DNA教學常見誤區分析

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，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復制章節的教學出發，可以發現學生在知識點理解上存在眾多誤區，雖說教材已經采用模型化的DNA結構教學，但仍需對理解誤區進行系統闡述。

【關鍵詞】DNA復制；理解誤區；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。從教材內容可以發現，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展開分析。

一、DNA復制原料誤區

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

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

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生共價鍵。但共價鍵的形成需要催化酶催發，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，已經得到具體結構的tRNA數量已經達到了四百多種。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藅RNA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，但對學生誤區的講解依然不足。本文從多年教學經驗出發，對DNA知識教學章節中存在的認識誤區進行了詳細說明，希望可以對廣大教職人員產生一定的啟發。

【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[J].生物學通報，2011（09）

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