基因的表達類試題解題方法例析

祝遠超

摘 要 舉例說明了基因表達過程的圖解、堿基數目的計算及翻譯成多肽的氨基酸序列等幾類試題的解題方法和技巧，以及解題時應注意的問題。

關鍵詞 基因的表達 試題 解題方法

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

基因的表達是遺傳學的重要內容，也是高中生物學教學的重點。因此，有關基因表達的試題倍受高考命題者的青睞。那么，高考常考的有關基因表達的試題有哪幾類，如何快速、準確地解答呢？

1 基因表達的概念和主要過程

基因表達是指結構基因在生物體內的轉錄、翻譯以及所有的加工過程。基因表達中兩個最重要的過程就是轉錄和翻譯（表1）。

2 基因表達類試題的解題方法

2.1 基因表達過程圖解類試題的解題方法

【例1】 下列有關圖1中甲、乙兩圖的敘述，正確的是（ ）

A. 甲圖表示4條肽鏈正在合成，且方向是向右

B. 乙圖表示4條肽鏈正在合成，且方向是向左

C. 甲圖中多個核糖體共同合成一條肽鏈

D. 圖中所示的轉錄和翻譯過程中堿基配對方式完全相同

解析：解此類試題的關鍵在于首先把圖看懂。甲圖表示的是一個mRNA上結合了4個核糖體，每個核糖體都各自合成1條肽鏈且4條肽鏈的氨基酸序列相同（因翻譯的模板mRNA相同），因由左向右肽鏈逐漸增長，故核糖體的移動方向向右，即翻譯的方向向右；乙圖表示正在進行轉錄和翻譯，以同一條DNA模板鏈轉錄出4個mRNA，且RNA聚合酶的移動方向向左，每個mRNA上都結合了多個核糖體，翻譯的情形與甲圖相同。由表1可知，轉錄和翻譯過程中堿基的配對方式并不完全相同。

答案：A。

點撥：（1） 甲圖所示的過程在原核生物和真核生物中均可進行，而乙圖所示的過程只能發生在原核生物中，這是因為在原核生物中，轉錄和翻譯幾乎同時進行，即可邊轉錄邊翻譯，而真核生物轉錄完成了以后才能進行翻譯；（2） 轉錄和翻譯的方向可分別根據mRNA和肽鏈長度的變化規律來判斷。

思維警示：① 解題時，學生很容易把乙圖的核糖體當成氨基酸，把結合多個核糖體的mRNA當成肽鏈；② 結合在mRNA上的每個核糖體都各自合成1條肽鏈，而非共同合成1條肽鏈；③ 翻譯時核糖體沿mRNA移動，而非mRNA在核糖體上移動。

針對性訓練1：如圖2所示為某生物體內多聚核糖體合成肽鏈的過程，有關該過程的說法正確的是

（ ）

A. 該圖表示翻譯的過程，圖中核糖體從左向右移動

B. 多聚核糖體合成的多條肽鏈在氨基酸排列順序上互不相同

C. 該圖所示的過程在原核生物和真核生物體內均可進行

D. 細胞中核糖體越多，合成一條肽鏈所需時間越短

參考答案：C。

2.2 求翻譯成多肽的氨基酸序列類試題的解題方法

【例2】 已知下列密碼子及其對應的氨基酸：AUG——甲硫氨酸，起始密碼子；GUG——纈氨酸，起始密碼子；UUA、UGA、UAG——終止密碼子；UUG、CUU——亮氨酸；AAC、AAU——天冬酰氨；GAA——谷氨酸；UGU——半胱氨酸；ACC、ACA——蘇氨酸。某原核生物基因編碼區一條鏈的堿基序列為……AATGAACTTGAATTGATGT……，若以其互補鏈為模板合成一個小分子多肽，則組成此多肽的氨基酸的數目和種類依次為（ ）

A. 6、4 B. 4、3

C. 4、4 D. 5、3

解析：因該鏈“……AATGAACTTGAATTGATGT……”和以其互補鏈為模板合成的mRNA均可與其互補鏈互補配對，故只需將該鏈中的“T”替換成“U”（因DNA中含“T”不含“U”，RNA則相反）就可得出mRNA的堿基序列：……AAUGAACUUGAAUU GAUGU……，然后從前3個堿基開始依次向右找出起始密碼子AUG或GUG（因翻譯必須從起始密碼子開始），進而可得mRNA上的密碼子依次為AUG、AAC、UUG、AAU、UGA（終止密碼子），再結合題干中信息可得出最終合成多肽的氨基酸序列為——甲硫氨酸-天冬酰氨-亮氨酸-天冬酰氨——。

答案：B。

點撥：解此類試題時要靈活運用相關鏈間的關系以快速得出有關鏈的堿基序列，從而提高解題速度。

思維警示：① 翻譯時須從起始密碼子開始，至終止密碼子結束，且終止密碼子不決定氨基酸，起始密碼子以前及終止密碼子以后的堿基均無效；② 找到起始密碼子的方法是依次看mRNA上3個相鄰的堿基，若將mRNA上的堿基從左向右依次編號為1、2、3、4、5……，則依次看“1、2、3”，“2、3、4”，“3、4、5”……直到找出起始密碼子為止，而不是像“1、2、3”，“4、5、6”……這樣尋找；③密碼子的閱讀方式為非重疊閱讀，如例2：“2、3、4”（AUG）為第一個密碼子，“5、6、7”（AAC）為第二個密碼子，依次類推即可。

針對性訓練2：已知下列密碼子及其對應的氨基酸：AUG——甲硫氨酸，起始密碼子；GUG——纈氨酸，起始密碼子；UUA、UGA、UAG——終止密碼子；CGA、CGG——精氨酸；UUC、UUU——苯丙氨酸；AUA、AUC——異亮氨酸；UCU、UCA——絲氨酸；UGU——半胱氨酸；ACC、ACA——蘇氨酸。某原核生物基因編碼區中一條鏈的堿基序列為……CGATGACACGGATCTTCTCTTGATCT……，若以其互補鏈為模板合成一個小分子多肽，則組成此多肽的氨基酸的數目和種類依次為（ ）

A. 6、5 B. 5、4

C. 5、5 D. 6、6

參考答案：D。

2.3 基因表達過程中堿基數目計算類試題的解題方法

【例3】 已知一段mRNA含有30個堿基，其中A和G共12個，轉錄該段mRNA的DNA模板鏈中應共有A和G的個數為（ ）

A. 12 B. 24 C. 18 D. 30

解析：基因表達過程中有如下關系式：DNA（或基因）中的堿基數∶mRNA中的堿基數∶蛋白質中的氨基酸數=6∶3∶1，由此可得轉錄該段mRNA的DNA中共有堿基30×2=60個，由雙鏈DNA中A=T、G=C可得A、G之和占DNA堿基總數的一半，故所求堿基個數為60×1/2=30個。

答案：D。

點撥：解此類試題的技巧在于靈活運用基因表達過程中的相關關系式解題。

針對性訓練3：已知一段mRNA含有50個堿基，其中C和T共22個，轉錄該段mRNA的DNA模板鏈中應共有C和T的個數為（ ）

A. 32 B.50 C. 56 D. 60

參考答案：B。

總之，高考常考的有關基因表達的試題題型較多，如基因表達過程的圖解類、求翻譯成多肽的氨基酸序列類及堿基數目計算類等。只有掌握了相應題型的解題方法和技巧，方可立于不敗之地。