蛋白质合成过程翻译阶段动态演示教具的制作及应用
简述蛋白质合成的过程
简述蛋白质合成的过程蛋白质是构成细胞的重要组成部分，也是细胞功能的基础。
蛋白质合成是生物体中一项重要的生化过程，通过合成蛋白质，维持细胞正常的生理功能。
蛋白质合成过程主要包括转录和翻译两个阶段。
1. 转录阶段转录是指将DNA上的基因信息转录成RNA的过程。
在转录过程中，DNA的双链解旋，RNA聚合酶与DNA的一个特定区域结合，开始合成RNA。
这个特定区域称为启动子，它位于基因的上游区域。
RNA聚合酶沿着DNA模板链向下滑动，合成RNA链。
合成RNA 的过程中，RNA聚合酶会依据DNA的碱基序列信息合成对应的RNA碱基，形成RNA单链。
合成的RNA称为信使RNA （mRNA）。
2. 翻译阶段翻译是指将mRNA上的信息转化为蛋白质的过程。
翻译过程发生在细胞质内的核糖体中。
在翻译之前，mRNA先经过剪接修饰，将其内部的非编码区域（内含子）剪除，只保留编码区域（外显子）。
然后，mRNA与核糖体中的核糖体RNA（rRNA）和转移RNA （tRNA）相互作用。
翻译的第一步是启动，mRNA的5'端与小核糖体亚基结合，tRNA 与起始密码子结合在小核糖体亚基上的P位。
然后，大核糖体亚基和小核糖体亚基结合，形成功能完整的核糖体。
核糖体沿着mRNA 滑动，tRNA的反应中心与mRNA上的对应密码子结合。
tRNA携带的氨基酸与上一个tRNA携带的氨基酸进行肽键形成，合成蛋白质的链。
这个过程称为肽链延伸。
当核糖体滑动到终止密码子时，翻译停止，蛋白质合成结束。
总结起来，蛋白质合成的过程包括转录和翻译两个阶段。
转录是将DNA上的基因信息转录成mRNA，翻译是将mRNA上的信息转化为蛋白质。
蛋白质合成是一项复杂而精细的生化过程，其中涉及到多种酶的参与和调控。
蛋白质合成的正常进行对于细胞的正常功能和生理过程具有重要意义。
蛋白质合成和翻译过程
蛋白质合成和翻译过程蛋白质合成和翻译是细胞中一系列重要的生物化学过程，它们对于维持生命活动和遗传信息的传递起着至关重要的作用。
本文将介绍蛋白质的合成和翻译过程，并探讨其中的关键步骤和调控机制。
一、蛋白质合成的概述蛋白质合成是指通过翻译过程将基因中的密码子信息转化为氨基酸序列的过程。
这一过程发生在细胞的核糖体中，需要参与的重要组分包括核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体蛋白（r-protein）。
蛋白质的合成过程主要包括以下几个步骤：转录前改造、基因表达和剪接、mRNA的运输和翻译。
二、蛋白质合成的关键步骤1. 转录前改造：在真核生物中，基因中的DNA序列首先被转录为一段称为前体mRNA（pre-mRNA）的分子。
pre-mRNA在细胞核中经历剪接、加工修饰等一系列修饰过程，形成成熟mRNA，然后被送到细胞质中进行蛋白质的合成。
2. 基因表达和剪接：基因中的DNA序列会被RNA聚合酶复制为pre-mRNA分子，pre-mRNA中的外显子和内含子序列通过剪接机制的作用而被正确拼接，生成成熟mRNA。
剪接是蛋白质合成的一个重要调控途径，可以产生多个不同的成熟mRNA，从而扩大蛋白质的功能多样性。
3. mRNA的运输和翻译：成熟的mRNA被转运至细胞质，与核糖体结合，开始翻译过程。
核糖体是含有rRNA和r-protein的颗粒状结构，其功能是识别mRNA上的密码子并配对tRNA上的氨基酸。
4. 翻译过程：翻译过程包括起始、延伸和终止三个主要阶段。
起始阶段是核糖体识别mRNA上的起始密码子AUG，并结合甲硫氨酸（methionine）氨基酸。
延伸阶段是核糖体识别并匹配mRNA上的密码子，通过tRNA上的氨基酸与新到的氨基酰-tRNA结合，形成肽键，扩大多肽链。
终止阶段是核糖体识别到终止密码子，结束翻译，完成多肽链的合成。
三、蛋白质合成的调控机制蛋白质合成过程中存在着复杂的调控机制，包括转录调控、翻译调控和蛋白质降解等。
蛋白质合成和翻译的机制
蛋白质合成和翻译的机制蛋白质合成（protein synthesis）是细胞中的一项重要生物过程，它涉及蛋白质的合成和翻译。
蛋白质是生命的基础组成单位，对于维持细胞结构、调节代谢和参与信号传导等功能至关重要。
本文将介绍蛋白质合成和翻译的机制，并探讨其在细胞中的作用。
一、蛋白质合成的步骤蛋白质合成经过两个主要的步骤：转录（transcription）和翻译（translation）。
转录发生在细胞核中，将DNA的信息转录成RNA；而翻译则发生在细胞质的核糖体中，将RNA的信息翻译成氨基酸序列形成蛋白质。
（一）转录转录是DNA模板信息的复制过程，将DNA的信息转录成RNA。
转录分为三个主要步骤：起始、延伸和终止。
1. 起始起始是由RNA聚合酶（RNA polymerase）在DNA上找到具有启动子序列的基因的起始点，并与之结合的过程。
启动子序列一般位于基因的上游区，其中较为重要的是TATA盒子，它在真核生物中是转录起始的信号。
2. 延伸延伸是RNA聚合酶沿DNA模板链上的读取和合成RNA的过程。
在延伸过程中，RNA聚合酶将模板链的碱基与互补的核苷酸三磷酸二核苷酸（NTP）结合，形成RNA链。
这一步骤一直持续到到达终止信号。
3. 终止终止是转录过程的最后一步，当RNA聚合酶到达基因的终止信号时，它将停止合成RNA链，并与DNA分离。
（二）翻译翻译是将RNA的信息翻译成氨基酸序列，形成蛋白质的过程。
翻译包含三个主要步骤：起始、延伸和终止。
1. 起始起始是由核糖体锚定在起始密码子（AUG）上的过程。
起始密码子一般编码甲硫氨酸（methionine），它指示翻译的起始点。
2. 延伸延伸是通过核糖体沿mRNA链读取信息和合成多肽链的过程。
核糖体将每个三联密码子与互补的tRNA分子配对，tRNA上的氨基酸逐渐连在一起形成多肽链。
3. 终止终止是翻译过程中的最后一步，当核糖体到达终止密码子时，它会释放合成的多肽链，并停止翻译过程。
生物的蛋白质合成与翻译
生物的蛋白质合成与翻译蛋白质是生物体内最重要的有机物之一，在细胞的生命活动中发挥着重要的作用。
蛋白质的合成过程包括两个主要的步骤：转录和翻译。
本文将详细介绍生物的蛋白质合成与翻译的过程，以及相关的调控机制。
一、蛋白质合成的转录蛋白质合成的第一步是转录，即将DNA上的遗传信息转录成RNA分子。
转录是在细胞核内进行的，通过RNA聚合酶与DNA模板链结合，合成mRNA（信使RNA）。
转录过程分为启动、延伸和终止三个阶段。
1. 启动转录的启动是由转录因子与启动子序列的结合引发的。
转录因子与DNA结合后，使RNA聚合酶定位于启动子上，准备进行下一步的延伸。
2. 延伸转录的延伸阶段是RNA聚合酶在DNA模板链上进行链合反应的过程。
RNA聚合酶依据DNA模板链的碱基序列合成互补的mRNA链，其中腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（U）相互配对，鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）相互配对。
3. 终止转录的终止是在到达终止序列时，mRNA链与DNA模板链解离，同时RNA聚合酶释放出来，完成对该段DNA的转录。
二、蛋白质合成的翻译翻译是指将mRNA上的遗传信息转化为蛋白质的过程，主要发生在细胞的核糖体中。
翻译过程涉及到mRNA、tRNA、核糖体等多个因素的参与。
1. 起始子翻译的起始子是由mRNA上的AUG密码子（编码蛋氨酸）和特定的起始tRNA（Met-tRNA）一起组成的。
起始tRNA含有特定的氨基酸蛋氨酸（Met）。
2. 终止子翻译的终止子是由mRNA上的终止密码子（UAA、UAG、UGA）组成。
不同的终止密码子会引发终止蛋白合成的信号。
3. tRNA的识别与配对tRNA通过其上的抗密码子与mRNA上的密码子进行识别与配对，从而将适当的氨基酸带入核糖体上。
4. 多肽链的延伸核糖体上的rRNA会将适当的tRNA带入核糖体的A位（接纳位），tRNA与mRNA上的密码子进行互补配对。
核糖体上的rRNA还具有脱氨酶活性，使tRNA上的氨基酸与并入的氨基酸发生肽键连接。
细胞合成蛋白质的过程
细胞合成蛋白质的过程细胞合成蛋白质的过程是一个复杂而精细的过程，涉及多个阶段和多种分子的参与。
下面我将对每个阶段进行详细展开，力求达到3000字以上的要求。
一、转录阶段转录是蛋白质合成的第一步，发生在细胞核内。
在转录过程中，DNA的特定区域被复制成RNA分子，这个过程被称为转录。
转录的主要参与者包括DNA、RNA聚合酶和四种核糖核苷酸（腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸）。
转录的开始需要DNA的开放，这个过程需要转录因子的参与。
转录因子能够与DNA结合，使其解开双螺旋结构，暴露出可以转录的区域。
然后，RNA聚合酶结合到DNA的启动子区域，开始合成RNA 分子。
RNA聚合酶沿着DNA模板链移动，将核糖核苷酸按照模板链上的碱基序列逐个添加到RNA链上。
在转录过程中，RNA聚合酶会遇到一些特殊的DNA序列，如转录终止信号和内含子。
转录终止信号标志着转录的结束，RNA聚合酶在此处停止合成RNA分子。
内含子是一段不编码蛋白质的DNA序列，在转录过程中会被切除，最终生成的RNA分子只包含外显子部分。
转录生成的RNA分子需要经过一系列的修饰和加工，如剪接、加帽和加尾等，才能成为成熟的mRNA分子。
剪接是将内含子切除、将外显子连接在一起的过程，生成连续的mRNA序列。
加帽是在mRNA 的5'端添加一个甲基化的鸟苷酸，有助于保护mRNA免受降解。
加尾是在mRNA的3'端添加一段多聚腺苷酸尾巴，有助于mRNA的稳定性和翻译效率。
二、翻译的起始阶段翻译的起始阶段是蛋白质合成的第二步，发生在细胞质基质中。
在这个阶段，mRNA通过核孔进入细胞质基质，并与核糖体结合。
核糖体是一种由蛋白质和RNA组成的复合物，是蛋白质合成的场所。
翻译的起始需要多种分子的参与，包括mRNA、核糖体、起始tRNA （携带甲硫氨酸的tRNA）和起始因子等。
起始因子能够与mRNA的5'端的帽子结构结合，帮助核糖体定位到mRNA的起始密码子（通常是AUG）。
蛋白质合成过程四个步骤
蛋白质合成是生物体内一项非常重要的生物化学过程，也被称为蛋白质生物合成。
该过程包括转录和翻译两个主要阶段，涉及到DNA、RNA和蛋白质等多种生物分子的参与。
下面我将详细介绍蛋白质合成的四个步骤，以便更好地理解这一复杂而精密的生物学过程。
步骤一：转录（Transcription）转录是蛋白质合成的第一步，它发生在细胞核内。
在这一过程中，DNA的信息将被复制到一种名为mRNA（信使RNA）的分子上。
具体来说，转录的步骤包括：1. 启动子结合：转录过程开始于启动子，启动子是DNA上的一个特定区域，其特殊序列能够与RNA聚合酶结合，从而启动转录。
2. RNA聚合酶合成mRNA：一旦启动子与RNA聚合酶结合，RNA 聚合酶将会沿着DNA模板链合成mRNA，这一过程包括RNA的合成和剪切修饰等步骤。
3. 终止：当RNA聚合酶到达终止子时，转录过程将结束，mRNA 分子从DNA模板上分离出来。
步骤二：前期mRNA处理（Pre-mRNA Processing）在转录完成后，产生的mRNA并不是立即可以被翻译成蛋白质的成熟mRNA，还需要经过一系列的前期处理。
这些处理包括：1. 剪接（Splicing）：mRNA中会存在一些被称为内含子的非编码序列，而真正编码蛋白质的序列被称为外显子。
剪接过程将内含子从mRNA中切除，将外显子连接起来，形成成熟的mRNA。
2. 5'端盖（5' Cap）的添加：在mRNA的5'端，会添加一种名为7-甲基鸟苷酸（m7G）的化合物，用于保护mRNA不受降解，同时有助于mRNA与核糖体的结合。
3. 3'端聚腺苷酸（Polyadenylation）的添加：在mRNA的3'端，会添加一系列腺苷酸，形成所谓的聚腺苷酸尾巴，同样用于保护mRNA不受降解。
步骤三：翻译（Translation）翻译是蛋白质合成的第二个主要步骤，它发生在细胞质中的核糖体内。
在翻译过程中，mRNA上携带的遗传密码将被翻译成氨基酸序列，从而合成特定的蛋白质。
蛋白质的生物合成翻译演示文稿
插入
缺失
第9页，共71页。
密码子、反密码子 配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基
I
U G AC
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A
A, G U, C U
G
10
第10页，共71页。
二、蛋白质合成的分子基础 mRNA是模板 核糖体是蛋白质合成的工厂 tRNA是氨基酸的转运工具
11
第11页，共71页。
30S小亚基与mRNA识别、 结合
IF1、IF3协助
3.fmet-tRNAfmet的结合
fmet-tRNAfmet -IF2-GTP
通过其反密码与mRNA上 的起始密码AUG相配对
34
第34页，共71页。
5.70s起始复合物形成
IF3脱落 50S大亚基结合
GTP GDP+Pi
IF2、IF1脱落
延长时的能量消 耗
每合成一个肽键， 消耗4个高能磷酸键
活化：2个ATP 进位：1个GTP 移位：1个GTP
51
第51页，共71页。
(四). 肽链合成的终止和释放
终止密码的辨认
UAA、UAG、UGA
肽链从肽酰-tRNA水 GTP GDP+Pi
解出
mRNA从核糖体中分离 IF3结合30小亚基
70s起始复合物组成
大小亚基 mRNA
fmet-tRNAimet （结合于核糖体的P位<肽位>）
35
第35页，共71页。
核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
第36页，共71页。
mRNA在小亚基定位结合
5'AUG3'IF-1IF-3
第37页，共71页。
蛋白质合成动态模型制作实例
蛋白质合成动态模型制作实例作者：黄萍来源：《中学生物学》2012年第06期“基因指导蛋白质的合成”这一节知识非常抽象，简单机械的板书教学很难让学生理解。
笔者在课堂教学过程中，采用实物模型演示的形式，深入浅出，形象地展示了蛋白质合成过程中的关键环节，极大地提高了课堂教学效率。
1、实验原理遗传物质的翻译即以mRNA为模板合成多肽链的过程，mRNA链上的碱基组成三联体密码子，每个密码子对应特定的氨基酸。
核糖体沿着mRNA链从起始密码子(甲硫氨酸)由5’端向3’端移动，每移动到一个密码子位置，转运RNA便将相应的氨基酸携带至目标位点，2个氨基酸通过肽键形成二肽；随着核糖体的持续移动，形成一条多肽链。
所以，模型应重点展现mRNA链、核糖体、(起始)氨基酸、肽键以及多肽链。
2、实验材料塑料白板、塑料球、塑料杆、玻璃珠(带孔)、铁支架、美术刀和彩色打印机等。
3、实验步骤(1)模型框架制作。
用美术刀将塑料白板中间的阴影部分裁去，如图1所示。
(2)mRNA链制作。
取一个横截面为三角形的45 cm的塑料杆，彩色打印机打印的四种碱基贴在塑料杆子上，红色和蓝色长方形分别代表A和G碱基，黄色和绿色短点的分别代表u 和c碱基，使得一个塑料球刚好能占据6个碱基位置；在其上面贴上彩色的碱基代表密码子，并标示出起始和终止密码子，如图2所示。
(3)核糖体制作。
用烧热的圆形金属条在塑料球上部烫一个圆形孔洞，直径以刚好允许塑料珠子通过为宜；再用一个扁形的金属条在另一个塑料筒的中下部烫两个三角形的孔洞，使其刚能容塑料杆子通过；将二者用胶水或铁丝固定在一起形成如图3所示的模型。
(4)一多肽链的制作。
取若干不同颜色的具孔玻璃珠，用细线串起来，每个玻璃珠之间加穿一小段塑料环模拟肽键，如图4所示。
(5)支架制作。
制作—个能稳定支撑框架的铁支架，如图5所示。
(6)实物模型全景及细节如图；6所示。
4、翻译过程动态演示(1)将本模型水平放在桌面上，将核糖体移到最左侧。
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图 ７ 基 因 指 导 蛋 白质 合 成 翻 译 阶段 过程 演 示 板
图 ６ 氨基 酸
缬氨 酸 。（见 图 ６） （６）操 纵 绳 的 制 作 用细 线绳 和橡皮 筋做 成 。首先 将绳 子 的两端
分别 从板 面 的眼 扣 穿过 ，大小 在 大 亚基 滑道 和 ｔＲＮＡ 滑道 之 间且与 大亚基 线 控眼扣 下方 。各 线控 均和 部件 滑竿 相连 。橡 皮筋 和各部 件滑 竿相 连且 固定 在各 滑道 右侧 ，反方 向转 动旋 钮时 可拉 回各 部件 。
图 ２ 展 板 正 面
吸住磁 铁式 氨 基酸 ），在 展示 板 滑 道 左侧 旁 开 洞 ， 安 装旋 钮开 关 以拉动 各部 件移 动 。
（２）ｍＲＮＡ 制 作 取 ４０ｃｍ ×２ｃｍ 的玻 璃纸 （蓝 色 ），按 图 ３剪 切 碱 基 宽度 和 高 度 均 为 １ｃｍ，碱 基 间距 １ｃｍ。再 在 相 应 碱 基下 方 粘 贴 甲硫 氨 酸 、亮 氨 酸 、酪 氨酸 、缬 氨酸 的密 码 子 。将 制 好 的 ｍＲＮＡ 粘 贴 到 展 示 板
思 维 ，增 强学 生能 力 。 基 因指导 蛋 白质 的合成 ，内容 较抽 象 ，学 生难
理 解 ，采 用 挂 图 和 幻 灯 片 都 难 以达 到 教 学 目标 。 为 此 ，制作 本 教 具 ，模 拟 其过 程 ，将 微 观 的蛋 白质 合成 翻译 阶段 展现 出来 ，帮 助学 生突破 学 习难点 ， 掌握 知识 。 １ 制 作 原 理 及 材 料 用 具
《教 学仪 器 与实验 》第 ３０卷 ２０１４年 第 ３期
· ４７ ·
小亚 基滑 道下 方 。 （３）ｔＲＮＡ 制 作 取 ８０ｍｍ×１７０ｒ ａｍ 雪 花 铁 皮 ４片 ，按 图 ４剪
切制 作 ｔＲＮＡ。 （见 图 ４）
反 密 码 子 各 碱 基 宽 度 为 １ｃｍ，间 距 １ｃｍ。 ｔＲＮＡ 高度 １７ｃｍ，Ｄ环 与 ｔＷｃ环 间距 ８ｃｍ。距 反 密 码 子边 缘 １ｃｍ处 左 右端 各 钉上 图钉作 为 滑竿 。 再 在 反 密 码 子 位 置 粘 贴 甲硫 氨 酸 、亮 氨 酸 、酪 氨 酸 、缬 氨酸密 码子 的反 密码 子 。
图 ５ 核 糖 体
小 亚 基 上 将 Ｅ、Ｐ、Ａ 位 点 剪 切 开 口 ５ｃｍ × ７ｃｍ，正好 与 一 个 密 码 子 或 反 密 码 子 宽 度 一 致 。 距 下边 缘 ３ｃｍ 处钉 上 图钉 作 为 滑竿 ，再 将小 亚 基 用 紫 色玻璃 纸粘 贴 。
大亚 基 距 下 缘 １３ｃｍ 处 钉 上 图钉 作 为 滑 竿 。
（４）核糖 体制 作 取 Ａ４塑 料 垫 板 ，首 先 剪 切 ３２ｃｍ ×２０ｃｍ 和 ３０ｃｍ ×１０ｃｍ 大 小 垫 板 ，分 别 按 图 ５制 作 大 小 亚 基
按 大 亚基大 小用 紫 色玻璃 纸剪 切 Ｅ、Ｐ、Ａ位 点 ，三 位 点剪 空 ，粘 贴 到大 亚基 垫板上 。
（５）氨 基酸 制作 用 直 径 为 ４ｃｍ 的 磁 铁 做 氨基 酸 。其 上用 黑色 、紫 色 、蓝 色 、红 色玻璃 纸 粘贴 表面 ，并 标 上 ＡＡ１、ＡＡ２、ＡＡ３、ＡＡ４，分 别表 示 甲硫 氨 酸 、亮 氨 酸 、酪 氨 酸 、
生 物学 是研 究 生命 现象 和生命 活 动规律 的一 门科学 。 因此用 动态 演示 课本 静态 的 内容来 描述 生 命现 象 ，有助 于学 生从 总体 上认识 生 命 的原貌 ， 把 握生 命 的本 质特 征 。用动 态 的办法 来反 映生命 活动 的规律 ，则 其规 律更 容易 被学 生接 受 ，起 到事 半 功倍 的效果 。因 此 ，生 物学 课 堂 教 学 中应 突 出 生 物学 科 的特 色 ，课 堂 中多 出示 自制 教 具 和模 型 来 解 释生 物学事 实 ，从而 提 高课堂 效益 ，发展 学 生
（１）制作 原理 （见 图 １）
『Ｈ２Ｎ盈 趣， ．
第一 步
图 １
主要 通过 三个 步骤 循环 完成 整个 多肽链 的延 伸 … ：① ｔＲＮＡ分 子结合 到 核糖体 上 ；② 催化 合 成 肽键 ；③ 核糖 体 小 亚 基 沿 ｍＲＮＡ 由 ５‘至 ３’准 确 移动 三个 核苷 酸距 离 ，Ｅ位 点 ｔＲＮＡ脱 离 核糖 体 ， 另一 ｔＲＮＡ结 合 到 Ａ位点 。
蛋 白质 合 成 过 程 翻 译 阶段 动 态 演 示 教 具 的 制 作 及 应 用
一 Ｎ ５ 一 口 张 锐
甘肃 省会 宁县 第五 中学 ７３０７００
摘 要 针 对“基 因指 导 蛋 白质 的 合 成 ”一 节 内容 ，自制 该 教 具 。 旨在 突破 教 学难 点 、强 化 知 识 。 关 键 词 蛋 白质 合 成 翻 译 动 态演 示 突 破 难 点
（２）制作 材料及 用具 铝塑 板 ，铁 皮 ，玻 璃 纸 ，直 径 ４ｃｍ 的 圆 形 磁 铁 ，图钉 ，塑料 垫板 ，旋钮 开关 ６个 ，双 面胶 ，白纸 ， 电钻 ，钢 锯 ，剪 刀等 。 ２ 制 作 过 程 （１）演 示 板 制 作 取铝 塑板 （１２０ｃｍ ×８０ｃｍ），按 图 ２制 作 展 示 板 （全文各 图单 位 为 ｍｍ）。 大小 亚 基 滑道 长 度 ７０ｃｍ，ｔＲＮＡ 滑 道 ８０ｃｍ， 滑道 宽度 均 为 ３ｍｍ，滑 道均 通 透展 板 。大亚 基 滑 道后 粘贴 一小 块 铁 皮 （用 于氨 基 酸 移 到此 位 置 时