试分析高中生物蛋白质合成过程中基因的作用

贾凯

摘 要：蛋白质合成是指将生物的遗传信息DNA转录成mRNA，进而合成相应的蛋白质，这个过程也称为翻译，即把mRNA分子上的碱基排列顺序转变成蛋白质分子上的氨基酸排列顺序。蛋白质合成是基因表达的第二个步骤，因此基因在这个过程中起着非常重要的作用。阐述了基因的涵义和蛋白质的合成过程，对这个过程中基因的作用进行分析。

关键词：基因；蛋白质合成；高中生物

基因是控制生物性状的基本单位。基因表达过程是将遗传信息转录到mRNA上再翻译成蛋白质。在翻译过程中，tRNA与特定氨基酸結合，在核糖体处生成蛋白质。在整个蛋白质合成过程中基因是基础也起着重要的控制作用，一旦基因变异或者受损，就可能出现不能合成蛋白质或者合成错误蛋白质的情况，将会造成十分严重的后果。

一、基因的涵义

基因是带有遗传信息的DNA片段，可以分为结构基因和非结构基因。结构基因是基因中编码RNA或蛋白质的碱基序列；非结构基因是结构基因两侧的一段不编码的DNA片段，主要参与基因表达的调控。

二、基因的特点

第一，基因能准确复制，以保持生物的基本特征，它的主要复制机制是半保留复制。在蛋白质合成过程中必须要保证的是基因的准确复制，只有这样才能准确转录、准确翻译，最终生成正确的蛋白质。

第二，在繁衍后代过程中基因能够发生突变和变异，但是在正常条件下的基因变异一般不会对人体造成伤害，只在特定的环境或者条件下，比如遭受外界刺激，才会造成不利变异，致人患病[1]。

三、基因的应用

第一，生产领域。现在我们利用转基因技术生产出很多转基因食品，为作物改良提供了新方法，但也带来一些潜在风险，但是我们对基因本身进行精确的评估可以有效规避这些风险。

第二，医疗领域。有些人患有遗传病，而大部分遗传病都是由基因的突变或受损造成的，因此，科学家们一直在尝试用基因疗法进行治疗，比如基因枪技术。

四、蛋白质合成过程

就蛋白质合成来说，真核生物和原核生物之间存在很大差别，真核生物比原核生物要复杂得多。蛋白质合成大致可以分为五个阶段，分别为氨基酸的活化、多肽链合成的起始、肽链的延长、肽链的终止和释放以及蛋白质合成后的加工修饰。

五、蛋白质合成的模板

蛋白质的翻译主要依靠遗传密码，遗传密码以每三个相邻的核苷酸为一组，这三个核苷酸也被称为密码子。

遗传密码的特点包括：第一，方向性。在mRNA的排列顺序中密码子以及组成密码子的各碱基都具有方向性，翻译的方向只能是从5′端到3′端。第二，连续性。各个密码子和密码子的碱基都是连续排列的，密码子和密码子的碱基之间没有间隔，每个碱基只读一次，不重复读。第三，简并性。每个氨基酸都有二到六个密码子作为其编码，但每个密码子只对应一个氨基酸，或者对应终止氨基酸[2]。

六、基因在蛋白质合成中的作用

基因中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中核糖核苷酸或者密码子的排列顺序，进而决定了氨基酸的排列顺序，最终决定了蛋白质的结构和功能。对高中生物的教学来说，我们主要是在学生了解基因的涵义以及DNA作为遗传信息发挥作用之后，使学生能够更好地掌握基因传递遗传信息和表达遗传信息的方式。要探究基因在蛋白质合成中的作用，我们可以引入RNA作为对比。DNA为双螺旋结构，RNA为单链结构；DNA是由脱氧核苷酸组成的，RNA是由核糖核苷酸组成的；DNA的五碳糖一般为脱氧核糖，RNA的五碳糖一般为核糖等。

在蛋白质合成过程中，基因主要发挥调控作用。基因调控主要包括三方面：DNA修饰水平、RNA转录的调控、mRNA翻译过程的控制；基因调控微生物的代谢方式以适应环境的变化；基因调控多细胞生物的细胞分化、形态发生和个体发育。对于不同的生物来说，DNA控制的性状不同，但是DNA的数量往往是一定的，所以这就要求一个DNA分子可以控制多种性状，这就促使DNA分子中要划分成不同的区段，每个区段控制不同的性状。所以，基因对DNA复制、转录成mRNA、翻译成蛋白质都有一定的调控作用。

此外，蛋白质的合成过程除了受基因调控外还受性别、激素、细胞周期、生长发育、健康状况和外界环境等条件的影响。由于原核生物的mRNA寿命较短，所以原核生物的蛋白质合成速度主要取决于转录的速度。

基因在这个过程中起着非常重要的作用。本文阐述了基因的涵义和蛋白质合成的过程，对这个过程中基因的作用进行了分析。综上所述，基因能够控制生物的性状，能够指导蛋白质合成，而生物的性状又是靠蛋白质体现出来的，所以我们可以看出基因对整个蛋白质的合成过程都具有控制作用，进而实现基因的表达。

参考文献：

[1]刘朝进.概念辨析在“基因指导蛋白质的合成”复习课中的应用[J].生物学教学，2015，40（10）：11-13.

[2]刘瑞锦.“问题式导学”教学法的应用实例分析：高中生物《基因指导蛋白质的合成》教学设计分析[J].教育，2016，8（12）：161.