翻译 (生物学)

✍ dations ◷ 2025-11-06 13:17:11 #翻译

翻译(英语:Translation),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的中心法则,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等并不被翻译为氨基酸序列。

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,许多蛋白质在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。

在原核生物的蛋白质合成中,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)来抑制或阻断翻译的进行;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。由于原核生物的核糖体结构与真核生物中的不同,这些抗生素可以特异性消灭感染真核宿主的原核生物而不会对宿主造成影响。

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。

氨基酸在参入到多肽链之前必须被激活,而氨酰tRNA是它的激活形式。 氨酰tRNA合成酶是催化氨基酸α-羧基与tRNA3'-羟基偶联ATP水解而发生酯化反应结合在一起,从而激活氨基酸的酶。每激活1M的氨基酸,产生1M焦磷酸,等效于消耗2M的ATP。

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。

转译开始时,核糖体的一个小单位与mRNA的起始密码子结合,而细胞中的氨基酸被激活,和tRNA结合,而tRNA将氨基酸带至核糖体。mRNA的起始密码子标志着mRNA上蛋白质的信息的开始位置。一般起始密码子的顺序是AUG,不过在原核生物中有不少其它的码。细菌的蛋白质以一个改变了的-甲酰甲硫氨酸(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。在原核细胞中mRNA与核糖体的结合由一个被称为夏因-达尔加诺序列的基组导入,这个序列一般位于开始位置前8到13个核苷酸的地方。

一个激活的tRNA进入核糖体的A位,tRNA上的反密码子和mRNA上的密码子进行互补碱基配对,DNA上的胸腺嘧啶(T)和mRNA上的腺嘌呤(A)配对;DNA上的腺嘌呤(A)和mRNA上的尿嘧啶(U)配对;而胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)互相配对。DNA上的编码氨基酸。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,将氨基酸遂一加上。这个过程被称为易位。

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。相邻的氨基酸在编码后以肽键连接,产生多肽,多个多肽再透过氢键,离子键等弱键折曲,形成有三维构象的蛋白质。同时蛋白质不再延长,一种模仿tRNA的蛋白质进入核糖体的A位将合成的蛋白质从核糖体内释放出来。

在真核细胞中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,在真核细胞中线粒体和叶绿体中的转录与翻译行为都与原核生物类似(参见内共生理论)。

在真核细胞中核糖体与mRNA中的起始密码子结合,在真核生物和古细菌中起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。

延长和终止的过程与原核细胞相似。

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所编码的蛋白质的结构。

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。

这是蛋白质的氨基酸顺序。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的形状是相当不容易的。

氨酰-tRNA合成酶 · 阅读框架 · 起始密码子 · 终止密码子 · 核糖体结合位点:夏因-达尔加诺序列(+/-) · 科扎克共有序列

PIF1 · PIF2 · PIF3

aIF1 · aIF2 · aIF5 · aIF6

eIF2(S1 · S2 · S3) · B1 · B2 · B3 · B4 · B5 · eIF2激酶

eIF3(A · B · C · D · F · G · H · I · J · K · M · S6)

eIF4(eIF4A(A1 · A2 · A3) · B · E1 · E2 · G1 · G2 · G3 · H)

eIF5(A · A2 · B)

EF-Tu · EF-Ts · EF-G

aEF1 · aEF2

eEF1(A1 · A2 · A3 · B1 · B2 · B3 · B4 · D · E1 · G) · eEF2

原核释放因子 · 古菌释放因子 · 真核释放因子(英语:Eukaryotic release factors)

RPS1 · RPS2 · RPS3 · RPS4 · RPS5 · RPS6 · RPS7 · RPS8 · RPS9 · RPS10 · RPS11 · RPS12 · RPS13 · RPS14 · RPS15 · RPS16 · RPS17 · RPS18 · RPS19 · RPS20 · RPS21 · RPS22 · RPS23 · RPS24 · RPS25 · RPS26 · RPS27 · RPS28 · RPS29

相关

  • 细胞嗜性向性(Tropism)是一种生物学现象,指生物(多数为植物)受环境因素刺激而向某特定方向生长的现象。向性有正向性(朝向刺激而生长)和负向性(反向刺激而生长)的分别。
  • 心跳过速心跳过速(tachycardia、tachyarrhythmia),也称心动过速、心跳过快。是指心跳速度超出了正常范围,达到每分钟一百次以上的现象。剧烈的体育运动、紧张、焦虑或服用某些药物等可能
  • 流行流行,原意为“易传播的”,它可以指:
  • 二磷酸脱氧胞苷去氧胞苷二磷酸(Deoxycytidine diphosphate,dCDP)是一种核苷酸,是胞苷三磷酸(CTP)的衍生物,比CTP少了一个位于五碳糖2号碳上的-OH基,以及一个磷酸根。
  • 陈运泰陈运泰(1940年-),原籍广东潮阳,生于福建厦门,中国地球物理学家。1962年毕业于北京大学物理系。此后担任中国地震局地球物理研究所名誉所长,北京大学地球与空间学院院长。1991年当选
  • 亚硫酸盐定序亚硫酸盐定序(英语:bisulfite sequencing)是一种利用亚硫酸盐处理,测定DNA甲基化情形的方法。DNA甲基化是最早被发现的表观遗传标记,也是被研究最为深入的表观遗传改变。原理在于
  • 斯坦福山坐标:51°34′14″N 0°04′22″W / 51.5705°N 0.0727°W / 51.5705; -0.0727史丹佛山(Stamford Hill)是伦敦北部的一个地区,大部分地区属于哈克尼伦敦自治市,小部分地区属于哈
  • 康厄安群岛康厄安群岛是印度尼西亚群岛的一部分,面积668平方公里,位于巴厘岛以北120公里和马都拉岛以东120公里的爪哇海,是东爪哇省苏民纳县的一部分。康厄安群岛最大的岛屿面积约490平方
  • 联邦印第安事务局印第安事务局(英语:Bureau of Indian Affairs, BIA)为美国内政部下属的联邦政府机构,主要管理由美国所信托(英语:Trust law)给美国原住民、部落(英语:List of federally recognized t
  • “日冕”计划日冕计划(英语:Corona Program)是美国中央情报局科技处(英语:Central Intelligence Agency Directorate of Science & Technology)和美国空军共同开发运营的一系列战略侦查卫星。