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基因的表达是有方向的

(2015-11-15 11:28:16)
标签:

教育

反密码子

分类: 疑难问题的解决

基因的表达是有方向的
翻译过程示意图

试题中出现的问题:转运RNAtRNA)携带哪种氨基酸?

大家都知道,转运RNAtRNA)携带的氨基酸是由反密码子决定,但密码子是在信使RNAmRNA)上,转运RNA携带的是反密码子,反密码子和密码子是碱基互补配对的。按照理论,反密码子从携带氨基酸的一端开始读码。这个理论知识在高中不需要传授,但问题是有的试题中出现了这样的说明,有的老师也传授了这个知识,反而把基因表达问题复杂化了。

我始终认为,分子水平上的基因表达和细胞水平上的染色体行为即减数分裂是高中生物中的最难点(没有之一),经常有学生会和我说,基因表达的过程和减数分裂我始终没搞清楚过。尽管我们会使用各种辅助教学手段帮助学生理解这方面的知识点。其实,有些试题也就是有问题的,甚至是错误的,下面就是一个值得商榷的试题,至少不适用于高中生物训练。

试题:DNA 分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译成的氨基酸如下表所示。则下图所示的转运RNA tRNA)所携带的氨基酸是(注:反密码子从携带氨基酸的一端开始读码)(     

基因的表达是有方向的

A.赖氨酸         B. 丙氨酸        C. 半胱氨酸       D. 苏氨酸 

答案:D

解析:题图中所示的tRNA 中反密码子的读码方向是由右向左,即反密码子为UGC ,根据基因表达中的碱基互补配对原则,可知该tRNA 对应的密码子为ACG ,则DNA 模板链上的碱基序列为TGC 。查表,可知该tRNA 对应氨基酸为苏氨酸。

此题的答案解析是有问题的,其实,tRNA对应的密码子是GCA,因为tRNA和mRNA是反向的,即tRNA是3′端到5′端UGC,mRNA的密码子是从5′端到3′端应该是GCA,那么DNA模板链应该是CGT。所以,本人认为此题的答案B也有道理,即此tRNA携带的是丙氨酸。如果DNA链规定也应该是5′端到3′端,那么答案应该是D。造成答案有争议的原因是DNARNA链是有方向的,即3′端到5′端还是5′端到3′端。下面把有关的知识整理如下:

一、关于tRNA

tRNA -CCA-OH 3′是氨基酸的结合位点,一种氨基酸可以和2-6 tRNA 结合。如图:

基因的表达是有方向的

严格地说,反密码子是从携带氨基酸的一端开始读码,即3′端到5′端。

tRNA 的反密码环 mRNA 的密码环配对,两者方向相反。如图: 

基因的表达是有方向的 

二、转录的方向

转录时,RNA聚合酶沿DNA3′端向是5′端移行,RNA聚合酶只能在RNA3′端连接新的核苷酸,也就是说,mRNA分子是按5′端到3′端方向延长。

基因的表达是有方向的

我们说的密码子是在mRNA上,从5′端到3′端,也就说第一个碱基是5′,第三个碱基是3′端。如图所示:

基因的表达是有方向的

三、翻译的方向

在翻译过程中,在GTP和延长因子参与下,携带肽基的tRNAA位移到P位,核糖体也沿mRNA5′3′移动一个密码子的距离。这时P位上原有的空载tRNA(不携带氨基酸的tRNA)释放出来。于是下一个密码子进入A位,等待着第3个氨酰-tRNA进入。不断重复这些步骤,使肽键得以不断增长。

如图:

 基因的表达是有方向的 

综上所述,假如反密码子是UGC(3′端到5′),密码子应该是GCA(5′端到3′),DNA分子模板链应该是CGT(3′端到5′),假如DNA模板链也是从5′端到3′端,那么应该是TGC

如果要考查,此题可以修改为:

试题:DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下表:

基因的表达是有方向的

则如图所示的tRNA所携带的氨基酸是(   

 A.赖氨酸        B.丙氨酸           C.半胱氨酸           D.苏氨酸

    分析:此题的答案是B,不需要交待反密码子从携带氨基酸的一端开始读码,也不需要考虑方向,如果考虑方向,也不会去选择D,因为苏氨酸的TGC修改为了TGG

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