備課素材：轉錄和翻譯的過程-高一下學期生物人教版必修2

轉錄和翻譯的過程（一）轉錄過程1.轉錄起始基因的轉錄是由RNA聚合酶催化進行的?；虻纳嫌尉哂薪Y合RNA聚合酶的區(qū)域，叫作啟動子。啟動子是一段具有特定序列的DNA，具有和RNA聚合酶特異性結合的位點，決定了基因轉錄的起始位點。RNA聚合酶與啟動子結合后，在特定區(qū)域將DNA雙螺旋兩條鏈之間的氫鍵斷開，使DNA解旋，形成單鏈區(qū)，以非編碼鏈為模板合成RNA互補鏈的過程就開始了。2.轉錄延長轉錄的延長是以首位核苷酸的3′-OH為基礎逐個加入NTP，形成磷酸二酯鍵，使RNA逐步從5′向3′端延伸的過程。在原核生物中，因為沒有核膜的分隔，轉錄未完成即已開始翻譯，而且在同一個DNA模板上同時進行多個轉錄過程。電鏡下看到的羽毛狀圖形和羽毛上的小黑點（多聚核糖體），是轉錄和翻譯高效率的直觀表現(xiàn)。3.轉錄終止轉錄的終止在原核生物分為依賴Rho因子與非依賴Rho因子兩類。在依賴Rho因子的生物類型中，因為Rho因子有ATP酶和解旋酶兩種活性，能結合在轉錄產物的3′末端區(qū)并使轉錄停頓產物RNA脫離DNA模板，所以可以終止轉錄。對于非依賴Rho因子的轉錄終止，其RNA產物的3′端往往形成莖環(huán)結構，其后又有一串寡聚U。莖環(huán)結構可使RNA聚合酶變構而不再前移，寡聚U則有利于RNA脫離依附的DNA模板。因此，無論哪一種轉錄終止都有RNA聚合酶停頓和RNA產物脫出這兩個必要過程。（二）翻譯過程遺傳信息的翻譯是在核糖體上進行的，核糖體與RNA、35個堿基的mRNA片段的大小比較如圖4-2所示。核糖體的小亞基負責識別模板mRNA，并與mRNA上大約35個堿基結合。每個核糖體有3個RNA結合位點，稱為A位、P位和E位（圖4-3），其中A位和P位橫跨核糖體的兩個亞基，E位僅位于大亞基上。A位負責結合氨酰-tRNA，P位結合肽酰-tRNA,E位是延長的肽鏈轉移到氨酰-tRNA之后所釋放的脫酰-tRNA的結合位點，也稱釋放位點。在蛋白質合成過程中，A位和P位上的tRNA處于活性狀態(tài)，肽鏈的延伸只涉及核糖體所覆蓋的約10個密碼子中的2個。遺傳信息的翻譯過程包括起始、延伸和終止。1.起始反應涉及mRNA和rRNA之間的堿基配對。細菌mRNA的起始位點由AUG（少數(shù)情況下是GUG或UUG）及其上游約10個堿基位置的SD序列（嘌呤六連體5′-AGGAGG-3′）構成。細菌核糖體30S小亞基上的rRNA有一段可與SD序列互補配對的序列（3′-UCCUCC-5′）。這兩段序列的互補配對，對起始復合體的形成以及起始反應非常重要。真核生物核糖體的40S小亞基與些起始因子（initiationfactor,IF）共同作用，識別mRNA的5′-末端帽結構并掃描mRNA，直到找到起始位點。在起始位點處，核糖體結合在mRNA上，構建成一個包含氨酰-tRNA的起始復合體，核糖體的60S亞基也加入到復合體中。翻譯通常由AUG編碼的甲硫氨酸開始。每個細胞中至少含有兩種不同的可攜帶甲硫氨酸的tRNA，一種能特異性地識別位于mRNA上的甲硫氨酸起始密碼子AUG，這樣的tRNA稱為起始tRNA（tRNAimet），另一種只能識別mRNA內部的甲硫氨酸密碼子AUG，簡寫為tRNAmet。原核生物和真核生物分別具有不同的起始tRNA。在原核生物中，起始tRNA攜帶的是氨基基團被甲?；募琢虬彼?，而真核生物翻譯起始所利用的甲硫氨酸并未甲?；?，但它們都能識別mRNA中的起始密碼子AUG。最終，若干起始因子、核糖體的大小亞基、mRNA、tRNA等相互識別，共同作用，成為完整的翻譯起始復合物，為遺傳信息的翻譯做好準備。2.延伸包括從第一個肽鍵的合成到加入最后一個氨基酸的全部反應過程，這一反應是蛋白質合成中最快的一步。一旦完整的核糖體在起始密碼子附近形成，便為氨酰-tRNA進入A位提供了場所，而核糖體的P位被肽酰-tRNA占據(jù)。除了起始tRNA以外的氨酰-tRNA均可進入核糖體的A位（翻譯起始復合物形成時，起始tRNA就已經占據(jù)了P位），并受延伸因子的催化，同時，核糖體的大亞基具有肽基轉移酶活性，催化氨酰-tRNA上的氨基酸與肽酰-tRNA上的肽鏈形成新的肽鍵。在肽鍵形成后，核糖體沿著mRNA位移一個密碼子的距離，將空載的tRNA位移到E位，而肽酰-tRNA從A位位移到P位，這一過程需要GTP的水解。3.終止包括釋放翻譯完成的肽鏈，同時核糖體從mRNA上解離，并成為亞基。三種密碼子UAA、UGA、UAG均可終止翻譯。沒有任何一種tRNA與終止密碼子相對應，終止密碼子由蛋白質釋放因子而不是氨酰-tRNA所識別。在遺傳信息的翻譯過程中，tRNA與氨基酸的結合、tRNA與mRNA的解離等反應都需要ATP。據(jù)估計，在快速生長的細菌中，多至90%的ATP都是用來合成蛋白質的。在翻譯過程中，核糖體處于解離、結合的動態(tài)變化中。在翻譯起始階段，需要游離的亞基，隨后才結合成70S（或80S）顆粒，開始翻譯進程。而大腸桿菌的起始因子IF3與小亞基結合，