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蛋白质的生物合成

蛋白质的生物合成. 第十五 章. 可能在大多数情况下，核糖体独立地结合在一个顺反子的起始位点。. 2 、 遗传密码的破译. 开放阅读框架 ( ORF ) ： 从 mRNA 5  端起始密码子 AUG 到 3  端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为 ORF 。 遗传密码（ genetic code ）：核酸中的核苷酸残基序列与蛋白质中的氨基酸残基序列之间的对应关系。标准的遗传密码是由 64 个密码子组成的，几乎为所有生物通用。

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蛋白质的生物合成

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Presentation Transcript

  1. 蛋白质的生物合成 第十五 章

  2. 可能在大多数情况下，核糖体独立地结合在一个顺反子的起始位点。可能在大多数情况下，核糖体独立地结合在一个顺反子的起始位点。

  3. 2、遗传密码的破译 开放阅读框架(ORF)：从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为ORF。 遗传密码（genetic code）：核酸中的核苷酸残基序列与蛋白质中的氨基酸残基序列之间的对应关系。标准的遗传密码是由64个密码子组成的，几乎为所有生物通用。 密码子是指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的核苷酸序列，特指一个氨基酸。又称为三联体密码（triplet code）

  4. 遗传密码的破译

  5. 第二个实验-核苷酸结合技术 • 1964年Nirenberg又采用三联体结合实验 • tRNA和氨基酸及三联体的结合是特异的； • (2) 上述结合的复合体大分子是不能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而tRNA- 氨基酸的复合体是可以通过的。

  6. 第二个实验-核苷酸结合技术（2）

  7. 64个密码子中有61个编码氨基酸，3个不编码任何氨基酸而起肽链合成的终止作用，称为终止密码子，它们是UAG、UAA、UGA，密码子AUG（编码Met）又称起始密码子。64个密码子中有61个编码氨基酸，3个不编码任何氨基酸而起肽链合成的终止作用，称为终止密码子，它们是UAG、UAA、UGA，密码子AUG（编码Met）又称起始密码子。

  8. 3、遗传密码的特点 (遗传密码是三联体密码) （1）、连续性（Commaless）和方向性 连续性(commaless)编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉，如mRNA链上的碱基发生插入或缺失，可造成框移突变。 方向性 5`末端到3`末端

  9. （2）简并性 几种密码子编码一种氨基酸的现象称为密码子的简并性。如GGN（GGA、GGU、GGG、GGC）都编码Gly，那么这4种密码子就称为Gly的简并密码。同一氨基酸的不同密码子称为同义密码子（synonyms）。只有Met和Trp没有简并密码。 一般情况下密码子的简并性只涉及第三位碱基。 密码虽有简并性，但它们使用的频率并不相等，有的密码子使用的机会较多，有的几乎不用。

  10. ★简并性的生物学意义？ A、可以降低由于遗传密码突变造成的灾难性后果 假如每种氨基酸只有一个密码子，那么剩下的44个密码子都成了终止子，如果一旦哪个氨基酸的密码子发生了单碱基的点突变，那么极有可能造成肽链合成的过早终止。如GUN编码Ala，由于简并性的存在，不论第三位的U变成什么，都仍然编码Ala B、可以使DNA上的碱基组成有较达的变化余地，而仍然保持多肽上氨基酸序列不变（意思基本同上）。

  11. 遗传密码的防错系统：

  12. 遗传密码的防错系统：

  13. 摆动配对 （3）、摆动性（Wobble）或变偶性 密码子与反密码子配对，有时会出现不遵从碱基A-U、G-C配对规律的情况，称为遗传密码的摆动现象。

  14. 摆动性（Wobble）或变偶性 密码子的第三位和反密码子的第一位是摇摆位点。

  15. 摆动性的生物学意义

  16. ★细胞内有几种tRNA？ 当遗传密码破译后，由于有61个密码子编码氨基酸，于是人们预测细胞内有61种，但事实上绝大多数细胞内只有50种左右，Crick也正是在这种情况下提出了摇摆假说并合理解释了这种情况。 根据摇摆性和61个密码子，经过仔细计算，要翻译61个密码子至少需要31种tRNA，外加1个起始tRNA，共需32种。 但是，在叶绿体和线粒体内，由于基因组很小用到的密码子少，因此叶绿体内有30种左右tRNAs，线粒体只有24种。

  17. （4）、通用性（Universal） 从病毒直到人类，细胞核DNA指导的蛋白质合成都使用同一套遗传密码。 * 研究发现，动物细胞的线粒体DNA、植物细胞的叶绿体DNA，在翻译时，其密码阅读方式不同。

  18. 5 .密码子有起始密码子和终止密码子： 蛋白质合成的起始和终止信号含在密码子中，无论在真核生物还是在原核生物中AUG（Met）都是用作起始密码子，但在少数情况下也用GUG. 遗传密码表中有3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）,称为无义密码子（ nonsense codons）或链终止密码子（chain-terminating codons）.终止密码子没有相应的tRNA存在，只供释放因子识别来实现翻译的终止，对一个序列来说是很重要的位点。

  19. （二）、核蛋白体是肽链合成的装置

  20. 3、多核糖体和核糖体循环

  21. 【既然蛋白质是在核糖体中合成的，那么第一个核糖体中的蛋白组分又是怎样合成的？】【既然蛋白质是在核糖体中合成的，那么第一个核糖体中的蛋白组分又是怎样合成的？】 【第一个核糖体又是怎样出现的？】 【先有DNA还是先有蛋白质？】 大多数科学家越来越支持RNA起源论： 第一个生活细胞里出现的是RNA分子，他同时具有信息储藏和生物演化的双重特性，既可以在一定程度上复制自己，又可以催化一些最初的生化反应，后来，随着活细胞的进化，DNA逐渐出现并成为更为稳定的遗传信息储存分子。 既然核糖体中既有蛋白质又有RNA，那么彻底搞清楚核糖体的结构与功能及其起源也许会弄清生命的起源和演化。

  22. 4、小亚基在mRNA上就位 原核生物：核糖体识别mRNA的S-D序列 真核生物：核糖体识别mRNA的5`帽子结构 S-D序列：在翻译起始密码子AUG的上游，相距约8-13个核苷酸处，有一段由4-9个核苷酸组成的富含嘌呤的序列。这一序列以AGGA为核心，因其发现者是Shine-Dalgarno而得名 。 mRNA上的S-D序列又称为核蛋白体结合位点。原核生物核蛋白体小亚基上的16S-rRNA近3’-末端处，有一段短序列…UCCU…是与S-D序列互补的。

  23. 小亚基在mRNA上就位 S-D序列

  24. 细菌的SD序列

  25. （三）.氨基酸的“搬运工具”-tRNA • 作用 • 是氨基酸的 特异“搬运工具” 1A.A----2 ~ 6特异 tRNA • 起“接合器”作用 • 和 mRNA摆动配对

  26. 三叶草型的二级结构

  27. 三叶草型的二维结构 • (1)各种tRNA均含有70-80个碱基，其 中22个碱基是恒定的。 • (2) 5’端和3’端配对（常为7bp）形成茎区，称为受体臂（acceptor arm）或称氨基酸臂 。在3’端永远是4个碱基（XCCA）的单链区，在其末端有2’-OH或3’-OH，是被氨基酰化位点。此臂负责携带特异的氨基酸。 • （3）TψC常由5bp的茎和7Nt和环组成。此臂负责和核糖体上的rRNA 识别结合； • (4)反密码子臂(anticodon arm)常由5bp的茎区和7Nt的环区组成，它负责对密码子的识别与配对。 • (5)D环 (D arm)的茎区长度常为4bp，也称双氢尿嘧啶环。负责和氨基酰tRNA聚合酶结合; • (6)额外环(extra arm)可变性大，从4 Nt到21 Nt不等，其功能是在tRNA的L型三维结构中负责连接两个区域（D环－反密码子环和TψC-受体臂）。

  28. 在三维空间，tRNA分子折叠成倒L型。氨基酸臂位于L型分子的一端，反密码环则处于相反的一端。这样的结构更为紧凑、稳定，这与D、TψC和可变臂中的核苷酸之间的氢键有关。tRNA分子中的大多数核苷酸都处于两个成直角的、堆积的螺旋中。碱基之间堆积的相互作用就象稳定DNA双螺旋那样对tRNA的稳定性具有重要的贡献。在三维空间，tRNA分子折叠成倒L型。氨基酸臂位于L型分子的一端，反密码环则处于相反的一端。这样的结构更为紧凑、稳定，这与D、TψC和可变臂中的核苷酸之间的氢键有关。tRNA分子中的大多数核苷酸都处于两个成直角的、堆积的螺旋中。碱基之间堆积的相互作用就象稳定DNA双螺旋那样对tRNA的稳定性具有重要的贡献。

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