翻译

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你看过《地狱厨房》或《顶级大厨》之类的烹饪真人秀吗?有一些真正的好厨师是完全的白痴。就像我朋友盖伦一样。

现在如果我像这样交出食谱。他能按照指示做。然而，盖伦很容易被摧毁。如果他想去找些坚果、花或其他食材，他就会崩溃，开始追逐小狗或墙上的倒影。所以，为了不让他偏离指导，我安排了一群帮手，在他需要的时候给他送食材。看，盖伦，去做饭。“坚果”。这样的话，一切都来找他，他就不会被毁了。

当你的细胞在转译过程中生成蛋白质时，也会发生同样的事情。对于不知道的人来说，翻译就是取一个叫做信使RNA的RNA序列，然后用它来指导核糖体如何构建我们称为多肽或蛋白质的氨基酸序列。

现在我要和你们讨论一下，这个序列或RNA是如何转化成氨基酸的。然后我会更深入地讲这个过程我会向你们展示整个过程是如何从入会开始的。一旦我们开始构建我们的氨基酸链，我们如何拉长这条链。最后，整个过程是如何结束的。

所以你们知道mRNA从细胞核中出来是一系列的a, Us, g和c。那么碱基是如何转化成氨基酸序列的呢?结果是，它以三组为一组，有点像摩尔斯电码。在摩尔斯电码中，你有这一系列的三个点。就像序列点-点-点表示S或者序列点-点表示O。

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所以你可能想知道为什么一次三垒?记住A-U-G和C，只有四种可能。我们需要表示20种不同的可能的氨基酸，所以四个是不够的。如果我们一次用两个垒，那就是4乘以4等于16，很接近了，但还是不够。所以用3代替，得到4乘以4乘以4。总共是64个，这已经足够了，这实际上是一件好事。这使得泛型代码变得多余。

这种冗余意味着如果你的DNA发生了突变。很有可能它实际上不会对蛋白质的任何特定部分需要哪个氨基酸产生任何影响。

那么我们如何将这三组密码子碱基转化为氨基酸呢?让我们来看看通用密码子表。你会看到这些东西到处都是。在课本中，如果他们要求你在AP生物学考试中做任何翻译，他们会给你这个密码子图。除了一些生物化学家，没人能记住它。

那么，这是如何工作的呢?举个例子你有密码子AGC。当你看的时候，第一个字母是什么?当我们看这个的时候，第一个字母是a，所以我转到第一个碱基的地方，我找到了字母a，我看到所有这些的首字母都是a，我把它标出来。

第二个字母是G，我们看看。上面的第二个字母是G, G在哪里?G在这里。我现在换一种颜色。现在我知道它就在这里面。A G最后一个字母是C，第三垒。AGC是Serine，简称Ser。他们通常使用三个字母的缩写来表示氨基酸的名称，因为它们的全名通常太长而难以记忆。

让我们看看你能不能理解。如果我说的是GCA呢?去吧，花点时间看看你能不能想出来，然后我再来找你。我们看一下，G是第一个字母，所以这告诉我这里是G。第二个字母是C, C在下面，A在最后。我看到长版本是Ala或Alanine。你可以看到这是冗余的一个很好的例子。

现在有一些特殊的密码子，一次有三个碱基，你们需要非常熟悉。第一个是aug。这就是核糖体，也就是负责翻译的细胞器，知道从哪里开始的方式。这通常被称为START密码子。如果我们看一下这里，让我把上面的字母擦掉，这样你们就能看到了。这里我们看到AUG，这是蛋氨酸的代码或者简称为Met。

所以每个蛋白质AUG都是START密码子。所以每个蛋白质，第一个进入的氨基酸是蛋氨酸。如果蛋白质被放入粗面内质网或高尔基体用于输出，它可能会在蛋白质形成后被剪掉。AUG是START密码子，你必须记住它。这里有一个简单的方法来记住它。在现代模式中，例如俚语。你会怎样和刚认识的人打招呼?你会说"嗨，G，很高兴我们认识了"这就是你开始对话的方式。

核糖体如何知道什么时候结束?这就是这些家伙。UAA, UAG和UGA被称为停止密码子。所有其他的这些都转化为特定的氨基酸。这些转化为零。当核糖体碰到这个无时它就会停止等待。因为什么都没有，它就停止了。这些就是STOP密码子。

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现在你可能会说，好吧，你知道怎么做。你知道密码子是怎么运作的但它是怎么翻译的。这需要使用一种特殊的RNA，叫做tRNA，或者叫转移RNA。我们来看看tRNA是什么样子的。这就是这个奇怪的东西你可以看到这是一个很长的RNA序列。现在你知道RNA通常是单链的，但在短序列中它也可以是双链的。它上面多余的氧基或者上面的羟基，使得它在很长一段时间内不能形成双链，但是短链可以。

这里的两个关键部分，是这个末端。这个黑色的末端携带着反密码子。你们还记得Chargaff规则吗A总是和U相连，如果你们讨论的是RNA的话。G总是连接到c，如果我们有密码子AUG，那么反密码子就是UAC。这就是为什么它能和密码子匹配。

这一端是键的另一端。这个橙色的部分是，它是细胞中酶识别的末端作为放置氨基酸的地方。所以trna被正确地称为转移rna，因为它们将氨基酸从合成的地方或获取食物的地方转移到核糖体，在那里它们可以在翻译或蛋白质构建过程中使用。

这看起来会很复杂。所以当我们看图表的时候我要把它简化一点。我们来看看这个。

这里我们有反密码子，这里，这个小毛发，是橙色的部分。这个小五边形或六边形，标为Met，是我们的好朋友蛋氨酸。所以这将是tRNA，它将捕获到aug，它有正确的反密码子，这是我们开始翻译的方式。

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现在你知道了各种氨基酸的信使RNA编码，使用三组密码子。让我们来看看这整个过程是如何开始的。一个科学家把一个过程的开始称为典型的启动。这有点像你加入兄弟会或姐妹会时经历的“入会”过程。那么入会是如何开始的呢?让我们来看看。

记住信使RNA刚从细胞核中出来，在它的5 '端附近，就会有这个结构。这个橙色的小斑点，来找到5 '端，信使RNA的开始端。那么这个小东西是什么呢?这是核糖体的一半。

你们应该知道核糖体有两个部分。有一部分很弱，而另一部分不那么弱。科学家们不喜欢使用苏格兰形容词。所以他们会叫这个小亚基。然后是另一个我们会稍微看一下的，大亚基。在5 '端附近是我们的伙伴START密码子8，所以小的亚基会出现。这个小亚基有一个凹槽与信使RNA的糖磷酸基的形状相匹配。它会落在信使rna上，沿着信使rna滑动，将信使rna放入凹槽中，直到它与AUG在那里停止。

现在你也会看到tRNA与它的反密码子相匹配，看到A到U, U到A, G到c，它的反密码子与AUG相匹配，它会带来Met或蛋氨酸作为我们放入蛋白质中的第一个氨基酸。下面这个红色的东西是什么?这是一个“因素”。特别是在这一步，因为我们在做初始化。他们称之为起始因子。这是写任何一种分子过程论文的小技巧，不管你是在讨论蛋白质合成还是光合作用。

很多时候，当科学家们刚开始研究这些东西的时候他们发现了主要的参与者。但是当他们试图把它分离到那些主要的参与者时，他们发现了那些他们还没有确定的其他因素。他们只是把这些集合在一起作为“因素”。

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所以他们所做的就是，“我们正在进行启动，所以必须有‘启动’的因素。”所以，如果你在写一篇关于蛋白质合成的文章，你不记得了，就把你写的步骤的名字抛进去。比如起始，这是由起始因素帮助的。稍后，我们会讲到伸长，这是由伸长因子帮助的。最后我们要做终止，终止因子。记住，在作文中，正确的可以加分，错误的不能丢分。如果你恰好是对的，你就得一分。就算你错了，也不会有什么损失。记住，读者是生物老师。有些人擅长植物学，有些人擅长分子生物学。 You may trick a reader who's not all that great on say protein synthesis and they think, "Holy crap this kid knows more than I, I'll give him a point," because it sounds right.

在小亚基着陆后发生了什么我们有tRNA在那里?启动的最后一步是当大的子单元出现时。我们来看看这个。这里我们看到大的亚基进来了，现在我们有了小的亚基，tRNA都排在START密码子上。这个大的亚单位是由RNA和蛋白质组成的。这种RNA被称为rRNA。不是因为它是一个海盗而是核糖体，核糖体RNA。

这里我们看到它有三个包或位点。E点，E是出口的缩写，因为那是我们完成tRNA的时候它们从口袋里出来。P位点是我们构建新蛋白质的地方A位点是新的trna到达的地方。当我们最终完成起始时，整个起始复合体看起来就像这样，大的子单元落在START密码子上。你可以看到大的子单元着陆时第一个tRNA已经在P位点。我们已经完成了入会仪式。

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我们有一个小亚基，凹槽里有一个mRNA。我们有tRNA和适当的反密码子与起始密码子相匹配。它的氨基酸就在P位点上，准备好和下一个tRNA带来的任何氨基酸结合，下一个tRNA会到达它的A位点。让我们花点时间来看看这在延伸过程中是如何发生的。

现在我们已经完成了起始阶段，我们准备好进入，就像我说的，延伸阶段。我们来看看这是怎么发生的。

所以在延伸过程中，我们只是使我们的氨基酸链或蛋白质更长。所以发生的是，一个tRNA出现并与下一个密码子相匹配，它位于a位点。我们的起始密码子AUG在这里，下一个密码子是CGA。

现在我懒得查什么是CGA。你可以在密码子表里看一下。因为我太懒了，我只写了2号氨基酸。简称为AA2。这个tRNA携带了与密码子匹配的正确氨基酸，它就出现了。现在，我们有一个准备好的bloblodfriends，那是延伸因子。因为我们在延伸过程中，我们有辅助分子，延伸因子。现在旧的tRNA位于P位点，新的到达了A位点。现在我们准备好进行下一步的延伸。这就是我们要把这两个氨基酸连接在一起的地方。 This process is helped by an enzyme called Peptidyl transferase.

我们现在来看看这个。我们会看到蛋氨酸现在连接到第二个氨基酸上，也就是这条黑线。作为对那些一直在研究蛋白质的人的复习，我们把一个氨基酸和另一个氨基酸之间的连接称为什么?没错，它叫做缩氨酸键。氨基酸的旧名称是多肽。我们正在构建一个多氨基酸链，或多肽，有很多这样的肽键。

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但是等等，有东西不见了，“这是什么?”看到以前在那里的小头发了吗?“你不要。”这个氨基酸仍然附着在tRNA上，这个没有。无论何时形成化学键，通常都要断开化学键。核糖体使用一种叫做肽基转移酶的特殊酶，打破tRNA和氨基酸或肽之间的键，并将键转移到这个氨基酸上。现在核糖体已经用第一个tRNA完成了。它没有任何目的。接下来会发生的是，核糖体会发生移动它会向下移动通过另外三个碱基，一个密码子。

我们会看到小的亚基向这边移动，大的亚基也跟着移动。这种运动叫做易位。出于某种原因，科学家认为它们太酷了，不能说它们只是在移动，所以你会看到易位这个词出现很多次。在蛋白质合成中都有，这是一种染色体突变。

所以我们首先看到tRNA说，“走开，小男孩。”然后它就飘走了。下一个tRNA进来了。这当然得益于延伸因素。它过来，落在A位点的开放密码子上。为什么A站点是空的?记住，大的亚基带着tRNA滑下来，它原本在A位点，当核糖体移动时，它保持不动。现在，第二个tRNA在P位点。第一个tRNA从E站点出来，新的到达A站点。E位点，出口，P位点生长蛋白，A位点是新到达的。 And we just keep doing this over and over as the ribosomes down the mRNA adding in new amino acids as the tRNAs bring it in.

现在这个家伙怎么样了?他出发了，找到了识别反密码子的酶并将其与正确的氨基酸连接起来。如果需要的话，我们可以看到这个tRNA会引入另一个蛋氨酸。

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但这整个过程如何结束呢?这就是所谓的终止，我们马上就会讲到。

那么终止是如何发生的呢?核糖体在前进的过程中加入了它的氨基酸。最终它到达了其中一个停止密码子。记得吗，我说过没有tRNA与之匹配，这里我们看到UAA在A位点。核糖体会继续说，哦!我又需要AUG了。”然后是蛋氨酸。然后它说，“我需要一个UAA。”没有匹配的tRNA。所以核糖体会说"我需要一个UAA " And it just stops waiting for non-existent tRNA to come along and bring this non-existent amino acid. Eventually, another helper molecule, a 'releasing factor' comes along and it says, "Stop, release." And that's what the ribosome does.

结果是最后一个键断裂了，然后所有的键都解体了。这就是我们在这里看到的在实现因子导致大的亚基释放之后。它飘走了，小的亚基也飘走了。这最后的tRNA，它的工作完成了，飘走了。现在我们的蛋白质组装链，我们的氨基酸序列组合在一起形成这个长序列，它漂浮起来折叠起来组成一个功能性蛋白质。

或者，它可以被放在粗面内质网中，在那里它可能会与其他多肽链结合，或者以某种特定的方式进行修饰。甚至可能被送到高尔基体为细胞分泌做准备。但就是这样。我们已经讨论过了，这就是终止。

这就是转译，但我想最后再讲一遍这次我将用我自己作为核糖体来重建它。这些卡片是信使密码子。

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我将会有一些帮手带来一些氨基酸我将会用彩色的小纸片来代表不同的氨基酸。现在，我没有足够的精力给你们讲解把自己锯成两半来代表核糖体的两半。所以你只能接受现实了。

这是P点，这是A点。现在你记得在起始阶段，小的亚基接近并找到START密码子。在这种情况下，字母R-E-D代表了纸的红色。就像AUG一样，START密码子代表氨基酸蛋氨酸。所以我的小亚基就在这里。

我还需要什么?我需要第一个tRNA。它是怎么知道来这里的?因为它用反密码子识别了红色密码子。所以,“红”。核糖体呻吟着向前走。看，这是第一个tRNA，带着它的红色氨基酸。它把它固定在红色密码子上方。现在我注意到她在我的P点。我的A侧是开放的，我准备拉长。 So my A side is where the new ones is going to arrive, so I go, "GREEN." And along comes green.

现在我要用肽基转移酶，所以我要打破这个连接tRNA的红色纸的键。我形成一个肽键，当我将蓝色密码子转移到我的a位点时，它就会漂浮在我的E位点上。他现在在我的P点。注意，他没有动。我做的事。

好吧,“蓝色”。tRNA识别它的反密码子，蓝色密码子，e再次带来蓝色氨基酸，“给我那个。”我断开键，我形成键。当我向下移位时，他离开了我的E位。现在我读到下一个密码子，“停止。”现在，没有停止tRNA。

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但核糖体并不知道。它只是摆姿势，因为没有tRNA匹配任何停止密码子，UAG, UGA或UAA。所以我就坐在那里，直到终于有了释放因子，“停”。过来一拳打在我的后脑勺上。它分解了我们的蛋白质，这些蛋白质可能会组合成蛋白质通道或酶，或别的什么。他飘走了，我飘走了，翻译完成了。就是这样。

现在我真的建议，如果你想在AP生物学的作文题中取得好成绩，你可以花点时间阅读课本或者观看我关于转录的那集。制造信使RNA的过程。但如果你把它记下来了，你就会在他们喜欢问的一篇文章中取得很好的成绩。这个话题可能每四年才会出现一次。所以，做好准备吧。