方向是沿著5′→3′解旋時的方向。但從對DNA復制過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分子在復制過程中，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復制過程中，兩條鏈均可以作為模板鏈用來合成子鏈。但在復制完成后的轉錄過程中，這對互補的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，但卻不能充當模板鏈的功能。究其原因，由于RNA聚合酶具有識別特異性，僅僅選擇轉錄起始位置附近的DNA序列進行識別。

三、理解誤區(qū)

負責DNA的翻譯工作，它可以將轉錄RNA中的堿基信息翻譯成DNA復制過程中蛋白質合成的氨基酸信息。如圖3所示，tRNA的結構常為三葉草形狀，3′-ON能夠與自身攜帶的氨基酸產(chǎn)生共價鍵。但共價鍵的形成需要催化酶催發(fā)，該酶對tRNA及氨基酸有著專一性。每種tRNA在專一性的酶催化作用下，合成一種特異的氨基酸，這也就tRNA是翻譯的過程。在翻譯時，tRNA反密碼子中的三個堿基會與mRNA攜帶的密碼子進行配對，從而確定氨基酸在蛋白質分子上的位置。由于轉錄RNA上攜帶的密碼子種類為64中，且存在3個終止密碼子。于是，很多學生會認為在DNA復制過程中，tRNA的種類僅僅有61種。但通過實驗證明，已經(jīng)得到具體結構的tRNA數(shù)量已經(jīng)達到了四百多種。這是為什么呢？首先，讓我們看看表1所示的密碼子配對關系表。

由于tRNA和mRNA在轉錄、翻譯的過程中，前兩對密碼子都是嚴格按照堿基配對原則進行的，第三位密碼子的配對則存在差異性。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存在可變性，可能存在的變動情況如表1所示的關系?？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反密碼子對應的變數(shù)最大，可以與A、C、U這三對密碼子配對，顯著提高了tRNA的種類，也就導致了tRNA遠不止61種這么簡單。

總之，在DNA復制、轉錄及翻譯的過程中，教材給出的解釋還缺乏詳細說明。雖然給出了生動、細致的圖解說明，但對學生誤區(qū)的講解依然不足。本文從多年教學經(jīng)驗出發(fā)，對DNA知識教學章節(jié)中存在的認識誤區(qū)進行了詳細說明，希望可以對廣大教職人員產(chǎn)生一定的啟發(fā)。

【參考文獻】

[1]胡樹林.高中生物學“DNA分子復制”教學中的2點誤區(qū)[J].生物學通報，2011（09）

[2]劉本舉.生物學教學的幾個常見誤區(qū)及分析[J].生物學通報，2014（10）