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第六章 蛋白质的生物合成 - 翻译

第六章 蛋白质的生物合成 - 翻译. 第一节 遗传密码的破译 概念 : 遗传密码是指 DNA 链上的核苷酸与蛋白质 链上的氨基酸的对应关系。密码子是指 mRNA 链上 三个连续的核苷酸决定一个特定的氨基酸， mRNA 上特定的核苷酸序列对应蛋白质链上特定的氨基 酸序列。. 2. 遗传密码的特性. ① 密码的基本单位 遗传密码编码在核酸分子上，其基本单位是按 照 5’ － 3’ 方向编码 、 无重叠 、 无标点的三联体 密码子 ② 起始密码与终止密码 AUG 为起始密码子，另外，以 UAA 、 UAG 与 UGA

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第六章 蛋白质的生物合成 - 翻译

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  1. 第六章 蛋白质的生物合成-翻译 • 第一节 遗传密码的破译 • 概念:遗传密码是指DNA链上的核苷酸与蛋白质 • 链上的氨基酸的对应关系。密码子是指mRNA链上 • 三个连续的核苷酸决定一个特定的氨基酸， mRNA • 上特定的核苷酸序列对应蛋白质链上特定的氨基 • 酸序列。

  2. 2. 遗传密码的特性 ①密码的基本单位 遗传密码编码在核酸分子上，其基本单位是按 照5’－3’方向编码、无重叠、无标点的三联体 密码子 ② 起始密码与终止密码 AUG为起始密码子，另外，以UAA 、UAG与UGA 为终止密码子，上述三种非编码任何一种氨基酸 的密码子又分别称为: UAA为赭石型密码(ochre codon), UAG为琥珀型密码子(amber codon), UGA 为蛋白石型密码子(opal codon)

  3. 3. 密码的简并性 • 概念(degeneracy):同一种氨基酸具有两个或更 多密码子的现象 • 生物学意义:可以减少有害突变 4. 密码的变偶性(wobble) tRNA上的反密码子与 mRNA 密码子配对时可以 在一定范围内变动的现象。 U可以和A或G配对，G可以和U或C配对，I可以和 U 、A 、C配对，但A和C只能与U和G配对。

  4. 5. 遗传密码的通用性与变异性 • 各种低等和高等生物基本上享用同一套 遗传密码 6. 突变效应及遗传密码的防错系统 a. 转换(transition) b. 颠换(transversion)

  5. 7. 可读框与重叠基因 ①可读框:指从起始密码子起至终止密码子止的 一段连续密码子区域 ② 重叠基因是指一个基因的编码区部分或全部 与另一基因的编码区重叠，故一种可读框编码一 种蛋白质，而其他可能的可读框编码第二种蛋白 质的一部分或全部。

  6. 第二节 翻译 一. 概述 蛋白质是基因表达的最终产物，是具有内在结 构信息的生物大分子，其结构信息储存在其氨基 酸序列中，而这些信息又由存在染色体DNA上的 核苷酸序列所决定，即是由mRNA中的核苷酸序 列所决定。

  7. 二. 翻译的分子基础 1. mRNA是蛋白质生物合成的模板 特点: a. 其碱基组成与相应的DNA碱基组成一致，即携 带来自DNA的遗传信息 b. 链的长度不同 c. 在肽链合成时信使应与核糖体进行短暂的结合 d. 信使的半衰期很短，因此其代谢速度很快

  8. ２. tRNA转运活化的氨基酸至信使模板 • 组成:氨基酸结合部位与信使RNA结合部位 • 立体结构:由50-95个核苷酸组成的一条多聚核苷酸链经分子内折叠，形成三叶草形构象，含有4个双链的茎和4个单链的环。5‘端和3’端的碱基通过形成7个Waston-Crick碱基配对被拉在一起，形成受体臂，氨基酸通过与游离3’端的核糖连接而形成氨酰-tRNA分子

  9. 3. 密码子与反密码子的相互作用 • 氨基酸一旦与转运RNA形成氨酰-tRNA后，其 进一步的去向由tRNA决定。 tRNA凭借自身的反 密码子与mRNA分子上的密码子相识别，而把所 带的氨基酸运送到肽链的一定位置。

  10. 23S rRNA 50S 大亚基 5S rRNA 31种核糖体蛋白 核糖体 16S rRNA 30S 小亚基 21种核糖体蛋白 4. 蛋白质生物合成的场所-核糖体 • 原核细胞核糖体

  11. 28S rRNA 60S 大亚基 5S rRNA 45多种核糖体蛋白 核糖体 18S rRNA 40S 小亚基 30多种核糖体蛋白 • 真核细胞核糖体

  12. 核糖体RNA

  13. 三. 翻译的过程 • 起始 1. 氨酰-tRNA复合物的形成

  14. 2. 氨酰tRNA合成酶的参与

  15. 3. mRNA分子与核糖体的识别与结合 • 由核糖体小亚基与mRNA结合识别起始密码

  16. ①起始 原核生物蛋白质合成 • 参与因子: initiation factor，IF • 任务:在mRNA分子的正确起始密码子处完成完整核糖体的组装 • 步骤: ⒜ 形成mRNA30S复合物 ⒝ tRNAfMet结合形成30S起始复合物 ⒞ 形成70S起始复合物

  17. 70S核糖体在IF-1作用下解离成30S和50S两个亚基 • IF-1和IF-3与游离的30S亚基结合，以阻止在于mRNA结合前30S亚基与大亚基的结合，从而防止无活性核糖体的形成 • IF-2与GTP的复合体结合到小亚基上，有助于已负载的起始tRNA与该复合体结合 • 30S亚基利用mRNA分子上的核糖体结合位点附着到mRNA上 • 起始tRNA通过其反密码子与mRNA分子上AUG密码子的碱基配对，与上述复合体结合，同时释放出IF-3 • 50S亚基与上述复合体结合，替换出IF-1和IF-2，而GTP在此耗能过程中被水解

  18. ②延伸 • 氨酰tRNA的转运 • 肽键的形成 • 移位 • 参与因子: EF-Tn、EF-Ts ＆EF-G • 步骤: a. 氨酰-tRNA的转运 b. 肽键的形成 c. 移位

  19. ③终止

  20. 总结

  21. 真核生物蛋白质的生物合成

  22. 步骤 • 起始tRNA首先与40S亚基结合，eIF3和eIF4结合到40S亚基上，促使其与起始tRNA、eIF2和GTP结合形成43S核糖体复合物 • mRNA先与eIF4B和eIF4F发生作用，利用来自ATP的能量解旋去除高级结构 • 在40S亚基复合体上，通过5’帽子结构与mRNA复合体结合后，在mRNA链上滑动寻找AUG起始密码子

  23. 由eIF5替换eIF2和eIF3后，60S亚基才能与40S亚基结合，并水解GTP由eIF5替换eIF2和eIF3后，60S亚基才能与40S亚基结合，并水解GTP • eIF4C在帮助60S亚基结合形成完整的80S起始复合体后被释放 • 释放后的eIF2･GDP复合体在eIF2B的作用下进入下一轮 ※ 相同点 1. 核糖体小亚基结合荷载的起始tRNA 2. 在信使RNA上必须找到合适的起始密码子 3. 大亚基必须与已形成复合物的小亚基、起始tRNA、mRNA结合

  24. ❀不同点 • 原核细胞中，mRNA首先与小亚基结合，才有起始tRNA加入形成起始复合物，而真核细胞中，起始tRNA首先结合与小亚基，形成复合物后，再在多种因子参与下结合mRNA，才形成大的起始复合物 • 小亚基起始复合物在mRNA上寻找起始密码子的方式不同。原核细胞内，依靠小亚基内16S rRNA 3’端序列与SD序列互补结合，才定位于mRNA，而真核细胞内，依靠5’端帽子结构的起始因子结合小亚基，然后以滑动搜索机制寻找起始密码子

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