备课素材：翻译过程问题释疑-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

翻译过程问题释疑 基因的表达在必修二中分量不是很重，但在高考题中却经常出现。 尤其是翻译过程，同学们有很多问题。 1.核糖体中催化肽键形成的关键分子是什么？ 核糖体是蛋白质合成的细胞器,游离的氨基酸以mRNA为模板,在核糖体上合成具有一定氨基酸顺序的肽链,人教版(2019年)必修2第68页“蛋白质合成示意图”显示,核糖体上存在2个tRNA的结合位点,即P位(位点1)和A位(位点2),核糖体沿mRNA移动读取密码子,tRNA携带特定氨基酸先后进入位点A和位点P,氨基酸间通过肽键连接,直到核糖体阅读到终正密码子，肽链合成终止。而实际翻译的过程比教材介绍的复杂得多。学生往往会思考,肽键为什么会形成?是什么酶起到了催化作用?教师会提示学生:这种酶存在于核糖体中。学生会进一步提问:核糖体含有核糖体蛋白质和rRNA,二者中哪个是催化作用的关键分子? 例1、核糖体结构研究具有重要的意义,经过几代科学家的努力，人类对原核和真核生物核糖体的结构与功能异同点具有了较深入的了解,图1所示的原核生物的核糖体由沉降系数分别为50S和30S的大小亚基2部分组成,核糖体的各部分在蛋白质合成中各司其职:1)mRNA结合位点;2)A位点是新进入的tRNA结合位点;3)P位点是延伸中的tRNA结合位点;4)E位点是空载tRNA结合位点;5)肽酰基转移酶的催化位点位于大亚基,可催化氨基酸间形成肽键。tRNA通过与A、P、E等位点的结合逐步完成遗传信息的解码,A、P、E部位虽然有蛋白质,但除去蛋白质并不会改变其结构和功能,位于大亚基上的肽酰基转移酶中心,只有 RNA并无蛋白质,回答下列问题(题目节选)。 图1原核细胞的翻译过程局部示意图 关于核糖体蛋白质合成过程的叙述,正确的是AD。 A.肽链延伸时,tRNA依次经过A、P、E位点 B.用蛋白酶处理肽酰基转移酶中心,肽键将不能形成 C.mRNA与核糖体的结合依靠密码子与反密码子的相互配对 D.大亚基rRNA催化肽键的形成,小亚基为 tRNA解码提供场所 答案：AD 解析:题干提到A位点是新进入的tRNA结合位点,所以肽链延伸时,tRNA携带新氨基酸先经过A位点,然后进P位点,脱离氨基酸后进入E位点,A项正确;题干描述肽酰基转移酶中心只有RNA并无蛋白质,因此蛋白酶处理肽酰基转移酶中心,不影响其结构和功能,肽键能形成,B项错误;反密码子位于tRNA上,不属于核糖体结构，mRNA与核糖体的结合不会依赖于密码子与反密码子的配对,C项错误;肽酰基转移酶催化肽键形成的催化中心位于大亚基,又只存在RNA并无蛋白质,因此D项正确。 例1中明确了核糖体大亚基上rRNA是催化肽键形成的活性中心,核糖体蛋白可能起到维系rRNA结构的辅助作用,大亚基上rRNA是一种核酶(具有催化活性的RNA分子)。新人教版教师用书上总结,在蛋白质合成过程中,tRNA的反密码子环和mRNA的密码子都是直接与rRNA而不是核糖体蛋白发生相互作用,这些事实说明rRNA具有重要的功能,也就是催化功能。 2.翻译过程中氨基酸之间形成肽键的同时是否发生脱水? 例2、核糖体RNA即rRNA,是3类RNA(tRNA、mRNA、rRNA)中相对分子质量最大的一类,它可以与多种蛋白质结合成核糖体,作为蛋白质生物合成的“装配机器”。核糖体中催化肽键合成的是rRNA,蛋白质只是维持rRNA的构象,起辅助作用。下列相关叙述错误的是( )。 A.rRNA的合成需要以DNA的1条链作为模板  B.合成肽链时,rRNA可以降低氨基酸间脱水缩合所需的活化能 C.在真核细胞中,rRNA的合成与核内某结构有关  D.核糖体的内部只有氢键的形成没有氢键的断裂 解析:本题给的答案是D项。rRNA是转录的产物,以特定的DNA的1条链为模板,A项正确;在真核细胞中,核仁与rRNA的合成有关,C项正确;tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对时有氢键的形成,tRNA离开核糖体时有氢键的断裂,D项错误。 题中B项,核糖体中催化肽键合成的是rRNA,酶具有降低化学反应活化能的作用,但是“氨基酸间脱水缩合”一词值得讨论其科学性。 tRNA与特定的氨基酸能够在酶的催化作用下合成氨基酰-tRNA。这样的氨基酰-tRNA能携带特定的氨基酸并运送到核糖体上,参与翻译过程。核糖体P位的“氨基酰tRNA”上的氨基酸的酰基转移到A位的“氨基酰tRNA”的氨基上,氨基上的H原子补到“空tRNA”分子上形成-OH,整个过程并未脱水,直接形成肽键如图2所示。 图2 氨基酸间形成肽键示意图 因此,例题2中B项应改为:合成肽链时,rRNA可以降低氨基酸间形成肽键所需的活化能,或者把答案改成BD才更科学。因为,翻译过程中氨基酸之间形成肽键的同时并未发生脱水。 例