生物化学第十一章蛋白质的生物合成优秀课件

少数病毒
• 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)，蛋白功能丧失。
mRNA编辑
2. 简并性(degeneracy)与兼职
除Trp、Met（还有硒代半胱氨酸、吡咯赖氨酸）仅有一个密码子外，
起始密码(initiation coden): AUG GUG UUG 终止密码(termination coden):
tRNA反密码子 第1位碱基
mRNA密码子 第3位碱基
I
U
G AC
U, C, A A, G U, C U G
摆动的大小由tRNA反密码子第1位碱基的种类决定。 由于摆动配对识别64个密码子只需要32种ｔＲＮＡ
摆动配对规则不适用于线粒体翻译系统，因为只有21种tRNA 却要识别60多种密码子，因此遵守规则更为宽松的超摆动规则。
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
tRNA与酶 结合的模型
tRNA
ATP 氨基酰-tRNA合成酶
（三）特殊的tRNA
1. 起始tRNA 真核生物： tRNAiMet
真核生物延伸过程中： tRNAeMet
原核生物： tRNAfMet
2. tmRNA（兼有mRNA功能）
3. 校正tRNA（保持忠实性）
P597
三、核蛋白体是多 肽链合成的装置
（一）不同生物细胞核蛋白体的组成
原核生物
真核生物
核蛋 白体
小亚基
大亚基
核蛋 白体
小亚基
大亚基
70S 30S
50S
80S 40S
60S
rRNA Pr
16S- 5S-rRNA rRNA 23S-rRNA
rpS 21种 rpL 34种
18SrRNA
28S-rRNA 5S-rRNA 5.8S-rRNA
简并性：多个密码子 编码同一氨基酸的现 象。可降低突变伤害 同义密码子
3. 通用性(universal)和变异性
蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。 但已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。
P506
Ile Arg
4. 摆动性(wobble)或变偶性
P600
氨基酸臂 反密码子环
（二）氨基酸的活化
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase，AARS)：
具有高度特异性，只催化一种AA的所有同工受体与AA结合，并 具有校正活性。这也决定了翻译的忠实性。如何识别？ 大肠杆菌21种AARS（Lys有2种）
氨基酰-tRNA合成酶
生物化学第十一章 蛋白质的生物合成
第一节蛋白质合成体系 Protein Biosynthesis System
是目前已知的最复杂的合成过程，涉及300多种分子
三种RNA –mRNA（messenger RNA, 信使RNA） –rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体RNA） –tRNA（transfer RNA, 转移RNA）
20种氨基酸(AA)作为原料 酶及众多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、无机离子
第一节 蛋白质合成体系
一、翻译模板mRNA及遗传密码 二、核蛋白体是多肽链合成的装置 三、tRNA与氨基酸的活化
P602
一、翻译模板mRNA及遗传密码
（一） mRNA是遗传信息的携带者
1.顺反子(cistron):将编码一个多肽的遗传单位称为 顺反子。
终止密码子
目录
P501
（二）遗传密码
遗传密码：指核苷酸序列与氨基酸种类的对应关系
1954年物理学家伽莫夫（大爆炸理论）提出了三联体密码子假说
密码子：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 coden)。
4. Khorana等，合成有重复序列的多聚核苷酸。 如 poly(UG) UGU 或GUG 产物中只有 Cys和Val。
遗 传 密 码 表
目录
（三）遗传密码的特点
1. 连续性(commaless) （或无标点）
连续阅读从mRNA5’ 3’ 肽链合成N端 C端
重叠密码 非重叠连续的密码 不连续的密码
61个编码氨基酸的密码子需要多少个tRNA来与其相互识别？
aa
密码子 5’ 反密码子 3’
1
2
3
G C UCA
CG I
3
2
1
3’ mRNA
5’ tRNA
摆动配对：tRNA的反密码子通过碱基互补与mRNA上的密码子 反向配对结合，但反密码与密码子间不严格遵守常见的碱基 配对规律，称为摆动配对。
摆动配对规则
5.不重叠 同一个开放性阅读框架中，前后两个密码子不共用 核苷酸。
6.同义密码子使用频率不同 大肠杆菌编码Thr的密码子 ACU 36次，ACC 26次，ACA 3次 ，ACG 0次
二、tRNA与氨基酸的活化
（一）tRNA
1. 接头分子 2. 同工受体tRNA： 携带同一氨基酸的 不同tRNA分子
P501
1. Nirenberg等, 均聚核苷酸，经无细胞蛋白质合成系统翻译
polyU，产物只有多聚Phe
2. Nirenberg等，两种或三种核苷酸的共聚物，重复上述实验， 根据加入核苷酸的比例计算各种密码出现的概率，与翻译产物 中氨基酸的掺入比例一致。
3. Nirenberg等，核糖体结合技术（三核苷酸与对应的氨酰 tRNA结合在核糖体上）
2. 开放阅读框架(open reading frame, 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。
mRNA 的结构
原核生物的多顺反子
5 PPP
ORF
ORF
真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
3
ORF
蛋白质
3
蛋白质
非编码序列
核蛋白体结合位点
编码序列
起始密码子
遗传密码（genetic code)-共64个遗传密码子
遗传密码的破译具有里程碑式的意义
P501
Devised methods to synthesize RNAs with defined sequences
Βιβλιοθήκη Baidu
Established the chemical structure of tRNA
Established the in vitro system for revealing the genetic codes