能“言”善“辨”，走出学习误区
——以“中心法则”的相关复习为例

河北

近年来，高考题对学生语言表述能力的考查比重有加大的趋势。面对高考，在一轮复习中学生要学会“辨”，这个“辨”是指能把易混的、相似的概念及生理过程区分开；还要学会“言”，所谓“言”是指能用恰当的、准确的生物学专业术语把这些概念及生理过程描述清楚。

中心法则包括DNA复制、转录、翻译、RNA复制、逆转录等过程，这5个过程都遵循碱基互补配对原则，但碱基互补配对原则又有一些差别，例如A—T互补与A—U互补的差别。下面笔者从几个方面来帮助学生分辨这些知识，并能用生物学专业术语准确地表述出来。

1. 对中心法则的解读

1.1 不同生物类型遵循的“中心法则”具有差异，碱基互补配对原则也存在细微差异，需要根据题目的具体情境进行取舍

具有细胞结构的生物和以DNA为遗传物质的病毒，应适用图1所示的中心法则，碱基互补配对方式有：A—T、T—A、C—G、G—C、A—U、U—A。以RNA为遗传物质的非逆转录病毒，应适用图2所示的中心法则，碱基互补配对方式有：A—U、C—G、G—C、U—A，如烟草花叶病毒。以RNA为遗传物质的逆转录病毒，应适用图3所示的中心法则，碱基互补配对方式有：U—A、C—G、G—C、A—T、T—A、A—U，如HIV。

图1

图2

图3

1.2 避免以偏概全，不能以真核生物细胞核内遗传信息传递、表达实例代替全部情况，而需从不同生物遗传物质的复制、转录和翻译角度逐一分析

第一，认清DNA分子复制的时间和场所。DNA分子复制发生的时间是细胞分裂间期和DNA病毒繁殖时，其中的细胞分裂并非仅指减数分裂和有丝分裂，无丝分裂、原核细胞的二分裂也在分裂前进行DNA分子复制。DNA分子复制的场所并非只发生在细胞核中，在叶绿体、线粒体、拟核和质粒等处也可发生。

第二，认清不同生物体内转录和翻译的差异。原核生物中转录和翻译与真核生物中转录和翻译存在着差异，其中原核生物由于没有核膜包被的细胞核，可以边转录边翻译；真核生物核内基因的表达先在细胞核内转录得到mRNA分子，mRNA携带遗传信息通过核孔进入细胞质，然后才能与核糖体结合进行翻译。真核生物细胞内DNA转录成RNA的场所，不仅有细胞核，还有线粒体和叶绿体，线粒体和叶绿体属于半自主性细胞器，含有DNA分子，能指导蛋白质的合成。原核生物具有拟核，没有核膜，其拟核DNA分子上基因的转录在细胞质中进行。所有病毒的遗传物质复制、转录和翻译都发生在宿主细胞内，而不是在病毒体内。

就生物个体而言，转录可发生在个体生长发育的任何时期。但从细胞周期角度分析，转录发生在细胞分裂间期，细胞分裂期染色质高度螺旋化形成染色体，因此基因不能转录。转录的产物有tRNA、rRNA、mRNA，但只有mRNA携带遗传信息。三种RNA分子都参与翻译过程，但作用不同，tRNA上有很多碱基（核苷酸），并非只有3个碱基（核苷酸），只是其底环中有3个碱基（核苷酸）构成反密码子。

【例1】（2018年4月，浙江选考卷，第25题）miRNA是一种小分子RNA，某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质（W蛋白）的合成。某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如图4，下列叙述正确的是（ ）

A. miRNA基因转录时，RNA聚合酶与该基因的起始密码相结合

图4

B. W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后，进入细胞质用于翻译

C. miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A与T、C与G配对

D. miRNA抑制W蛋白的合成是通过双链结构的miRNA直接与W基因mRNA结合所致

【解析】miRNA基因转录时，RNA聚合酶与该基因前段的启动子相结合，A项错误；真核细胞内W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后，进入细胞质用于翻译，B项正确；miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A—U、C—G、U—A、G—C配对，C项错误；miRNA抑制W蛋白的合成，是通过单链结构的miRNA与蛋白质结合形成的“miRNA蛋白质复合物”，该复合物直接与W基因的mRNA结合所致，D项错误。

【答案】B

2. 关于DNA分子解旋的具体情境分析

DNA分子复制时需要解旋，此时的解旋过程需要用专门的DNA解旋酶催化。转录时DNA分子需要部分解旋。原核细胞的转录过程中，RNA聚合酶具有识别启动子，并兼具解旋酶的作用，使被转录的部分DNA双链解开螺旋，模板链得以暴露；真核细胞中转录更复杂一些，解旋时RNA聚合酶需要一些转录因子的帮助才能使被转录的部分DNA双链解开螺旋，模板链得以暴露，因此转录时发生的解旋不应简单地认为是DNA解旋酶催化。

【例2】（2018年，河北省卢龙一中4月高三月考）如图5为某生物细胞内的某个生理过程，据图分析下列叙述错误的是 （ ）

图5

A.该过程涉及氢键的断裂和形成、磷酸二酯键的形成

B.在RNA聚合酶作用下DNA分子双螺旋解开

C.一条mRNA分子上可结合多个核糖体，共同翻译合成一条肽链

D.该过程可能发生在原核细胞中

【解析】分析图5可知，该图所示既有转录过程，又有翻译过程。DNA解旋过程涉及氢键的断裂，转录过程RNA与模板链互补，涉及氢键的形成，以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程中涉及磷酸二酯键的形成，A项正确；在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开，并以其中的一条链为模板进行转录，B项正确；一条mRNA分子上可先后结合多个核糖体，翻译可以得到多条相同的肽链，共同翻译合成一条肽链是错误的，C项错误；该题图显示的肽链的合成过程是边转录边翻译，可以是原核细胞内拟核DNA的转录、翻译过程，D项正确。

【答案】C

3. 关于翻译过程中的核糖体移动方向分析

图6中箭头表示核糖体沿着mRNA分子移动的方向，如果图中未标示核糖体移动方向，可根据tRNA分子判断，tRNA携带氨基酸的一侧为3'端（图中左侧），所以与之互补的mRNA分子方向相反，mRNA分子图中左侧为5'端，右侧为3'端，核糖体沿着mRNA分子移动的方向永远是由5'端到3'端，所以可判断核糖体由左向右移动。

图6

图7

图7表示一条mRNA分子上结合有多个核糖体，同时进行多条多肽链的合成，但合成的多肽链氨基酸排列顺序是相同的，图中的箭头表示核糖体沿着mRNA分子移动的方向是由左向右；如果图中未标示核糖体移动方向，则可根据已经合成肽链的长短来判断核糖体的移动方向，肽链合成得短的是新结合上去的，肽链合成得长的，是较早结合上去的，显然核糖体沿着mRNA分子移动的方向是由左向右。那么mRNA分子的左侧为5'端，右侧为3'端。

【例3】（2016届，宁夏银川一中高三月考）图8表示某真核细胞中遗传信息传递的部分过程，图甲过程发生在细胞核中，图乙过程发生在细胞质中，请据图回答：（［ ］中填数字，_____上填名称）

4. 关于DNA分子结构及RNA分子结构模型的制作

DNA分子具有规则的双螺旋结构，tRNA分子具有特定的“三叶草结构”，让学生亲自动手制作模型，在体验中掌握知识。图9是学生制作的DNA分子平面结构，重点体现了DNA两条链的互补关系及碱基对之间氢键的条数， 图10是学生制作的“DNA右手螺旋”模型（注：模型中用不同颜色的线分别表示DNA的两条链）；图11是学生制作的tRNA分子结构模型，重点体现了其与氨基酸的结合位点及反密码子的特点。图12是学生制作的翻译过程的模型。

图8

图9 DNA分子平面结构模型

（1）图甲所示为______过程，在［ ］ 催化作用下完成；图乙所示为______过程。

（2）图甲中的④______形成后，需通过______（填结构）才能进入细胞质到达细胞器⑤______。

（3）完成图乙所示过程，还需搬运氨基酸的“搬运工”参与，这里的“搬运工”是指______，该物质一端的三个碱基称为______，可以与④物质上的三个相邻碱基互补配对。

（4）图甲和图乙所涉及的过程中发生方向为______，______。（用箭头← →表示）

【解析】（1）图甲中DNA解旋后以其中一条链为模板形成RNA（④上含有U碱基）的过程即转录，该过程需要RNA聚合酶的催化；图乙为多聚核糖体即翻译过程；（2）图甲中的④为mRNA，形成后穿过核孔进入细胞质，与核糖体结合作为模板合成蛋白质；（3）搬运氨基酸的“搬运工”是tRNA，tRNA一端有三个碱基叫反密码子，可以与mRNA上的密码子碱基互补配对，从而决定携带某种氨基酸；甲图通过④的右侧已经从模板上脱离下来判断，④的右侧为转录的起始点，可以判断转录方向是从右向左，图乙中通过⑥的长短可以判断左侧的核糖体最先结合到mRNA上，右侧的核糖体刚刚结合到mRNA上，因此翻译的方向是从右向左。

【答案】（1）转录 ①RNA聚合酶 翻译

（2）mRNA 核孔 核糖体

（3）tRNA 反密码子

（4）← ←

图10 “DNA右手螺旋”模型

图11 tRNA分子结构模型

图12 翻译过程的模型

【例4】（2016年，上海卷，第28题）在DNA分子模型的搭建实验中，若仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基（A有6个）的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为 （ ）

A.58 B.78 C.82 D.88

【解析】10对碱基的DNA双链片段，共含有20个脱氧核苷酸，构成一个脱氧核苷酸需要2个订书钉，20个脱氧核苷酸总共需要40个订书钉；一条DNA单链上10个脱氧核苷酸需要9个订书钉连接成一条单链，两条链共需要18个订书钉；A—T之间2条氢键，C—G之间3条氢键，双链间的氢键数共有6×2 + 4×3=24，总共需要订书钉40 + 18 + 24=82。本题要求学生熟悉DNA的三种组成成分脱氧核糖、磷酸、含氮碱基之间的连接方式，基本组成单位脱氧核苷酸之间如何连接，双链之间的连接方式如何，学生只有亲自动手做过模型才会理清其中的每条信息，题目中两条关键已知信息，一是“含10对碱基”，二是“A有6个”，信息转换量较大，学生易在某一环节出错导致结果错误。

【答案】C

5. 从“教”与“学”实践中而来的反思

第一，从高考题和模拟题目的考查角度分析，学生的读图能力还需进一步训练，如例1，学生从图4中可知miRNA经过加工折叠，再与蛋白质结合成“miRNA蛋白质复合物”，图中还显示这种复合物抑制了W基因的翻译过程是通过与W基因mRNA结合实现的。从以上信息提取miRNA抑制W蛋白合成原理这一关键信息。

第二，学生易出现概念上的以偏概全，认为只有mRNA是DNA转录产物，其实DNA转录的产物还包括tRNA和rRNA。例1中，学生会因对“启动子”与“起始密码”两个概念区分不清，造成判断错误；W基因的mRNA在细胞核内经转录形成后在细胞核内经过加工，需要学生根据图示去推测。

第三，学生要学会动手制作模型，体验DNA、RNA分子结构模型的制作和复制、转录、翻译等过程的模拟，才能达到“辨”和 “言”的融合。如例3中对相应过程的方向判断，例4中对有关数据的判断和计算。