最新分子遗传学6-1教学讲义ppt课件
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(3) 用点突变的方法来改变校正tRNA（Ala）上的 各个位点，观察对识别Ala有何影响，他们证明 了Ala tRNA的G3:U70碱基对，仅一对碱基决定 丙氨酰tRNA合成酶与tRNA的识别。
这种小元件称为tRNA的“identity”，或称为副密码 子（paracodon）。
副密码子：tRNA分子上被氨酰tRNA合成酶识别从 而决定其携带何种氨基酸的区域和部位。
使分子形成L型并使结构稳定。 (4)几乎所有的碱基其朝向相同，使碱基平面之间产
生堆积作用，是tRNA构象稳定的主要因素之一。 (5)在反密码子环中仅有很少的三级氢键，这在蛋白
质合成中便于反密码子区的相对方向发生改变。
tRNA的L型三维结构
三叶草二级结构具有四个臂 L型三维结构两个双螺旋区相互垂直
线粒体与核DNA密码子使用情况的比较
生物
所有 酵母 果蝇
密码 子 UGA CUA AGA
线粒体DNA编 核DNA编码的
码的氨基酸
氨基酸
色氨酸
终止子
苏氨酸
亮氨酸
丝氨酸
精氨酸
哺乳类 AGA/G 终止子
精氨酸
哺乳类 AUA 甲硫氨酸 异亮氨酸
三、反密码子中的“ 摆动”（wobble）
摆 动 假 说 (wobble hypothesis) 是 由 Crick.F （1966年）提出的。即当tRNA的反密码子与 mRNA的密码子配对时前两对严格遵守碱基互 补配对法则，但第三对碱基有一定的自由度可 以“摆动”。摆动假说也称为三中读二（2 out of 3 reading）。
(6)额外环(extra arm)可变性大，从4nt到21nt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）。
（二）tRNA的L型三维结构
(1)氨基酸受体臂位于L型的一侧，距反密码子环约 70bp。
(2)D环和TψC形成了L型的转角。 (3)在一些保守和半保守的碱基之间形成三级氢键，
反密码子上的三个碱基，G20(D 环); A73(末端)
Ser
G1-C72; G2-C71; A3-U70(受体臂); C11-G24(D 环)
Ala
G3-U70(受体臂)
总结上表显示副密码子的特点如下：
关键位点涉及的碱基数很少（1-5个）； 副密码子多集中在反密码子和受体臂区域； 不同的tRNA都有自己特殊的规律来进行识
3’
5’ 氨基酸茎
D环
TψC环
可变环
TψC环 D环
氨基酸茎 3’
5’
可变环
反密码子环
反密码子环
图14-15 tRNA由三叶草型折叠成L型三维结构
3’ 5’
CCAOH
5’
CCG
I
3’
GGC
tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识 别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。
二. tRNA对氨基酸的识别
（1）tRNA怎样接受特定的氨基酸？ 氨基酰－tRNA合成酶怎样识别tRNA？
（2）tRNA中的哪些结构和接受特定氨基酸有关？
1988年Hou Ya-ming（候雅明）和Schimmel首先取 得突破。
他们采用的方法是：
(1) 选用E.coli (trp-)来进行研究；
(2) tRNA，携带Ala，反密码子突变成CUA，可以 和终止密码子UAG相配对,可校正色氨酸的琥 珀突变.
（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，环区中央总存在反密码子三联体， 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，环区中某 些特定位置含特殊碱基-双氢尿嘧啶。此区负责和 氨基酰tRNA聚合酶结合。
别；
第三节 核糖体的结构和功能
核糖体（ribosome） 是蛋白质合成的装置，由核糖核蛋白大复合物组 成。
表 14--5 每种合成酶通过几个特殊碱基来识别其同质 tRNA
tRNA
合成酶识别的碱基
一类氨基酰 tRNA 合成酶
Val
反密码子上的三个碱基
Met
反密码子上的三个碱基
Ile
反密码子上的 C34 修饰碱基
Gln
U35（反密码子）; U1-A72 和 G73（受体臂）
二类氨基酰 tRNA 合成酶
Phe（酵母）
表 14－ 4 遗 传 密 码 中 的 摆 动
反 密 码 子 5’ 端 碱 基 密 码 子 3’ 端 可 配 对 碱 基
Leabharlann Baidu
G
U或 C
C
G
A
U I（ 次 黄 嘌 呤 ）
U A或 G A、 U或 C
摆动配对
三中读二是由tRNA与
密码子的结合稳定性决
定的： ①密码子的第
1,2碱基和反密码子能形
成6个氢键时，可三中
分子遗传学6-1
第一节 遗传密码
一、三联体密码的确定:
1954年G.Gamov对破译密码首先提出设想 若一种碱基对应于一种氨基酸，那么只可能产生
4种氨基酸; 若2 个碱基编码一种氨基酸的话，4种碱基共有
42=16种不同的排列组合; 3个碱基编码一种氨基酸，经排列组合可产生
43=64种不同形式 若是四联密码，就会产生44=256种排列组合。
读二；②而仅形成4个
氢键时不可三中读二；
③当形成5个氢键时，
第二个碱基是嘧啶时，
可三中读二； 而第二个
碱基是嘌呤时，不可三
中读二；
U
第二节 tRNA的结构和功能
一. tRNA的结构 （一）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。
遗传密码的解读，证明遗传密码有一定的阅读框 1961年F.H.C.Crick等用原黄素处理T4噬菌体的一
个基因rII，证明加入或减少1个或2个碱基都会引 起移框突变，而加入或减少3个碱基时反而可以恢 复正确的读框，即遗传密码是非重叠式三联密码 。
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，称为开放阅 读框架(open reading frame, ORF)。
这种小元件称为tRNA的“identity”，或称为副密码 子（paracodon）。
副密码子：tRNA分子上被氨酰tRNA合成酶识别从 而决定其携带何种氨基酸的区域和部位。
使分子形成L型并使结构稳定。 (4)几乎所有的碱基其朝向相同，使碱基平面之间产
生堆积作用，是tRNA构象稳定的主要因素之一。 (5)在反密码子环中仅有很少的三级氢键，这在蛋白
质合成中便于反密码子区的相对方向发生改变。
tRNA的L型三维结构
三叶草二级结构具有四个臂 L型三维结构两个双螺旋区相互垂直
线粒体与核DNA密码子使用情况的比较
生物
所有 酵母 果蝇
密码 子 UGA CUA AGA
线粒体DNA编 核DNA编码的
码的氨基酸
氨基酸
色氨酸
终止子
苏氨酸
亮氨酸
丝氨酸
精氨酸
哺乳类 AGA/G 终止子
精氨酸
哺乳类 AUA 甲硫氨酸 异亮氨酸
三、反密码子中的“ 摆动”（wobble）
摆 动 假 说 (wobble hypothesis) 是 由 Crick.F （1966年）提出的。即当tRNA的反密码子与 mRNA的密码子配对时前两对严格遵守碱基互 补配对法则，但第三对碱基有一定的自由度可 以“摆动”。摆动假说也称为三中读二（2 out of 3 reading）。
(6)额外环(extra arm)可变性大，从4nt到21nt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）。
（二）tRNA的L型三维结构
(1)氨基酸受体臂位于L型的一侧，距反密码子环约 70bp。
(2)D环和TψC形成了L型的转角。 (3)在一些保守和半保守的碱基之间形成三级氢键，
反密码子上的三个碱基，G20(D 环); A73(末端)
Ser
G1-C72; G2-C71; A3-U70(受体臂); C11-G24(D 环)
Ala
G3-U70(受体臂)
总结上表显示副密码子的特点如下：
关键位点涉及的碱基数很少（1-5个）； 副密码子多集中在反密码子和受体臂区域； 不同的tRNA都有自己特殊的规律来进行识
3’
5’ 氨基酸茎
D环
TψC环
可变环
TψC环 D环
氨基酸茎 3’
5’
可变环
反密码子环
反密码子环
图14-15 tRNA由三叶草型折叠成L型三维结构
3’ 5’
CCAOH
5’
CCG
I
3’
GGC
tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识 别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。
二. tRNA对氨基酸的识别
（1）tRNA怎样接受特定的氨基酸？ 氨基酰－tRNA合成酶怎样识别tRNA？
（2）tRNA中的哪些结构和接受特定氨基酸有关？
1988年Hou Ya-ming（候雅明）和Schimmel首先取 得突破。
他们采用的方法是：
(1) 选用E.coli (trp-)来进行研究；
(2) tRNA，携带Ala，反密码子突变成CUA，可以 和终止密码子UAG相配对,可校正色氨酸的琥 珀突变.
（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，环区中央总存在反密码子三联体， 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，环区中某 些特定位置含特殊碱基-双氢尿嘧啶。此区负责和 氨基酰tRNA聚合酶结合。
别；
第三节 核糖体的结构和功能
核糖体（ribosome） 是蛋白质合成的装置，由核糖核蛋白大复合物组 成。
表 14--5 每种合成酶通过几个特殊碱基来识别其同质 tRNA
tRNA
合成酶识别的碱基
一类氨基酰 tRNA 合成酶
Val
反密码子上的三个碱基
Met
反密码子上的三个碱基
Ile
反密码子上的 C34 修饰碱基
Gln
U35（反密码子）; U1-A72 和 G73（受体臂）
二类氨基酰 tRNA 合成酶
Phe（酵母）
表 14－ 4 遗 传 密 码 中 的 摆 动
反 密 码 子 5’ 端 碱 基 密 码 子 3’ 端 可 配 对 碱 基
Leabharlann Baidu
G
U或 C
C
G
A
U I（ 次 黄 嘌 呤 ）
U A或 G A、 U或 C
摆动配对
三中读二是由tRNA与
密码子的结合稳定性决
定的： ①密码子的第
1,2碱基和反密码子能形
成6个氢键时，可三中
分子遗传学6-1
第一节 遗传密码
一、三联体密码的确定:
1954年G.Gamov对破译密码首先提出设想 若一种碱基对应于一种氨基酸，那么只可能产生
4种氨基酸; 若2 个碱基编码一种氨基酸的话，4种碱基共有
42=16种不同的排列组合; 3个碱基编码一种氨基酸，经排列组合可产生
43=64种不同形式 若是四联密码，就会产生44=256种排列组合。
读二；②而仅形成4个
氢键时不可三中读二；
③当形成5个氢键时，
第二个碱基是嘧啶时，
可三中读二； 而第二个
碱基是嘌呤时，不可三
中读二；
U
第二节 tRNA的结构和功能
一. tRNA的结构 （一）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。
遗传密码的解读，证明遗传密码有一定的阅读框 1961年F.H.C.Crick等用原黄素处理T4噬菌体的一
个基因rII，证明加入或减少1个或2个碱基都会引 起移框突变，而加入或减少3个碱基时反而可以恢 复正确的读框，即遗传密码是非重叠式三联密码 。
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，称为开放阅 读框架(open reading frame, ORF)。