高中生物 29 基因的表达 - 基因指导蛋白质的合成
遗传信息的转录
概念：转录是指在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。通过转录，DNA中的遗传信息传递到了RNA上。
场所：主要在细胞核中进行，此外在线粒体、叶绿体中也能进行转录。
条件：
模板：DNA的一条链，这条链被称为模板链。
原料：四种核糖核苷酸，即腺嘌呤核糖核苷酸（A）、鸟嘌呤核糖核苷酸（G）、胞嘧啶核糖核苷酸（C）、尿嘧啶核糖核苷酸（U）。
能量：由ATP提供。
酶：RNA聚合酶等，RNA聚合酶能够识别并结合到DNA模板链上，催化核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，从而合成RNA链。
过程：
解旋：RNA聚合酶结合到DNA模板链上，使DNA双链解开，碱基得以暴露。
合成RNA链：以解开的DNA模板链为依据，按照碱基互补配对原则，核糖核苷酸与模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下，依次连接形成RNA链。
释放：新合成的RNA链从DNA模板链上释放出来，DNA双链重新恢复成双螺旋结构。
遗传信息的翻译
概念：翻译是指游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
场所：细胞质中的核糖体。
条件：
模板：mRNA，mRNA上的密码子决定了蛋白质中氨基酸的排列顺序。密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
原料：20种氨基酸。
能量：由ATP提供。
搬运工具：tRNA，tRNA的一端携带特定的氨基酸，另一端具有反密码子，反密码子能够与mRNA上的密码子互补配对，从而将相应的氨基酸搬运到核糖体上。
酶：多种酶参与翻译过程，如氨酰-tRNA合成酶等，氨酰-tRNA合成酶能够催化氨基酸与tRNA结合形成氨酰-tRNA。
过程：
起始：mRNA与核糖体结合，携带甲硫氨酸的tRNA通过其反密码子与mRNA上的起始密码子互补配对，进入核糖体的P位，翻译开始。
延伸：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，相应的氨酰-tRNA进入核糖体的A位，在酶的作用下，将A位上的氨基酸与P位上的氨基酸通过肽键连接起来，然后P位上的tRNA离开核糖体，A位上的氨酰-tRNA移动到P位，核糖体继续移动，重复上述过程，使肽链不断延伸。
终止：当核糖体移动到mRNA上的终止密码子时，没有相应的氨酰-tRNA与之配对，翻译终止，肽链从核糖体上释放出来，经过盘曲折叠等加工过程，形成具有一定空间结构和功能的蛋白质。
遗传信息、密码子、反密码子与氨基酸之间的对应关系
遗传信息蕴藏在DNA的碱基排列顺序中，通过转录传递给mRNA，mRNA上的密码子决定了氨基酸的种类和排列顺序。一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由一种或几种密码子决定。例如，密码子AUG既可以作为起始密码子，编码甲硫氨酸，也可以在mRNA的其他位置编码甲硫氨酸；而亮氨酸可以由6种不同的密码子编码。
tRNA上的反密码子能够与mRNA上的密码子互补配对，从而保证了氨基酸能够按照mRNA上的密码子顺序准确地添加到肽链中。一种tRNA只能携带一种氨基酸，但一种氨基酸可以由一种或几种tRNA携带。例如，携带丙氨酸的tRNA有多种，它们的反密码子不同，但都能识别并结合丙氨酸的密码子。
基因指导蛋白质的合成是遗传信息表达的核心过程，通过转录和翻译，将DNA中的遗传信息转化为具有生物功能的蛋白质，从而实现了基因对生物性状的控制，这一过程体现了生命活动的精确性和复杂性，也是现代分子生物学研究的重要内容之一。
