DSE 生物｜基因表达与蛋白质合成备课指引（导师用）｜转录翻译流程、密码子计算与四个常见错误

2026-11-05

学生多数背得出“DNA 之后系 RNA 之后系蛋白质”，但一问“900 个碱基的 mRNA 有几个氨基酸”就乱除，又把“基因突变一定会换氨基酸”当定律。这一堂用一条先转录、后剪接的实际序列，把转录、加工、翻译与突变的后果逐格算清。

本堂目标　学生能够：①由 DNA 模板链写出 mRNA（A 配 U、T 配 A），并讲出转录在细胞核内进行、DNA 聚合酶与 RNA 聚合酶的分工；②把 1200 个碱基的前体 mRNA 剪去 300 个内含子后，换算成 900 个碱基、300 个密码子、299 个氨基酸与 298 个肽键，并解释为何要扣掉终止密码子；③分辨 silent、missense、nonsense 与 frameshift 四类突变，讲出哪一类几乎一定令蛋白质失去功能。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
DNA 结构与碱基配对	A 同 T 之间有几多条氢键？G 同 C 呢？	A-T 两条、G-C 三条，配对规则背得熟
中心法则	遗传信息由边种分子传去边种分子？	DNA 转录成 RNA、RNA 翻译成蛋白质，次序不出错
细胞器分工	核糖体在哪里？由什么组成？	游离或附在粗糙内质网，由 rRNA 与蛋白质组成

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–6 分钟	先备快检	抽问氢键数目、中心法则次序、核糖体位置	口头答，答错的写在黑板角落
6–22 分钟	第一幕：转录	示范由模板链写 mRNA，强调 U 取代 T	逐个碱基填写，互相核对
22–36 分钟	第二幕：RNA 加工与翻译	剪去 300 个内含子，再逐个密码子读	数密码子、数氨基酸、数肽键
36–48 分钟	第三幕：突变	代入、缺失、插入三种改动逐个试	讲出每种改动对蛋白质的后果
48–56 分钟	题型演练	四类计算题各做一题，计时	独立完成，交换批改
56–60 分钟	离场检查	收回三题，即场对答案	闭书作答

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：第一幕：转录是把 DNA 抄成 RNA，不是复制 DNA

先在黑板画一段模板链 TAC GGA TTC，叫学生写出 mRNA。八成会写出 ATG CCT AAG，因为把 DNA 复制的规则搬了过来。即刻纠正：RNA 用尿嘧啶取代胸腺嘧啶，所以 A 对的是 U，不是 T；而 T 对的是 A。
第二个要讲清的是“模板链”三个字。DNA 有两条链，只有模板链会被读，另一条叫编码链，它的序列与 mRNA 相似（只是 T 换成 U）。用一条链示范两次：读错链，整段 mRNA 就完全相反，蛋白质一定错。
第三点是位置与酵素：转录在细胞核内进行，由 RNA 聚合酶负责，它解开双螺旋、接上互补的核糖核苷酸，速率大约每秒 40 个核苷酸，所以一条 900 个碱基的 mRNA 约需 22.5 秒完成。常见误解框：转录不是“把整条染色体抄一次”，只有需要表达的那个基因会被抄。

要求学生复述：RNA 用 U 不用 T，只读模板链，转录在细胞核内由 RNA 聚合酶做。

第二幕：第二幕：先剪接，再三个碱基一组去读

把前体 mRNA 写成 1,200 个碱基，其中 300 个是内含子。学生第一反应是“1,200 除以 3”，要他们先剪：1200 减 300 得 900 个碱基的成熟 mRNA，内含子不参与翻译，这个“剪”的动作在细胞核内完成，之后 mRNA 才经核孔出去。
再除：900 除以 3 得 300 个密码子。关键一步是扣终止密码子——终止密码子不编码氨基酸，只叫核糖体停止，所以氨基酸数是 300 减 1 等于 299；肽键数是氨基酸数减 1，等于 298。三个数字要一齐写在黑板，让学生看见“碱基、密码子、氨基酸、肽键”是四个不同的量。
顺手讲密码子的规模：4 个碱基的三位组合共 64 种，其中 3 种是终止信号，约占 4.69%；氨基酸只有 20 种，所以多个密码子对应同一种氨基酸，叫简并性。AUG 既是起始密码子又编码甲硫氨酸，这个双重身份必考。
常见误解框：把“密码子”与“反密码子”调转。密码子在 mRNA，反密码子在 tRNA，两者互补。

要求学生复述：先剪内含子，三个碱基一个密码子，扣掉终止密码子才是氨基酸数。

第三幕：第三幕：突变不一定换氨基酸，但框移几乎一定毁掉蛋白质

把四类突变并成一张对照：silent（沉默）换了碱基但氨基酸不变，因为密码子有简并性；missense（错义）换了一个氨基酸，蛋白质可能仍部分有效，例如血红蛋白的镰刀型突变；nonsense（无义）把一个氨基酸密码子变成终止密码子，蛋白质被截短；frameshift（框移）由插入或缺失非三的倍数个碱基造成，之后所有密码子全部读错。
用具体例子操作：模板链对应的密码子由 GGU（甘氨酸）改成 GAU（天门冬氨酸），是 substitution 造成的 missense；若插入一个 A，由插入点起整段序列移位，这才是 frameshift。强调框移为何最严重：不是改一个字，而是由那一点开始全部改，通常很快遇到终止密码子，蛋白质短且无功能。
收尾问一句“点解 silent 突变都算突变？”答案是 DNA 序列真的变了，只是表现型看不到，这种突变仍可遗传，也是基因多样性的来源。这条问题能分辨学生是背答案还是理解。

要求学生复述：沉默不改氨基酸、错义改一个、无义变终止、框移由那一点起全错。

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
转录写序列	模板链 TAC GGA TTC，写出 mRNA	① 逐个碱基配对 ② A 配 U、T 配 A ③ 由 5′ 到 3′ 顺序写	AUG CCU AAG
碱基换算	1200 个碱基、300 个内含子，求氨基酸数	① 剪内含子 ② 除以三 ③ 扣终止密码子	900 个碱基、300 个密码子、299 个氨基酸
突变分类	GGU 变成 GAU 属哪一类	① 比对前后密码子 ② 看氨基酸有无改变 ③ 判定类别	missense，换了一个氨基酸
框移推算	在第三个碱基后插入一个 A	① 由插入点重新分组 ② 逐组查表 ③ 找第一个终止密码子	由插入点起全部密码子改变，肽链提早结束

合理性检查（一定要教）：答完先问“合理吗”：氨基酸数一定少过密码子数（299 对 300），因为要扣终止密码子；肽键数一定少过氨基酸数（298 对 299），因为 n 个氨基酸连成 n 减 1 条键。若学生算出氨基酸多过密码子，就是忘了除以三；若肽键等于氨基酸，就是漏了减一。另做一个量级检查：64 种密码子对 20 种氨基酸，平均每个氨基酸约有三个密码子，若学生答“64 种氨基酸”就是把密码子数当成氨基酸种类数。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
前体 mRNA 有 1200 个碱基，内含子占 300 个，求成熟 mRNA 的碱基数、密码子数与氨基酸数。	900 个碱基、300 个密码子、299 个氨基酸	有无先剪内含子、有无扣终止密码子
模板链为 TAC GGG CCA，写出 mRNA 与对应的三个氨基酸（GGG 为甘氨酸、CCA 为脯氨酸）。	AUG CCC GGU，即甲硫氨酸、脯氨酸、甘氨酸	A 有无正确配成 U
若第 6 个碱基由 G 变成 A，mRNA 由 CCC 变成 CCA，氨基酸是否改变？	不变，两者都是脯氨酸，属 silent 突变	有无用简并性解释而不是猜

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
把 RNA 也写 T	mRNA 写成 ATG CCT AAG	RNA 用 U 不用 T，见到 T 就即刻圈起他。
忘记剪内含子	直接用 1200 除以 3 得 400 个密码子	内含子不会出去细胞质，要先剪走，用成熟 mRNA 的数去计。
氨基酸数等于密码子数	答 300 个氨基酸	最后一组系终止密码子，不编码氨基酸，所以要减一。
所有突变都当有害	答“任何突变都会令蛋白质失效”	沉默突变不改氨基酸，错义有时仍保留部分功能，讲清楚程度。

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

本章重做　重做练习三题（第 1–4 题），每题写出碱基、密码子、氨基酸三个数字
生物科章节索引　拣“遗传与分子生物”一章，做卷内第 3 题并画出转录与翻译的流程图
自制密码子表　由 64 个密码子中标出 3 个终止密码子与 AUG，写出各自的用途

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
mRNA 中哪个碱基取代了 DNA 的 T	尿嘧啶 U	答 T 即重讲第一幕
300 个密码子有几个氨基酸	299 个	答 300 即重讲第二幕
哪类突变由非三倍数的插入造成	框移突变	答错即重讲第三幕

09　导师常问

为何要分前体 mRNA 与成熟 mRNA？

真核细胞的基因含内含子，转录出来的前体 mRNA 要先剪接，才能出核并翻译。

一个氨基酸可以有几个密码子？

最多六个，这种简并性令部分碱基改变不会影响氨基酸。

原核细胞也有剪接吗？

一般没有内含子，转录与翻译几乎同时进行，所以 mRNA 寿命很短。

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