分子生物学(杨洋)第七章 翻译-3共58页
分子生物学(杨洋)第七章 翻译(1)
How the eukaryotic ribosome recognize the start codon AUG?
What is the function of initiator tRNA---Met-tRNAMet in the translation initiation of eukaryotic cell?
2. a charged tRNA must be placed into the P site of ribosome
3. the ribosome must be precisely positioned over the start codon
start codon
01.11.202 0
One-base shift will result in the synthesis of completely unrelated polypeptide
01.11.202 0
How to answer the scientific question(解决科学问题)
Establish a good model
Design the elegant experiment
Analyze the experimental results
Answer the scientific question
a
20
研究论文（原始研究工作）的学习
01.11.202 0
设计实验
实验数据分析
得出结论
提出科学问题
分析科学问题
解决科学问题
a
22
01.11.202
tRNAiMet functions in directing th0 e scanning ribosome to the start site of translation. Science, Vol
分子生物学精选全文
可编辑修改精选全文完整版第一章绪论1、分子生物学简史：分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子形态、结构特征及其重要性、规律性而相互联系的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动的适应自然界到主动的改造和重组自然界的基础科学。
2、分子生物学发展阶段第一阶段：分子生物学发展的萌芽阶段第二阶段：分子生物学的建立和发展阶段第三阶段：分子生物学的深入发展和应用阶段3、分子生物学的主要研究内容DNA重组技术；基因表达调控研究；生物大分子的结构与功能的研究；基因组、功能基因组与生物信息学的研究第二章染色体与DNA1、名词解释：不重复序列：在单倍体基因组中只有一个或几个拷贝的DNA序列。
真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷贝。
中度重复序列：每个基因组中10～104个拷贝。
平均长度为300 bp，一般是不编码序列，广泛散布在非重复序列之间。
可能在基因调控中起重要作用。
常有数千个类似序列，各重复数百次，构成一个序列家族。
高度重复序列：只存在于真核生物中，占基因组的10%~60%，由6~10个碱基组成。
卫星DNA（satellite DNA）:又称随体DNA。
卫星DNA是一类高度重复序列DNA。
这类DNA是高度浓缩的，是异染色质的组成部分。
微卫星DNA（microsatellite DNA）：又称短串联重复序列，是真核生物基因组重复序列中的主要组成部分，主要由串联重复单元组成。
重叠基因（overlapping gene,nested gene）:具有部分共同核苷酸序列的基因，及同一段DNA携带了两种或两种以上不同蛋白质的编码信息。
重叠的序列可以是调控基因也可以是结构基因部分。
多顺反子（polycistronic mRNA ) ：编码多个蛋白质的mRNA称为多顺反子mRNA 。
单顺反子(monocistronic mRNA) ：只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA。
DNA的转座：又称移位（transposition)，是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。
分子生物学：第七章翻译1
• 1965年Khorana利用已知的核苷酸重复序列，以此多聚核苷酸作模 板，在体外进行蛋白质合成。
1、组成重复的RNA只能是UCU-CUC,翻译的多肽为丝氨酸、亮氨 酸排列，此处不能确定其密码子
2、怎么读都产生多聚苯、多聚丝、多聚亮。1与2只有一个密码 子相同，都有丝氨酸、亮氨酸，不能确定
3、怎么读都为四个密码子的循环，但合成的肽连中氨基酸有三 种。亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸 3与2对照，彼此共有密码子CUU和亮氨酸，因此，亮氨酸码 子为CUU 2中已知CUU是亮氨酸，2与1对照丝氨酸一定为UCU，因为1、 2中都有丝氨酸。苯丙氨酸则为UUC
• 1961年Crick 和Brenner证明遗传密码是三联体密码子。
• 原黄素(二氨基吖啶)可以使DNA增加或减少一个碱基。
(-)(-)(-)
一次删去5’-GUA ↓ ↓ ↓ UAC GGA U………3’
读码框不变
1961年Nirenberg 的无细胞蛋白合成系统：
（1）去模板：用DNAase处理E.coli抽提物，使DNA降解，除去原有的细菌 模板。这样的抽提物中含有：
• 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；
• 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。
• D环 (D arm)的茎区长度常为4bp，含有二氢尿嘧啶（dihydrouracil）。 负责和氨基酰tRNA聚合酶结合;
二人获得1968年诺贝尔化学奖
遗传密码特点：
• 连续性：密码子之间是连续的，中间没有停顿。如果插入或删除一 个碱基将会发生错误，称为移码，由移码产生的突变，称为移码突 变。
• 不重叠性：一般情况下，密码子之间是相连的，之间没有重叠 （non-overlapping）。但有例外。密码子的重叠与重叠基因是不同 的概念。
分子生物学7第七章 蛋白质翻译ppt课件
d、按paracodon在tRNA上的位置(氨基 酸序列) 将AARS分为两类
type I 包括 Val,Arg,Gln,Glu,Ile,Leu,Met,Trp,Tyr paracodon 大多位于反密码子臂
type II paracodon 大多位于氨基酸接受臂 个别还同时在附加臂上有相应碱基
二、 mRNA
★ 蛋白质翻译是基因表达的第二步 ★ tRNA在翻译过程中起“译员”的作用 ★ 参与翻译的RNA 除tRNA外，还有rRNA和mRNA
★ tRNA 既是密码子的受体,也是氨基酸的受体
★ tRNA 接受AA要通过氨酰tRNA合成酶及其自身的 paracodon 的作用才能实现
★ tRNA 通过其自身的 anticodon而识别 codon ★ 密码子有自身的特性
c、 paracodon 的特征
--- 同一种AARS 所识别的一组同功受体具有相同的 副密码子
tRNA
Ala (GGC)
tRNA
Ala (UGC)
具有G3 ：U70 paracodon
--- paracodon 是为AARS（特定氨基酸）所识别的若干 碱基（并非均为一对核苷酸），且位置不固定。
--- 尽管副密码子不是单独与AA发生相互作用，但是副密码 子可能与AA的侧链基团有某种相应性。
三联体 前两个重要 摇摆性 通用性 有一定的使用频率
★ 多种翻译因子组成翻译起始复合物，完成翻译的起始、 延伸和终止，并且保证其准确性
第一节 基本元件
一、 tRNA
最小的 RNA，4S，70 ~ 80个NT 1、 tRNA的高级结构
1964 Holly. R. 鉴定出 tRNAphe 的二级结构为三叶草 形（77个NT）
分子生物学： 翻译-精简版共76页文档
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
分子生物学： 翻译-精简版
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。—
分子生物学ppt课件完整版
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
分子生物学ppt课 件完整版
目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
分子生物学(全套课件557P)
分子生物学（全套课件557P）简介分子生物学是研究生物分子结构、功能和相互作用的学科。
它涉及到核酸、蛋白质和其他生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。
本文档是一套全面的分子生物学课件，共有557页。
本课件旨在帮助读者系统地了解分子生物学的各个方面，包括基本的分子生物学原理、实验技术、研究方法以及应用等。
目录1.第一章：分子生物学概述2.第二章：DNA结构与功能3.第三章：RNA结构与功能4.第四章：蛋白质结构与功能5.第五章：基因表达调控6.第六章：基因突变与遗传变异7.第七章：分子生物学实验技术8.第八章：分子生物学研究方法9.第九章：分子生物学的应用领域第一章：分子生物学概述1.1 什么是分子生物学分子生物学是研究生物体内分子的结构、功能以及相互作用的学科。
它涉及到DNA、RNA、蛋白质等生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。
1.2 分子生物学的历史与发展分子生物学起源于20世纪50年代，当时发现DNA是物质遗传信息的携带者后，科学家们开始研究DNA的结构和功能，从而奠定了现代分子生物学的基础。
1.3 分子生物学的重要性分子生物学的研究对于了解生命的本质和机理至关重要。
它不仅有助于解释遗传现象，还可以揭示细胞的结构、功能和调控机制，甚至为疾病的诊断和治疗提供理论基础。
2.1 DNA的组成与结构DNA是由基因序列组成的生物分子，它由核苷酸组成。
本节将介绍DNA的基本结构、双螺旋结构和碱基对的配对方式。
2.2 DNA复制与遗传信息传递DNA复制是细胞分裂过程中最重要的事件之一，它确保了遗传信息的传递和稳定性。
本节将介绍DNA复制的过程和机制。
2.3 DNA修复与突变DNA在生物体内容易受到各种外界因素的损伤，因此细胞拥有多种修复机制来修复DNA损伤。
本节将介绍DNA修复的方式和维护基因组稳定性的重要性。
3.1 RNA的种类与功能RNA是DNA转录的产物，它在细胞内发挥着多种功能，包括mRNA的编码信息传递、tRNA的氨基酸运载和rRNA的构建核糖体等。
分子生物学完整—蛋白质翻译ppt课件
②准备各种负载tRNA，如Thr、Phe或Lys的tRNA混合物，并将 其中的一种氨基酸（如Phe）用放射性元素标记。
③将密码子、负载tRNA及核糖体一起放入硝酸纤维滤膜。游离 的密码子和负载tRNA会被洗脱而通过滤膜，核糖体无法通过 滤膜。但与密码子对应的tRNA能与密码子一起与核糖体结合 而留在滤膜上。
• TψC臂：常由5bp的茎和 7nt的环组成。负责核糖体 的识别。
• 反密码子臂：常由5bp的 茎和7nt的环组成。
• D臂：含有二氢尿嘧啶。 茎的长度常为4bp。
• 额外臂：4-21nt不等。
34
tRNA上碱基的修饰 完整最新ppt
tRNA的稀有碱基非常丰 富，约有70余种。每个 tRNA分子至少有2个稀有 碱基，最多有19个。
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7
4.1.1 三联子密码及其破译
• 遗传密码的破译是多位科学家经过一系列 的数学推理和试验研究，于1966年解决。
• 基因密码的破译先后经历了二十世纪五十 年代的数学推理阶段和1961-1965年的实 验研究阶段。
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8
•719.542年.物2理.学1家G遗amov传首先密对遗码传密的码进推行探测讨，提 出不可能是一个碱基或两个碱基决定一个氨基酸
亮氨酸
精氨酸
丝氨酸
植物 终止码 异亮氨酸 亮氨酸 精氨酸
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26
• 密码子与反密码子的相互作用。
tRNA的反密码子在核糖体内是通过碱基的反向配对与 mRNA上的密码子相互作用的。
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27
摆动假说（wobble hypothesis)
在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵 守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度， 可以“摆动”，因而使某些tRNA可以识别1个 以上的密码子。
分子生物学(杨洋)课程总结-2014
Nucleosomes are the building blocks of chromosomes（核小体是 染色体的结构单位）
在真核细胞中大多数DNA被包装进核小体
The nucleosome is composed of a core of eight histone proteins and the DNA (core DNA, 147 bp，核心DNA) wrapped around them（核小体由8个组蛋白所形成的核组成， DNA缠绕在组蛋白核上）
Molecular Biology of Gene
（基因的分子生物学）
Gene concept Gene structure Gene replication Gene expression Gene recombination Gene mutation
第二章-染色体，染色质和核小体 (Chromosomes, chromatin, and the nucleosome）
• •
• 复制中产生的错误以及它们是如何被修复的
• 自发产生或来自外界的攻击造成的各种损伤 • 细胞修复损伤的多种修复机制
生物在保持遗传物质忠实性方面的努力
• 复制中产生的错误以及它们是如何被修复的 • 自发产生或来自外界的攻击造成的各种损伤—DNA损伤的各种类型 • 细胞修复DNA损伤的多种修复机制： – 1. Direct reversal of DNA damage by photoreactivation (光活化作 用) and alkyltransferase (烷基转移酶)-直接将损伤逆转 – 2. 剪切修复系统（excision repair system)： • 仅仅将受损的核苷酸去除 • 将包含损伤的一小段单链DNA去除 – 3. 重组修复系统（Recombination repair）：当DNA两条链都受损 （断裂）时采用这种修复—双链断裂修复（ Double-strand break repair） – 4. 移损DNA合成（Translesion DNA synthesis）：DNA聚合酶的复 制进程被受损碱基阻碍时采用的修复
分子生物学(全)
名词解释基因：是携带有遗传信息信息的DNA片段。
基因组genome:基因组泛指一个有生命体、病毒或细胞器的全部遗传物质；在真核生物，基因组是指一套染色体（单倍体）DNA,又称染色体组。
、重复序列：是指在基因组中重复出现的DNA序列。
假基因pseudogene:在多基因家族中，DNA序列与正常基因的结构相似，但不能产生有功能的基因产物的基因成为假基因。
断裂基因(splite gene)真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。
增强子enhancer：指远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列。
沉默子silencer：是某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。
内含子intron：存在于原始转录产物或基因组DNA中，但不包括在成熟mRNA、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列。
外显子exon：，基因组DNA中出现在成熟RNA分子上的序列。
启动子：是位于结构基因5，端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模版DNA准确的结合并具有转录起始的特异性。
基因表达谱：是指在某些特定情况下（不同组织、不同细胞、不同发育阶段、不同生理状态及不同环境下等）细胞基因的表达状态（包括基因是否表达、表达丰度以及的表达差异）。
限制性核酸内切酶：是识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶。
质粒：是存在于细菌内、染色体外闭合、具有自主修复制能力的环状DNA.微卫星DNA:是由短的重复单元序列串联构成的重复序列，重复单元一般为1～6bp,重复序列长度一般小与150bp.分布广，其功能尚不清楚。
基因诊断：是指用分子生物学的技术，在DNA或RNA水平上检测基因的存在状态或表达状态的诊断方法，对人体状态和疾病作出诊断的方法和过程。
分子生物学(杨洋)第七章 翻译-1
Why?
10
Outline
2020/4/4
Topic 1-4: Four components of translation machinery
mRNA
tRNA
attachment of amino acids to tRNA (aminoacyl-tRNA synthetases)
This part concerned with one of the greatest challenges in understanding the gene－ how the gene is expressed
3
2020/4/4
Ch 12: Mechanisms of transcription
mRNA：5-AUGAGUAACGCG-3 translation
Protein： Met-Ser-Asn-Ala
9
2020/4/4
Translation extremely costs
In rapid growing bacterial cells, protein synthesis consumes
因
组
的
保
基
持
RNA processing
因 组
的
Translation 表 达
6
2020/4/4
What is translation?
--it is the story about decoding the genetic information contained in messenger RNA (mRNA) into proteins
分子生物学第七章 翻译-3
Model: poly(U)-ribosome-poly(Phe) (14C-labeled) UUU--Phe poly(U)—poly(Phe)
放射性标记(14C-labeled)
Release of peptidyl-puromycin from ribosome
Detection of the 14C-labeled released peptidyl-puromycin can reflect the peptidyl transferase activity
50S subunit of ribosome alone can have peptidyl transferase activity
[14C]
[14C]
How can we distinguish the released 14C-poly(Phe)-puro from the 14C-poly(Phe)-ribosome?
We should establish a system which can detect peptidyl transferase
activity easily and in vitro(体外)
Puromycin can be used to detect the peptidyl transferase reaction in vitro
First question:
Which part of ribosome is responsible for peptidyl transferase reaction? (50S subunit or 30S subunit?)
Localization of peptidyl transferase
分子生物学(全套课件396P)pptx
DNA修复机制包括直接修复、 切除修复、重组修复和SOS修 复等，用于维护DNA分子的完 整性和稳定性。
PART 03
RNA结构与功能
REPORTING
RNA种类及特点
mRNA（信使RNA）
携带遗传信息，指导蛋白质合成。
rRNA（核糖体RNA）
与蛋白质结合形成核糖体，是蛋白质合成的 场所。
tRNA（转运RNA）
分子生物学(全套课件 396P)pptx
REPORTING
• 分子生物学绪论 • DNA结构与功能 • RNA结构与功能 • 蛋白质合成与功能 • 基因表达调控机制 • DNA损伤修复与重组技术
目录
PART 01
分子生物学绪论
REPORTING
分子生物学定义与发展
分子生物学的定义
在分子水平上研究生物大分子的结 构和功能，究生物大分子的结构和功能方面有很多交 叉，但分子生物学更侧重于在分子水平上揭示生命现象的本质。
与细胞生物学的关系
分子生物学与细胞生物学在研究细胞的结构和功能方面密切相关，但 分子生物学更侧重于研究细胞内的分子机制和信号传导。
与医学的关系
分子生物学在医学领域有着广泛的应用，如基因诊断、基因治疗和药 物研发等，为医学的发展提供了重要的理论和技术支持。
THANKS
感谢观看
REPORTING
识别并携带氨基酸，参与蛋白质合成。
其他非编码RNA
如microRNA、siRNA等，参与基因表达调 控。
RNA转录后加工与修饰
01
02
03
04
5'端加帽
在mRNA的5'端加上甲基鸟嘌 呤帽子结构，保护mRNA不被
降解。
3'端加尾
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Analyze the experimental results
Answer the scientific question
16
Establish a good model
Study the peptidyl transferase reaction
17.01.202 1
Antibiotics inhibit cell division by blocking specific steps in translation—a powerful tool to fight disease
Targets of many antibiotics are translational machinery
First question:
Which part of ribosome is responsible for peptidyl transferase reaction? (50S subunit or 30S subunit?)
Localization of peptidyl transferase
Example I:
Use puromycin to study the peptidyl transferase reaction and prove that ribosome is a ribozyme(核酶)
17.01.202 1
Basic conception: what is peptidyl transferase reaction?
Remove 30S subuint
[14C]poly(Phe)
50S subunit/poly(Phe)-tRNA Detection of the 14C-labeled released peptidylpuromycin can reflect the peptidyl transferase activity
1
17.01.202 1
Overview of the events of translation
Initiation
Termination
Elongation
2
链霉素 四环素
氯霉素 红霉素
氯霉素
Molecular target: peptidyl transferase reaction center of 50S subunit
12
N-terminal
New peptide bond
C-terminal
Peptidyl transferase reaction (肽酰转移酶反应)
Raise scientific question about peptidyl transferase reaction (提出科学问题）
Which part of ribosome is responsible for peptidyl transferase reaction? (50S subunit or 30S subunit?)
We should establish a system which can detect peptidyl transferase
activity easily and in vitro(体外)
Puromycin can be used to detect the peptidyl transferase reaction in vitro
Puromycin (嘌呤霉素) causes polypeptide synthesis to terminate prematurely
Release of peptidyl-puromycin from ribosome
Use puromycin to explore the translational mechanism:
Next question: rRNA or protein is responsible for
peptidyl transferase reaction?
17.01.202 1
How to answer the scientific question(解决科学问题)
Establish a good model
Inhibit peptidyl transferase reaction specifically
四环素
Molecular target: A site of 30S subunit
Inhibit aminoacylated-tRNA binding to A site
17.01.202 1
In addition to medical benefits, antibiotics can play important role in research for understanding the function of translational machinery
6
Puromycin (嘌呤霉素)
Puromycin resembles the aminoacylated-tRNA, so it can bind to the A site of ribosome
Puromycin (嘌呤霉素)
Puromycin
肽酰嘌呤霉素 (peptidylpuromycin)
Model: poly(U)-ribosome-poly(Phe) (14C-labeled) UUU--Phe poly(U)—poly(Phe)
放射性标记(14C-labeled)
Release of peptidyl-puromycin from ribosome
Detection of the 14C-labeled released peptidyl-puromycin can re activity
50S subunit of ribosome alone can have peptidyl transferase activity
[14C]