翻译

生物学

1 拼音

fān yì

2 注解

翻译,在繁体中文中通常译作转译,是蛋白质生物合成基因表达中的一部分,基因表达还包括转录)过程中的第一步。翻译是根据遗传密码中心法则,将成熟的信使RNA分子(由DNA通过转录而生成)中「碱基的排列顺序」(核苷酸序列)解码,并生成对应的特定氨基酸序列的过程。但也有许多转录生成的RNA,如转运RNA、核糖体RNA和小核RNA等并不被翻译氨基酸序列。

翻译的过程大致可分作三个阶段:起始、延长、终止。翻译主要在细胞质内的核糖体中进行,氨基酸分子通过转运RNA被带到核糖体上。生成的多肽链(即氨基酸链)需要通过正确折叠形成蛋白质,许多蛋白质翻译结束后还需要进行翻译后修饰才能具有真正的生物学活性。

原核生物蛋白质合成中,通常可以使用某些抗生素(如茴香素、放线菌酮、氯霉素、四环霉素)来抑制阻断翻译的进行;其基本原理是竞争性抑制作用或是共价结合而占据了核糖体的活性位点。由于原核生物核糖体结构真核生物中的不同,这些抗生素可以特异性消灭感染真核宿主原核生物而不会对宿主造成影响。

3 分子机制

mRNA的遗传信息是来自于DNA,经由核糖体被各种tRNA所识别。tRNA可以识别mRNA上以三个核苷酸为代码的密码子,与它们相配的tRNA上的三个核苷酸被称为反密码子。带有特定反密码子的tRNA携带特定的氨基酸。因此通过翻译机制,mRNA上的密码子就可以被“翻译”为对应的氨基酸

氨酰tRNA合成酶是催化将与tRNA相连的氨基酸连到一起组成蛋白质的酶。

4 原核翻译

原核生物没有细胞核,因此它们的mRNA在转录的同时就可以被翻译。假如在翻译时有多个核糖体同时工作的话,那么蛋白质的组成部分可以比较快地建成和连接到一起。

4.1 起始

翻译开始时核糖体的一个小单位与mRNA的“开始”密码子结合,这个“开始”密码子标志着mRNA上蛋白质信息的开始位置。一般“开始”密码子的顺序是AUG,不过载原核生物中有不少其它的码。细菌蛋白质以一个改变了的核苷酸甲酰甲硫氨酰(f-Met)开始。在甲酰甲硫氨酰中,氨基被一个甲酰代替而形成了一个酰胺,这个改变使得这个码无法与一个氨基酸相结合,但这不是问题,因为这个码标志着一个蛋白质的开始。在真核细胞中mRNA与核糖体的结合由一个被称为SD序列的基组导入,这个序列一般位于开始位置前8到13个核苷酸的地方。

4.2 延长

一个激活的tRNA进入核糖体的A位与mRNA相配,肽酰转移酶在邻近的氨基酸间建立一个肽键,此后在P位上的氨基酸离开它的tRNA与A位上的tRNA结合,核糖体则相对于mRNA向前滑动,原来在A位上的tRNA移动到P位上,原来在P位上的空的tRNA移动到E位上,然后在下一个tRNA进入A位之前被释放。这个过程被称为易位。

4.3 结束

以上的过程不断重复直到核糖体遇到三个结束密码子之一,翻译过程终止。蛋白质不再延长,一种模仿tRNA的蛋白质进入核糖体的A位将合成的蛋白质核糖体内释放出来。

5 真核翻译

在真核细胞转录是在细胞核中进行的,然后mRNA被运输到细胞质进行翻译。在运输过程中mRNA受到特别的结构的保护。但需要注意的是,在真核细胞中粒线体和叶绿体中的转录转译行为都与原核生物类似(参见内共生理论)。

5.1 起始

在真核细胞核糖体与mRNA中的“开始”密码子结合,在真核生物和古细菌中“开始”密码子的码与蛋氨酸的码相同,与蛋氨酸相连的tRNA是核糖体的一个组成部分。

延长和结束过程与原核细胞相似

5.2 手动翻译

生物学家和化学家用手或计算机来模拟翻译过程来理解一个基因编码蛋白质结构

首先要从DNA导出RNA:

DNA -> RNA
 A  ->  U
 T  ->  A
 G  ->  C
 C  ->  G

然后将每三个RNA码组合为一个密码子,最后察看表格将每个密码子转化为氨基酸

这是蛋白质氨基酸顺序。按照蛋白质内亲水和斥水部分的排列可以对蛋白质折叠方式作出一些推断。但要完全预言一个蛋白质形状是相当不容易的。今天的软件可以推测出70%的蛋白质形状

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