基础生物化学蛋白质合成

例如，当polyU与核糖体混合时，仅有PhetRNA与之结合；Pro-tRNA特异地与polyC结 合等。
64个三核苷酸(密码子)都可按设想的序列合成， 但有一些三核苷酸序列与核糖体结合不是很 有效，因此不能确定它们是否能为特异的氨 基酸编码。
1。体外翻译系 统
2。人工合成核 酸
3核糖体结合技 术
⑵遗传密码的破译
基因密码的破译先后经历了五十年代的数学推 理阶段和1961-1965年的实验研究阶段。
物理学家George Gamov（1954）根据DNA中 有4种核苷酸和蛋白质中有20种氨基酸的对 应关系，推理认为3个核苷酸为一个氨基酸 编码，可编64种氨基酸(43=64) 是最理想的。
因为在有四种核苷酸条件下，64是能满足于20 种氨基酸编码的最小数。
④重复共聚物(repeating copolymers)破译密码
Nishimura等人应用有机化学和酶学技术，制 备了已知的核苷酸重复序列。蛋白质在核糖 体上的合成可以在这些有规律的共聚物的任 一点开始，并把特异的氨基酸参入肽链。
例如，重复序列CUCUCUCUCU......是多肽 Leu-Ser-Leu-Ser... 或是Ser-Leu-Ser...的 mRNA；使用共聚物构成三核苷酸为单位的 重复顺序。
的过程称翻译。即蛋白质 的生物合成过程。
蛋白质合成过程中需要200多种生物大分子参 加，包括核糖体、mRNA、tRNA及多种蛋 白质因子。
用体外翻译系统也可以进行蛋白质的生物合成。 如细菌无细胞系统、动物无核细胞系统、网 织红细胞裂解系统和麦胚系统等。只要加入 外源mRNA模板，则可进行体外翻译。
因此从起始码AUG开始，三个碱基代表一个氨 基酸，从mRNA的5‘→3’方向构成一个连续 的读框，直至终止码。
如果在读框中间插入或缺失一个碱基就会造成 移码突变，引起突变位点下游氨基排列的错 误。
③起始密码子和终止密码子：
AUG是起始密码子，也是Met（或者fMet）的 密码子。
原核和真核生物肽链合成的第一个氨基酸都是 Met（或者fMet）；少数细菌中也用GUG做 为起始码（起始位点编码fMet，密码表中编 码Val）；真核生物偶尔也用CUG作起始蛋氨 酸的密码。
13.1.1.1 mRNA
原核细胞每个mRNA分子常带有多个功能相关 蛋白质的编码信息，以一种多顺反子的形式 排列，在翻译过程中可同时合成几种蛋白质；
真核细胞每个mRNA一般只带一种蛋白质编码 信息，是单顺反子的形式。
不同的蛋白质有各自不同的mRNA，mRNA除 含有编码区外，两端还有非编码区。
但此方法不能确定A和C的排列方式，而只能 显示密码子中碱基组成及组成比例。
③核糖体结合技术
Nirenberg等（1964）建立了aa-tRNA与确定密 码子结合实验的破译密码新方法。
在缺乏蛋白质合成所需的因子的条件下，特异 aa-tRNA可与核糖体-mRNA复合物结合。它 并不一定需要长的mRNA分子，三核苷酸就 可以与核糖体结合。
Brenner和Grick（1961）根据DNA链与蛋白质 链的共线性(colinearity)，肯定了三个核苷酸 为一个氨基酸编码的推理。随后的实验研究 证明此推理是正确的。
①均聚核苷酸指导均聚肽合成
Nirenberg 和 Mathaei （ 1961 ） 合 成 了 polyU 作 为模板，加入体外无细胞翻译系统中。将翻 译产物分析后，发现合成的肽链中的氨基酸 残基全部是Phe。确认了第一个Phe的密码子 （UUU）。
以polyA和polyC为模板，证明了分别可指导合 成polyLys和polyPro，确定了AAA是Lys的密 码子，CCC是pro的密码子。
但类似的实验不能证明GGG是何种氨基酸的 密码子，因为polyG产生牢固的氢键结合， 形成三股螺旋，而不与核糖体结合。
②特定共聚核苷酸
Speyer 等 （ 1963 ） 用 2 个 碱 基 的 共 聚 物 (mixed copolymers)破译密码的方法。
13 蛋白质生物合成
13.1 蛋白质合成体系 13.2 蛋白质的生物合成 13.3 蛋白质定位
13.1，不同的蛋白质 中氨基酸排列顺序不同，这种排列顺序是按 照基因中的碱基顺序决定的。
基因的遗传信息在转录过程 中从DNA转移到mRNA， 再由mRNA将遗传信息表 达为蛋白质中氨基酸顺序
mRNA分子上以5‘→3’方向，从AUG开始每三 个连续的核苷酸（三联体）组成一个密码子 (codon) 。
mRNA中的4种碱基可以组成64种密码子。这 些密码代表了20种氨基酸，同时决定了翻译 过程的起始与终止位置。
每种氨基酸至少有一种密码子，最多的有6种 密码子。通过遗传学和生物化学实验，1966 年编排出了遗传密码字典。
如(AAG)n，它可合成：polyLys、polyArg和 polyGlu三种类型的多肽，即AAG是Lys的密 码子，AGA是Arg的密码子，GAA是Glu的 密码子。
1965年破译了所有氨基酸的密码子
13.1.1.3 遗传密码的基本性质 ①密码子的方向性
②读码的连续性
两个密码子之间无任何核苷酸或其它成分加以 分隔，即密码子间无逗号。
非编码区对于mRNA的模板活性是必需的，特 别是5’-端非编码区在蛋白质合成中可能是与 核糖体结合的部位。
基因中各种序列的一般排列次序为：启动信 号— 5‘-端前导区(非编码区) —编码区—3‘端尾序列(非编码区) — 3‘端终止子。
13.1.1.2 遗传密码的破译
⑴遗传密码
mRNA中蕴藏遗传信息的碱基顺序称为遗传密 码（Genetic code）。
以A和C原料合成polyAC。polyAC含有8种不 同的密码子：CCC、CCA、CAA、AAA、 AAC、ACC、ACA和CAC。实验中AC共聚 物作模板翻译出的肽链由6种氨基酸组成， 即Asp、His、Thr、Pro和Lys，其中Pro和 Lys的密码子已证明是CCC和AAA。
根据共聚物成份不同的比例和翻译产物中氨基 酸比例亦不同的关系，确定了Asp、Glu和 Thr的密码子含2AlC；His的密码子含1A2C； Thr的密码子也可以含1A2C；Pro为3C或 1A2C；Lys为3A。