生物教材中的DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯只有簡(jiǎn)單的模式圖，這種微觀的遺傳信息傳遞過(guò)程我們無(wú)法辨析，對(duì)于其復(fù)雜的變化過(guò)程無(wú)法深入理解。通過(guò)對(duì)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯幾個(gè)問(wèn)題的探討，能夠進(jìn)一步理解復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的區(qū)別和聯(lián)系。

探討一 DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的具體場(chǎng)所

1.教材中解釋DNA復(fù)制主要發(fā)生在細(xì)胞核中，其次是在線粒體、葉綠體中。其實(shí)有關(guān)DNA的復(fù)制場(chǎng)所要思考注意兩個(gè)方面：第一是真核、原核細(xì)胞、病毒等生物種類不同，復(fù)制發(fā)生的場(chǎng)所不同，真核細(xì)胞DNA復(fù)制主要發(fā)生在細(xì)胞分類間期的細(xì)胞核中，其次線粒體、葉綠體的DNA也能完成復(fù)制；原核細(xì)胞DNA復(fù)制主要發(fā)生在擬核、質(zhì)粒周圍的細(xì)胞質(zhì)中，病毒主要靠寄生生活，其核酸的復(fù)制就在宿主細(xì)胞中完成。第二是DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂有關(guān)，只有分裂的細(xì)胞，在每一次分裂之前就完成DNA復(fù)制，高度分化不分裂的細(xì)胞就不會(huì)發(fā)生DNA復(fù)制。

2.轉(zhuǎn)錄發(fā)生在含有DNA的場(chǎng)所，與DNA復(fù)制不同的是，轉(zhuǎn)錄無(wú)論分裂不分裂的活細(xì)胞都會(huì)完成DNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程，因?yàn)槊總€(gè)活細(xì)胞都需要活性的蛋白質(zhì)（包括結(jié)構(gòu)蛋白、功能蛋白）。如細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA、最終翻譯的蛋白質(zhì)會(huì)對(duì)細(xì)胞中線粒體、葉綠體等細(xì)胞質(zhì)中基因的表達(dá)起到調(diào)控作用。

3.翻譯的場(chǎng)所只發(fā)生在核糖體上，核糖體幾乎存在于所有的細(xì)胞中。真核生物細(xì)胞的核糖體主要存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，線粒體和葉綠體中也有核糖體，在基因表達(dá)時(shí)，細(xì)胞質(zhì)基因表達(dá)過(guò)程中的翻譯就發(fā)生在細(xì)胞器中。原核生物細(xì)胞核糖體普遍存在于細(xì)胞質(zhì)中，故轉(zhuǎn)錄和翻譯在原核細(xì)胞中都存在于細(xì)胞質(zhì)。病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，沒(méi)有核糖體，要合成病毒的蛋白質(zhì)也就只能發(fā)生在宿主細(xì)胞的核糖體上，宿主細(xì)胞為其翻譯提供原料、能量、酶等條件。

探討二 DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的模板和方向

1.DNA復(fù)制過(guò)程中，DNA雙鏈解螺旋后，每一條鏈上所暴露出來(lái)的堿基各自與一個(gè)游離的三磷酸脫氧核糖核苷酸(dTTP、dGTP、dATP、dGTP)按堿基配對(duì)原則配對(duì)。之所以參與反應(yīng)的是三磷酸脫氧核苷酸(dNTP),是因?yàn)镈NA的聚合反應(yīng)需要能量，在DNA聚合酶的催化下，dNTP分解2個(gè)磷酸基團(tuán)，放出能量用于核苷酸順序連接而成為新鏈。DNA復(fù)制只能從5’到3’端，也就在復(fù)制過(guò)程中形成了前導(dǎo)鏈（leadingstrand）和后隨鏈（laggingstrand），后隨鏈上還有一個(gè)個(gè)的岡崎片段。DNA復(fù)制總是在5’→3’方向添加新的核苷酸，滯后鏈的半不連續(xù)復(fù)制過(guò)程雖然復(fù)雜,但它節(jié)省能量，且有利于錯(cuò)配核苷酸的校正。因此，DNA復(fù)制方向只能是由5’到3’端的方向。最終，DNA復(fù)制時(shí)一條子鏈沿解旋方向不斷合成，而另一條子鏈?zhǔn)怯砷g斷合成的短脫氧核苷酸單鏈片段連接而成，這樣就是半不連續(xù)復(fù)制。在體內(nèi)復(fù)制時(shí)，前導(dǎo)鏈的合成只需要一個(gè)RNA引物，而后隨鏈每個(gè)岡崎片段的合成均需要一個(gè)RNA引物，且引物從DNA分子模板鏈的3’結(jié)合，依次延伸。

2.轉(zhuǎn)錄時(shí)一個(gè)基因中互補(bǔ)的DNA雙鏈只有一條單鏈為模板合成RNA，因?yàn)镽NA聚合酶會(huì)特異性識(shí)別并結(jié)合位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)基因上游非編碼區(qū)中的一段特殊的DNA序列（啟動(dòng)子，是RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合并開(kāi)始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列）。該過(guò)程不需要引物，當(dāng)RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合位于基因下游非編碼區(qū)的一段DNA序列（終止子，提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列），RNA聚合酶脫離DNA模板鏈，轉(zhuǎn)錄結(jié)束。DNA分子上有很多基因，有些基因利用DNA分子的1鏈為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，有些基因利用其2鏈為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄的方向是由RNA聚合酶移動(dòng)的方向決定的，習(xí)慣上DNA序列按其轉(zhuǎn)錄的RNA鏈來(lái)書寫，沿著5’→3’方向進(jìn)行RNA的合成。

3.翻譯時(shí)真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的mRNA通過(guò)核孔進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中，原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)DNA直接轉(zhuǎn)錄形成mRNA，mRNA成為翻譯的模板。多肽鏈的合成也是由N端向C端進(jìn)行，核糖體與mRNA結(jié)合并且沿著mRNA向前移動(dòng)，編碼多肽鏈通常以AUG為起始密碼子（原核細(xì)胞中有GUG為起始密碼），所以多肽鏈的合成大多都是以甲硫氨酸作為N端的起始氨基酸（只是在翻譯后的加工過(guò)程中有些被保留，有些則是被剪切去除）。核糖體與起始氨酰-tRNA和mRNA組成起始復(fù)合物，多肽鏈進(jìn)入到延伸階段，所有的氨酰-tRNA都依次進(jìn)入到核糖體結(jié)合到相應(yīng)位點(diǎn)與密碼子配對(duì)，將酯鍵轉(zhuǎn)變?yōu)殡逆I，新生的肽鏈由N端向C端延伸，只有當(dāng)釋放因子識(shí)別并結(jié)合到終止密碼子時(shí)，多肽鏈的合成停止，即從核糖體上被水解脫離。