生物化学课件-第12章-翻译

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• mRNA是遗传信息的携带者
• 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子 （cistron）。
• 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单 位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的 蛋白质，为多顺反子（polycistron）。
• 真核生物一个mRNA只编码一种蛋白质，为单 顺反子（single cistron）。
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一、翻译模板mRNA及遗传密码
1961年， Nirenberg 证明了 mRNA的模板作用。
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细菌＋矾土颗粒 轻轻研磨
细菌液 离心，去除细胞壁和膜
提取液（DNA、mRNA、tRNA、 核糖体、酶、离子）
DNA水解酶，20种氨基酸等 蛋白质
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蛋
白
DNase
质
合
成
量
时间
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mRNA编辑
由于对mRNA外显子的加工，造成 mRNA与其DNA模板序列之间不匹配， 使同一mRNA前体翻译出序列、功能不同 的蛋白质。这种基因表达的调节方式称为 mRNA编辑（mRNA editing)。
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2. 简并性（degeneracy）
遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸 仅有一个密码子外，其余氨基酸有2~4 个或多至6个密码子为之编码。
• 氨基酰-tRNA的表示方法：
Ala-tRNAAla
Ser-tRNASer
Met-tRNAMet
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氨基酸的活化形式：氨基酰－tRNA 氨基酸的活化部位：α－羧基 氨基酸与tRNA连接方式：酯键 氨基酸活化Байду номын сангаас能：2个~P
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（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA 真核生物： Met-tRNAiMet 原核生物： fMet-tRNAifMet
第十二章
蛋白质的生物合成(翻译)
Protein Biosynthesis (Translation)
The biochemistry and molecular PPT课件 biology department of CMU1
蛋白质的生物合成过程就是将 mRNA分子中由碱基序列组成的遗传 信息，通过遗传密码破译的方式转变 成为蛋白质中的氨基酸排列顺序，因 而称为翻译（translation)。
• 有少数例外，如动物细胞的线粒体、植 物细胞的叶绿体。
• 密码的通用性进一步证明各种生物进化 自同一祖先。
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4. 摆动性（wobble）
tRNA上反密码子的第1位碱基与 mRNA密码子的第3位碱基配对时，可以 在一定范围内变动，即并不严格遵循碱基 配对规律，这一现象称为摆动性。
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P位：肽酰位 (peptidyl site)
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三、tRNA与氨基酸的活化
tRNA在翻译过程 中起接合体（adaptor） 作用，又是氨基酸的运 载体。
氨基酸臂
反密码环
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氨基酸的活化
（一）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酸 + tRNA 氨基酰-tRNA合成酶 氨基酰- tRNA ATP AMP＋PPi
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fMet-tRNAifMet的生成：
转 甲 酰 基 酶 M e t-tR N A ifM e t N 1 0 -C H O F H 4 fM e t-tR N A ifM e t
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第一节
蛋白质合成体系
Protein Biosynthesis System
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参与蛋白质生物合成的物质包括：
三种RNA
– mRNA
– rRNA
– tRNA 20种氨基酸作为原料
酶及蛋白因子，如IF、eIF等
ATP、GTP、无机离子
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摆动配对
U
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二、核蛋白体是多肽链合成的装置
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核蛋白体的组成
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原核生物核蛋白体结构模式
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30S小亚基：有mRNA结合位点
50S大亚基： E位：排出位（Exit site）
转肽酶活性
大小亚基共同组成：
A位：氨基酰位 (aminoacyl site)
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mRNA结构简图
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mRNA上存在遗传密码
mRNA分子上从5至3方向，由AUG开 始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一 个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号， 称为三联体密码（triplet codon）。
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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 码连续排列编码一条多肽链，称为开放阅读 框架(open reading frame, ORF)。
5' m 7Gppp
AUG
编 O码 R区 F
3' UAA AAA… … An
5'非 翻 译 区
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3'非 翻 译 区
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遗传密码的破译
提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖 体、酶、离子）
保温
蛋白质合成停止
poly U，ATP，GTP，氨基酸 多聚苯丙氨酸 （UUU是Phe的密码子）
同样方法证明了CCC是Pro的密码子， AAA是Lys的密码子。
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遗传密码的简并性
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密码子简并性的生物学意义：减少有 害突变。
遗传密码的特异性主要取决于前两位 碱基。
GCU GCC GCA GCG
Ala
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ACU ACC ACA ACG
Thr
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3. 通用性（universal）
• 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生 物到人类都通用。
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遗
传
密
密
码
码 子
表的
第
一
个
字 母
密码子的第二个字母
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遗传密码的特点
1. 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，密码间既无间隔 也无重叠。
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重叠密码
非重叠连续的密码
不连续的密码
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基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱 基发生插入或缺失，可能导致框移突变 (frameshift mutation)。
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第一步反应
氨基酸＋ATP＋E —→氨基酰-AMP-E＋AMP ＋ PPi
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第二步反应
氨基酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋
AMP ＋
E
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• 氨基酰-tRNA合成酶对氨基酸和tRNA都有高度 特异性。
• 氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreading activity) 。