备课素材：转录和翻译的过程-高一下学期生物人教版必修2

转录和翻译的过程（一）转录过程1.转录起始基因的转录是由RNA聚合酶催化进行的。基因的上游具有结合RNA聚合酶的区域，叫作启动子。启动子是一段具有特定序列的DNA，具有和RNA聚合酶特异性结合的位点，决定了基因转录的起始位点。RNA聚合酶与启动子结合后，在特定区域将DNA双螺旋两条链之间的氢键断开，使DNA解旋，形成单链区，以非编码链为模板合成RNA互补链的过程就开始了。2.转录延长转录的延长是以首位核苷酸的3′-OH为基础逐个加入NTP，形成磷酸二酯键，使RNA逐步从5′向3′端延伸的过程。在原核生物中，因为没有核膜的分隔，转录未完成即已开始翻译，而且在同一个DNA模板上同时进行多个转录过程。电镜下看到的羽毛状图形和羽毛上的小黑点（多聚核糖体），是转录和翻译高效率的直观表现。3.转录终止转录的终止在原核生物分为依赖Rho因子与非依赖Rho因子两类。在依赖Rho因子的生物类型中，因为Rho因子有ATP酶和解旋酶两种活性，能结合在转录产物的3′末端区并使转录停顿产物RNA脱离DNA模板，所以可以终止转录。对于非依赖Rho因子的转录终止，其RNA产物的3′端往往形成茎环结构，其后又有一串寡聚U。茎环结构可使RNA聚合酶变构而不再前移，寡聚U则有利于RNA脱离依附的DNA模板。因此，无论哪一种转录终止都有RNA聚合酶停顿和RNA产物脱出这两个必要过程。（二）翻译过程遗传信息的翻译是在核糖体上进行的，核糖体与RNA、35个碱基的mRNA片段的大小比较如图4-2所示。核糖体的小亚基负责识别模板mRNA，并与mRNA上大约35个碱基结合。每个核糖体有3个RNA结合位点，称为A位、P位和E位（图4-3），其中A位和P位横跨核糖体的两个亚基，E位仅位于大亚基上。A位负责结合氨酰-tRNA，P位结合肽酰-tRNA,E位是延长的肽链转移到氨酰-tRNA之后所释放的脱酰-tRNA的结合位点，也称释放位点。在蛋白质合成过程中，A位和P位上的tRNA处于活性状态，肽链的延伸只涉及核糖体所覆盖的约10个密码子中的2个。遗传信息的翻译过程包括起始、延伸和终止。1.起始反应涉及mRNA和rRNA之间的碱基配对。细菌mRNA的起始位点由AUG（少数情况下是GUG或UUG）及其上游约10个碱基位置的SD序列（嘌呤六连体5′-AGGAGG-3′）构成。细菌核糖体30S小亚基上的rRNA有一段可与SD序列互补配对的序列（3′-UCCUCC-5′）。这两段序列的互补配对，对起始复合体的形成以及起始反应非常重要。真核生物核糖体的40S小亚基与些起始因子（initiationfactor,IF）共同作用，识别mRNA的5′-末端帽结构并扫描mRNA，直到找到起始位点。在起始位点处，核糖体结合在mRNA上，构建成一个包含氨酰-tRNA的起始复合体，核糖体的60S亚基也加入到复合体中。翻译通常由AUG编码的甲硫氨酸开始。每个细胞中至少含有两种不同的可携带甲硫氨酸的tRNA，一种能特异性地识别位于mRNA上的甲硫氨酸起始密码子AUG，这样的tRNA称为起始tRNA（tRNAimet），另一种只能识别mRNA内部的甲硫氨酸密码子AUG，简写为tRNAmet。原核生物和真核生物分别具有不同的起始tRNA。在原核生物中，起始tRNA携带的是氨基基团被甲酰化的甲硫氨酸，而真核生物翻译起始所利用的甲硫氨酸并未甲酰化，但它们都能识别mRNA中的起始密码子AUG。最终，若干起始因子、核糖体的大小亚基、mRNA、tRNA等相互识别，共同作用，成为完整的翻译起始复合物，为遗传信息的翻译做好准备。2.延伸包括从第一个肽键的合成到加入最后一个氨基酸的全部反应过程，这一反应是蛋白质合成中最快的一步。一旦完整的核糖体在起始密码子附近形成，便为氨酰-tRNA进入A位提供了场所，而核糖体的P位被肽酰-tRNA占据。除了起始tRNA以外的氨酰-tRNA均可进入核糖体的A位（翻译起始复合物形成时，起始tRNA就已经占据了P位），并受延伸因子的催化，同时，核糖体的大亚基具有肽基转移酶活性，催化氨酰-tRNA上的氨基酸与肽酰-tRNA上的肽链形成新的肽键。在肽键形成后，核糖体沿着mRNA位移一个密码子的距离，将空载的tRNA位移到E位，而肽酰-tRNA从A位位移到P位，这一过程需要GTP的水解。3.终止包括释放翻译完成的肽链，同时核糖体从mRNA上解离，并成为亚基。三种密码子UAA、UGA、UAG均可终止翻译。没有任何一种tRNA与终止密码子相对应，终止密码子由蛋白质释放因子而不是氨酰-tRNA所识别。在遗传信息的翻译过程中，tRNA与氨基酸的结合、tRNA与mRNA的解离等反应都需要ATP。据估计，在快速生长的细菌中，多至90%的ATP都是用来合成蛋白质的。在翻译过程中，核糖体处于解离、结合的动态变化中。在翻译起始阶段，需要游离的亚基，随后才结合成70S（或80S）颗粒，开始翻译进程。而大肠杆菌的起始因子IF3与小亚基结合，