翻译
CIE A-Level 生物学· 第6单元:核酸与蛋白质合成· 20 分钟阅读
1. 翻译涉及的关键分子★★☆☆☆⏱ 5 min
翻译
在细胞质的核糖体上,将mRNA的核苷酸序列解码为多肽链氨基酸序列的过程。
例:
编码胰岛素的mRNA经翻译后,产生功能性胰岛素激素的前体。
翻译要顺利进行,一共需要四类核心分子:
- mRNA: 携带从DNA复制来的密码子序列,决定氨基酸的排列顺序
- tRNA: 小分子RNA,将特定氨基酸运送到核糖体,带有与mRNA密码子互补的反密码子区域
- Ribosomes: 由大小两个亚基组成的复杂分子机器,固定mRNA和tRNA的位置
- Amino acids: 用于组装多肽链的单体结构单元
一个tRNA分子的反密码子序列是3'-UAC-5',它会结合哪个mRNA密码子,携带哪种氨基酸?
- 1
记住密码子和反密码子通过互补碱基配对结合,且方向反向平行。
- 2
遵循碱基配对规则配对碱基:A与U配对,G与C配对,得到mRNA密码子:
- 3
- 4
AUG是通用起始密码子,在大多数生物中始终编码甲硫氨酸。
Exam tip:
永远记住:tRNA携带氨基酸,氨基酸是根据反密码子而不是tRNA序列本身与tRNA匹配的。
2. 翻译的起始★★☆☆☆⏱ 4 min
起始是翻译的第一个阶段,翻译复合物在mRNA周围组装,第一个tRNA结合到起始密码子上。
起始复合物
由小核糖体亚基、mRNA和起始tRNA组装完成的复合物,标志翻译开始,准备进入延伸阶段。
起始遵循保守的组装顺序,原核生物和真核生物之间存在关键差异:
原核生物和真核生物翻译起始的主要区别是什么?
- 1
首先,小核糖体亚基结合mRNA:
- 2
- 原核生物:小亚基直接结合起始密码子上游的Shine-Dalgarno核糖体结合序列
- 3
- 真核生物:小亚基先结合转录后mRNA加工中添加的5'帽
- 4
结合后,起始tRNA结合AUG起始密码子,之后两类生物的大亚基都会结合形成复合物。
Exam tip:
CIE常考原核和真核翻译起始的区别——一定要提到5'帽和Shine-Dalgarno序列。
3. 多肽链的延伸★★★☆☆⏱ 6 min
延伸是多肽链每次添加一个氨基酸不断延长的重复循环。大亚基有三个tRNA结合位点:A(氨酰位)、P(肽酰位)和E(出口位)。
新的负载tRNA(携带氨基酸)进入A位,其反密码子与A位的mRNA密码子碱基配对
新氨基酸(A位)与P位tRNA携带的生长多肽链之间形成肽键
核糖体沿mRNA移位(移动)一个密码子。P位的tRNA移动到E位并被释放,A位的tRNA移动到P位,A位空出等待下一个tRNA
循环重复直到终止密码子进入A位
一个mRNA片段序列为5'-AUGCCUAGAUGA-3',已知密码子对应关系:AUG=Met,CCU=Pro,AGA=Arg,UGA=Stop,得到的氨基酸序列是什么?
- 1
翻译始终从第一个AUG起始密码子开始,从AUG开始将mRNA拆分为不重叠的三联体密码子:
- 2
5' - AUG | CCU | AGA | UGA - 3'
- 3
按照从5'到3'的顺序,将每个密码子对应到氨基酸:
- 4
- AUG = 甲硫氨酸 (Met), 2. CCU = 脯氨酸 (Pro), 3. AGA = 精氨酸 (Arg)
- 5
UGA是终止密码子,不添加氨基酸,终止翻译。
- 6
最终氨基酸序列: Met-Pro-Arg
Exam tip:
翻译时一定要从5'端向3'端读取mRNA,且始终从第一个AUG密码子开始,即使AUG前面还有核苷酸。这是常见的出题陷阱。
4. 翻译的终止与翻译后修饰★★★☆☆⏱ 5 min
当核糖体到达A位的终止密码子时,翻译终止。和其他密码子不同,没有任何负载tRNA能识别终止密码子。
相反,一种释放因子蛋白结合到终止密码子,断裂最后一个tRNA和完成的多肽之间的键。多肽被释放,核糖体亚基从mRNA上解离,可供重复使用。
大多数多肽需要经过翻译后修饰才能具备功能。常见修饰包括去除起始甲硫氨酸、添加辅基、在分子伴侣帮助下折叠为三维结构,或与其他多肽结合形成四级结构。
为什么终止密码子不编码氨基酸?
- 1
携带氨基酸的tRNA都无法识别终止密码子。
- 2
终止密码子反而会被释放因子蛋白结合,触发翻译复合物解离。
- 3
由于没有携带氨基酸的tRNA结合终止密码子,因此不会添加氨基酸,翻译终止。
5. 常见陷阱
错误做法:
认为tRNA携带密码子而非反密码子
原因:
混淆了哪种核酸携带密码子、哪种携带反密码子
正确做法:
密码子仅存在于mRNA上;反密码子是tRNA上互补的三碱基序列
错误做法:
给多肽链添加终止密码子对应的氨基酸
原因:
学生经常忘记终止密码子不编码任何氨基酸
正确做法:
终止密码子终止翻译,不会向序列中添加任何氨基酸
错误做法:
无论第一个AUG在哪里,都从mRNA的5'端开始翻译
原因:
误解翻译只起始于起始密码子,而非第一个核苷酸
正确做法:
翻译的起始始终从第一个AUG密码子开始,即使它上游还有未翻译的核苷酸
错误做法:
声称起始时大亚基先结合mRNA
原因:
混淆起始复合物的组装顺序
正确做法:
小核糖体亚基先结合mRNA,接着是起始tRNA,最后是大亚基
错误做法:
认为翻译发生在真核生物的细胞核中
原因:
混淆真核生物中转录和翻译的位置
正确做法:
转录发生在细胞核中;翻译始终发生在细胞质或粗面内质网的核糖体上
6. 速查表
组分 | 在翻译中的核心作用 |
|---|---|
mRNA | 携带决定氨基酸顺序的密码子序列 |
tRNA | 携带特定氨基酸,带有与密码子互补的反密码子 |
小核糖体亚基 | 先结合mRNA,固定mRNA位置 |
大核糖体亚基 | 具有A/P/E tRNA结合位点,催化肽键形成 |
释放因子 | 结合终止密码子,触发翻译终止和复合物解离 |
多聚核糖体 | 一条mRNA结合多个核糖体,快速产生多条多肽 |
真题中的出现
AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。
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描述翻译过程
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tRNA在翻译中的作用
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比较转录和翻译
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下一步
翻译完成了遗传信息从DNA到蛋白质的流动,这是分子生物学中心法则的核心。理解翻译对于掌握基因表达的调控、DNA序列突变如何导致蛋白质结构和功能改变至关重要。接下来你将探索突变如何改变DNA序列及其对多肽的影响,以及原核和真核生物中基因表达如何调控。翻译也是现代生物技术应用的基础,比如重组胰岛素生产、基因编辑和重组蛋白疫苗,所有这些都依赖于控制宿主细胞中的蛋白质合成。
