DNA教学常见误区分析

陈霞丽

【摘 要】DNA复制和基因表达是高中生物教学的难点章节，也是生物遗传和基因变异教学的理论基础，深刻理解和运用DNA知识是学生联系生物学习的宏观世界与微观世界的桥梁。从日常DNA复制章节的教学出发，可以发现学生在知识点理解上存在众多误区，虽说教材已经采用模型化的DNA结构教学，但仍需对理解误区进行系统阐述。

【关键词】DNA复制；理解误区；纠正

DNA分子及基因知识均属于微观世界的研究范畴，具有抽象性、复杂性的特点。从教材内容可以发现，其中对DNA复制过程的阐述过于简单，仅仅是按照复制、转录和翻译的过程来描述，缺乏对DNA复制过程的关键要素分析，如原料、能量来源、催化剂等。本文通过对DNA知识的文献查阅，对DNA复制过程的常见误区展开分析。

一、DNA复制原料误区

很多教师常常会这样告诉学生们：DNA复制的直接是4种脱氧核苷酸。其实这样的说法是不正确的，从图1中的DNA分子复制过程示意图可以看出，在DNA复制过程中，上述4种脱氧核苷酸首先转化成脱氧核苷三磷酸，然后转化产物直接参与DNA复制过程，是DNA复制的直接原料。从微观角度，DNA复制过程首先是由脱氧核苷酸转化后的产物脱氧核苷三磷酸的引物链末端3′-OH与另外的脱氧核苷三磷酸5′—磷酸相连，连接时会产生磷酸二酯键，同时释放出两个磷酸，分离出焦磷酸（PPi）。也就是说，虽然4种脱氧核苷酸是组成DNA分子的基本单位，但却并不是DNA复制过程的直接原料。因为在DNA复制过程发生聚合反应，需要消耗能量，唯有脱氧核苷酸转化成脱氧核苷三磷酸时，才能够为DNA复制过程提供必要的反应能量。

二、DNA双链理解误区

众所周知，DNA分子是双螺旋结构，在DNA分子复制的过程中，苏教版教材中给出了复制过程示意图。但从图中的指示信息容易诱导学生认为双链合成方向是沿着5′→3′解旋时的方向。但从对DNA复制过程的深入研究可以看出，DNA聚合酶的合成总是沿着的方向。因此，不难得到DNA分子在复制过程中，两条链合成方向相反，一条沿着解旋方向、另一条与解旋方向相反。如图2所示，与解旋方向一致的子链（前导链）沿着5′→3′方向连续合成，与解旋方向相反的子链（后随链）沿着3′→5′方向间断合成的短片段合成。在DNA復制过程中，两条链均可以作为模板链用来合成子链。但在复制完成后的转录过程中，这对互补的DNA双链只有一条链可以作为合成RNA的模板链。另外一条链虽然与合成的RNA序列相同，但却不能充当模板链的功能。究其原因，由于RNA聚合酶具有识别特异性，仅仅选择转录起始位置附近的DNA序列进行识别。

三、理解误区

负责DNA的翻译工作，它可以将转录RNA中的碱基信息翻译成DNA复制过程中蛋白质合成的氨基酸信息。如图3所示，tRNA的结构常为三叶草形状，3′-ON能够与自身携带的氨基酸产生共价键。但共价键的形成需要催化酶催发，该酶对tRNA及氨基酸有着专一性。每种tRNA在专一性的酶催化作用下，合成一种特异的氨基酸，这也就tRNA是翻译的过程。在翻译时，tRNA反密码子中的三个碱基会与mRNA携带的密码子进行配对，从而确定氨基酸在蛋白质分子上的位置。由于转录RNA上携带的密码子种类为64中，且存在3个终止密码子。于是，很多学生会认为在DNA复制过程中，tRNA的种类仅仅有61种。但通过实验证明，已经得到具体结构的tRNA数量已经达到了四百多种。这是为什么呢？首先，让我们看看表1所示的密码子配对关系表。

由于tRNA和mRNA在转录、翻译的过程中，前两对密码子都是严格按照碱基配对原则进行的，第三位密码子的配对则存在差异性。tRNA反密码子的第一位碱基与mRNA密码子的第三位碱基的配对存在可变性，可能存在的变动情况如表1所示的关系。可知，除了tRNA反密码子的第一位碱基的U、G、A、C反密码子外，I反密码子对应的变数最大，可以与A、C、U这三对密码子配对，显著提高了tRNA的种类，也就导致了tRNA远不止61种这么简单。

总之，在DNA复制、转录及翻译的过程中，教材给出的解释还缺乏详细说明。虽然给出了生动、细致的图解说明，但对学生误区的讲解依然不足。本文从多年教学经验出发，对DNA知识教学章节中存在的认识误区进行了详细说明，希望可以对广大教职人员产生一定的启发。

【参考文献】

[1]胡树林.高中生物学“DNA分子复制”教学中的2点误区[J].生物学通报，2011（09）

[2]刘本举.生物学教学的几个常见误区及分析[J].生物学通报，2014（10）