蛋白质合成过程中基因的控制指导作用研究

陈子墨

摘 要：基因是具有遗传效应的DNA片段，基因通过指导蛋白质的合成直接或间接的体现其遗传效应，其性状是通过蛋白质体现的，因此基因的控制和指导作用对蛋白质的合成起关键作用。本文通过对基因的涵义阐述，分析了遗传信息转录和翻译的过程，明确了基因在这些过程中的重要作用和意义。

关键词：蛋白质 蛋白质合成 基因

生物的性状时通过基因来表达的，基因表达模型主要有两个部分构成，分别是DNA转录mRNA和遗传信息的翻译。在基因的表达过程模型中，会将遗传信息转录到mRNA，然后tRNA與特定的氨基酸配对，结合生成蛋白质。在这个过程中，基因的作用是不可忽视的，没有基因的控制，蛋白质的合成就无从谈起，也不会进行。

一、基因的概述

1.基因的解释

在高中生物中，关于基因的定义如下：基因是具有遗传效应的DNA片段。所以说，基因是高中生物的核心知识，在遗传学中知识体系中处于关键地位。基因的本质是体现遗传物质的结构。基因在生物染色体上呈现出线性的独特排列方式，隐含着独有的遗传信息。我们通常所说的DNA分子，其实也就是若干个基因组合在一起而形成的。基因的基本单位是脱氧核苷酸，其排列顺序的特殊性决定了生物性状的特定性。

2.基因的特点

基因最显著的特点就是精准复制，这也是遗传物质的共性。基因具有存储遗传信息的巨大潜力，其稳定的结构能保证在遗传过程中保留生物的基本性状。

基因也具有异变的可能。在特定的环境条件干预下，基因可能发生半保留式的机理复制，也就无能精准指导蛋白质的合成，进而生成正确的蛋白质。

3.基因的功能

基因可以控制生物形状、结构和功能。在生物繁衍和培育的过程中，DNA的复制可以将遗传特征传递下去，保持个体发育过程中可以将遗传信息表达出来。每一个遗传性状是独一无二的，而DNA的数量是有限的。所以每个DNA分子上都有多种遗传性状。每个遗传性状都占据了DNA分子的一部分片段，在这个功能区内，可以分别完成对生物不同性状的控制和遗传信息的复制。每一个功能片段，都是一个独立基因的控制作用体现。

二、蛋白质合成

1.蛋白质合成

蛋白质合成是基因表达模型的第二步，就是将遗传信息合成具有特殊功能的蛋白质的过程，也是改变信使核苷酸的碱基排列顺序，使其转变为氨基酸排列顺序的过程。

2.蛋白质的合成

在合成多肽链之前，氨基酸要被活化，活化后的氨基酸参与肽链合成的起始，并逐渐进行进位、转肽、移位，多肽链逐步延长。之后经过肽链终止和释放、以及在生物调控在加工修饰，将蛋白质靶向输送到各功能场所。

3.蛋白质合成模板

依靠于遗传密码，蛋白质完成了翻译遗传信息的合成模板构建。遗传密码具有方向性、连续性、简并性、通用性、摆动性的特点。密码子及其碱基都是连续排列且具有方向性的，每种密码子对应一个终止信息，不能重复翻译。

三、基因在蛋白质合成中的控制指导作用

1.基因在蛋白质合成中的信息指导传递

从存在场所看，基因存在于细胞核中，蛋白质存在于核糖体上，也就是细胞质上。基因不可能直接出来作用于核糖体上传递信息。中间就需要一个媒介去承载和传递遗传信息，这个媒介就是mRNA。在细胞核内，DNA链作为模板，RNA聚合酶与转录因子配对合成新的mRNA，这就是碱基配对将遗传信息转录的过程。

在指导蛋白质合成的过程之中，基因的转录氛围起始、延伸、终止三个过程。在转录因子的作用下，模板DNA的双链解旋开来形成单链，碱基互补配对启动转录过程，并不断从3端到5端向后延伸移动，当转录终止后，RNA聚合酶从DNA模板上脱离开来，DNA重新恢复双螺旋结构，新的mRNA形成并录入需要表达的遗传信息。

2.基因在蛋白质合成中的翻译控制

蛋白质的合成就是氨基酸的序列排序，也就是把mRNA中的碱基序列按照基因的信息表达翻译过来。整个翻译过程中，是受基因的间接控制的。在核糖体上进行翻译过程即蛋白质的合成过程。在过程中，mRNA上的遗传信息被翻译成密码子，然后和tRNA上的反密码子互补配对，结合生成不同序列、特定功能的多肽链。

（1）核糖体的功能区位作用

在核糖体内，tRNA有三个唯一识别的结合位点，两个专一识别的活性部位。氨酰基位点，又称A位。主要负责接受氨酰——tRNA。与之相邻的是P位，是肽酰基位点。tRNA空载时负责释放和接受的位点是E位。催化氨基和肽链之间形成肽键并延伸的是转肽酶T位。把肽链从P位转向A位的是G位，又称移位酶位。

（2）对tRNA的指导翻译作用

tRNA为倒L形的三维结构。在链的一段存在三个碱基，也就是统称的反密码子，另外一端是复合物氨基酸。在蛋白质合成过程中，反密码子可以高度识别密码子，配对后将其携带的高度专一的氨基酸运转到核糖体上，最终合成肽链，生成蛋白质。虽然tRNA有很多，但是每一种tRNA运转的氨基酸都是唯一的。具体作用和过程如下：

mRNA进入细胞质同核糖体结合后，tRNA的反密码子识别mRNA的ACG后，自动互补并进入功能P位。一次可以有两个密码子进入核糖体内。

第二个进入核糖体的mRNA进入A位，进行碱基互补结合。在G位移位酶的作用下，P位的氨基酸被移到前面。同时在T位转肽酶的作用下，新的二肽tRNA形成。核糖体不断的沿着mRNA向前延伸，在P位，空载状态下的tRNA被E位点所接受，然后将其转移出核糖体。与此同时，新的tRNA进入核糖体P位，新生成的二肽tRNA再次向前移动至A位，又有新的三肽生产。如此不断的往复向前，最终使mRNA对应的遗传信息，逐步转变为相应的氨基酸排列。

UGA、UAG、UAA是mRNA的终止密码，当它们出现时，预示着肽链合成的终止，也就不会有tRNA转运氨基酸进入核糖体内。在终止密码的抑制作用下，新生成的多肽链被水解后释放出核糖体。经过这样不断的循环，基因中的遗传信息不断被翻译成具有特定生物活性的蛋白质。

总而言之，基因对蛋白质的合成起指导调控的作用。正是因为有了蛋白质才能体现出生物的性状，正是因为有了基因的指导调控作用，才能实现生物基因的表达。对于蛋白质合成过程中基因的角色地位的分析研究，不仅仅能系统的加深对高中生物核心知识的掌握，帮助树立正确的解题思想，而且可以有效衔接各章节知识、做到点面结合，构建完善的知识体系，有效提升学习效率和质量。