第五讲 蛋白质合成_PPT幻灯片

根据摆动假说，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。
▪ 2）Francis Crick等人第一次证实只有用三联子密 码的形式才能把包含在由AUGC四个字母组成的遗 传信息（核酸）准确无误地翻译成由20种不同氨基 酸组成的蛋白质序列，实现遗传信息的表达。 实验1:
用吖啶类试剂（诱导核苷酸插入或丢失）处理T4噬菌体 rII位点上的两个基因，使之发生移码突变（frame-shift）， 就生成完全不同的、没有功能的蛋白质。
基因表达包括转录（transcription）和翻译 （translation）两个阶段。转录是指拷贝出一条与DNA链 序列完全相同（除了T→U之外）的RNA单链的过程，是基 因表达的核心步骤。翻译是指以新生的mRNA为模板，把核 苷酸三联子遗传密码翻译成氨基酸序列、合成蛋白质多肽链 的过程，是基因表达的最终目的。
▪ 实验6:
以随机多聚物指导多肽合成。Nirenberg等及Ochoa
等又用各种随机的多聚物作模板合成多肽。例如，以只 含A、C的多聚核苷酸作模板，任意排列时可出现8种三 联子，即CCC、CCA、CAC、ACC、CAA、ACA、 AAC、AAA，获得由Asn、His、Pro、Gln、Thr、Lys 等6种氨基酸组成的多肽。
▪ （3）氨基酸的“活化”与核糖体结合技术。
如果把氨基酸与ATP和肝脏细胞质共培养，氨基酸就会 被固定在某些热稳定且可溶性RNA分子（transfer RNA， tRNA）上。现将氨基酸活化后的产物称为氨基酰-tRNA （aminoacyl-tRNA），并把催化该过程的酶称为氨基酰合 成酶（aminoacyl-tRNA Synthetase）。
实验2:
研究烟草坏死卫星病毒发现，其外壳蛋白亚基由400个氨 基酸组成，相应的RNA片段长1200个核苷酸，与密码三联 子体系正好相吻合。
▪ 实验3: 以均聚物为模板指导多肽的合成。 在含有tRNA、核糖
体、AA-tRNA合成酶及其它蛋白质因子的细胞抽提物中加 入mRNA或人工合成的均聚物作为模板以及ATP、GTP、氨 基酸等成分时又能合成新的肽链，新生肽链的氨基酸顺序由 外加的模板来决定。
（2）密码的兼并性
4种核苷酸组成61个编码氨基酸的密码子和3个终止 密码子（即UAA、UAG、UGA），终止密码不能与 tRNA的反密码子配对，但能被终止因子或释放因子识 别，终止肽链的合成。
由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简 并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同 义密码子（synonymous codon）。
▪ 一. 基因与基因表达的一般概念 ▪ 二. 遗传密码——三联子 ▪ 三．tRNA ▪ 四．AA- tRNA合成酶 ▪ 五. 核糖体 ▪ 六. 信使核糖核酸 ▪ 七、蛋白质的生物合成 ▪ 八、氨基酸及功能蛋白质合成后的修饰 ▪ 九、蛋白质的运输和降解
一.基因与基因表达的一般概念
基因作为唯一能够自主复制、永久存在的单位，其生 理学功能以蛋白质形式得到表达。DNA序列是遗传信息的 贮存者，它通过自主复制得到永存，并通过转录生成 mRNA，翻译生成蛋白质的过程控制所有生命现象。
的核糖体经常与特异性氨基酰-tRNA相结合。如果把核糖 体与poly（U）和Phe-tRNA Phe共温育，核糖体就能同时 与poly（U）和Phe-tRNA Phe相结合。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 5–1
2、遗传密码的性质
（1）每个AA密码子的数量。 Met, Trp 一个密码子。 Phe, Tyr, His, Gln, Glu, Asn, Asp, Lys, Cys, 2个密码子。 Ile, 3个密码子。 Val，Pro, Thr, Ala, Gly 4个密码子。 Leu, Arg, Ser 6个密码子。
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（3）普遍性与特殊性。 遗传密码无论在体内还是在体外，也无论对病毒、细菌、 动物还是植物而言都是适用的，所以，遗传密码具有普遍 性。但在支原体、线粒体中也存在例外。
（4）无间隔，无标点。
（5）遗传密码的摇摆性
蛋白质生物合成过程中，tRNA的反密码子通过碱基的 反向配对与mRNA的密码子相互作用。1966年，Crick根 据立体化学原理提出摆动假说（wobble hypothesis）， 解释了反密码子中某些稀有成分如I以及许多有2个以上同 源密码子的配对问题。
多聚三核苷酸为模板时也可能只合成2种多肽： 5’…GUA GUA GUA GUA GUA…3’或 5’…UAG UAG UAG UAG UAG…3’或 5’…AGU AGU AGU AGU AGU…3’由第二种读码方式产 生的密码子UAG是终止密码，不编码任何氨基酸，因此， 只产生GUA（Val）或AGU（Ser）。
▪ 实验5:
以共聚三核苷酸作为模板可得到有3种氨基酸组成的多 肽。如以多聚（UUC）为模板，可能有3种起读方式：
5’…UUC UUC UUC UUC UUC…3’或 5’…UCU UCU UCU UCU UCU…3’或
5'…CUU CUU CUU CUU CUU…3‘ 分别产生UUC（Phe）、UCU（Ser）或CUU（Leu）.
1961年，Nirenberg等以poly（U）作模板时发现合成 了多聚苯丙氨酸，从而推出UUU代表苯丙氨酸（Phe）。以 poly（C）及poly（A）做模板分别得到多聚脯氨酸和多聚 赖氨酸。
▪ 实验4: 以特定序列的共聚物为模板指导多肽的合成。以多聚二
核苷酸作模板可合成由2个氨基酸组成的多肽， 5'…UGU GUG UGU GUG UGU GUG…3',不管读码从U开 始还是从G开始，都只能有UGU（Cys）及GUG（Val）两 种密码子。
以人工合成的三核苷酸如UUU、UCU、UGU等为模板， 在含核糖体、AA-tRNA的反应液中保温后通过硝酸纤维素滤 膜，只有游离的AA-tRNA因相对分子质量小而通过滤膜，而 核糖体或与核糖体结合的AA-tRNA则留在滤膜上，这样可把 已结合与未结合的AA-tRNA分开。
当体系中带有多聚核苷酸模板时，从大肠杆菌中提取