2019年-分子生物学蛋白质翻译 -PPT精选文档
分子生物学第5章蛋白质翻译
---aa 接受臂 ;
loading aa at 3‟ end ---TΨ C loop; contact with 5s rRNA
---DHU loop;
contact with AARS ---anti-codon loop;
34
---extra loop;
分类标准
tRNACys表示转运半胱氨酸的tRNA Cys-tRNACys 表 示 携 带 了 半 胱 氨 酸 的 tRNACys
●
Paracodon ---由若干Nt组成，存在于tRNA不定位置上 ---与AARS侧链基团的分子发生特异的“契合” ---成为tRNA准确负载氨基酸的机制之一
●
tRNA的“L”三维结构与功能 “L”构型的结构力 ---二级结构中双链区的碱基堆积力和氢键 ---二级结构中非双链区在“L”结构中，形成氢键结合
成为核糖体识别第一个 AUG的信号
细菌 16S
AMEAMECCUGCGGUUGGAUGACCUCCUU
哺乳动物 18S rRNA AMEAMECCUGCGGAAGGAUGAUUA
高度相似
5.2.3. mRNA
mRNA分子5‟端的序列对于起始密码子选择 有重要作用
● In Prokaryote
poly-cistron
a) 简并现象的概念； ---一种氨基酸受2个或2个以上codon编码的遗传现象 ---编码一种aa的4个codon间, 仅3rd Nt 不同, 称为codon family 例；Ser (6 codons) 1 codon family & 2 extra codons
密码子的简并性
b) 简并现象的机理；
5.3. Genetic Code
生物化学分子生物学部分课件--蛋白质代谢
用统计 法尝试 确定含 多种核 苷酸的 密码子 的碱基 组份
1964年Nirenberg等发现将核苷酸三联体与对应 的AA-tRNA放在一起，AA-tRNA就会结合到 核糖体上去。
核糖体结合 实验:
Decoding of the Genetic code
Proteins are synthesized at rough ER
核糖体 20世纪50年代Paul Zamecnik通过将同位素标记的氨基酸注射 到大鼠体内，按不同时间取肝脏分析同位素标记的氨基酸跑到 哪里去了。时间长了会在任何地方都有同位素标记，但在注射 后数分钟就检测，同位素全部跑到了含有RNA的小颗粒中（即 核糖体， ribosome)。
密码的特点
• 连续性 • 兼并性
在不同生物中使用同义密码子的频率是不相同 的——偏爱密码
• 摆动配对（变偶现象） • 通用性
– 线粒体的密码有一定的差别 – AUG—起始密码和甲硫氨酸 – UAG、UAA、UGA—终止密码
硒半胱氨酸是大肠杆菌的第21个拥有密码子 的氨基酸（识别UGA）
高浓度时取代 正常Cys，用 在同步辐射实 验中
丙氨基酰tRNA：Ala-tRNAala 精氨基酰tRNA：Arg-tRNAarg 甲硫氨基酰tRNA： Met-tRNAmet
起始密码子AUG编码的Met由tRNAimet （真 核） 或tRNAfmet（原核）转运。 真核细胞起始密码子编码的Met不须甲酰化 大肠杆菌起始密码子编码的Met须甲酰化
The final solution
几乎同时，Gobind Khorana成功地合成了 非随机重复的多聚核苷 酸。当这些多聚物得到 的结果与 Nirenberg的 结果进行比较时，得到 了确切的密码子信息。 如 (AC)n得到的结果是 H和T等量参入，而密 码的分布是等量的CAC 和ACA,因此CAC对应 H, ACA对应T.
分子生物学--蛋白质的翻译课件
Initiation requires factors and free subunits
(2)细菌中有三种起始因子 IF-3：稳定30S亚基；辅助 30S亚基与mRNA上起始点特 异性结合； IF-1：与30S亚基结合在A位， 阻止氨酰-tRNA进入；阻止 30S与50S亚基结合。 IF-2：结合特定起始因子 tRNA，控制它进入核糖体； 有核糖体依赖GTP酶活性；
5.1.2 氨酰-tRNA合成酶引入的两种错误
◆蛋白质合成真实性主要决定于：
tRNA能否把正确的氨基酸放到新生多肽链的 正确位置。 ◆氨酰-tRNA合成酶会引入两种错误：
一种是将错误的氨基酸加在正确的tRNA上； 另一种是将正确的氨基酸加在错误的tRNA上。 前者现错的可能性更大。
Error rates differ at each stage of gene expression
Eplroontegiantibo5yn.2tRr.ai3bno蛋ssfoe白rmfer质omm合ovpee成spta的idloyn三l-gtR个mNRA阶NtAo段，aem简xitne介onadcinygl-tRNA
Termination Polypeptide chain is released from tRNA, and ribosome dissociates from mRNA
I: 次黄嘌呤
1.4.4 读码的连续性
生物合成过程中，mRNA的编码方向是 5`→3`，从N端向C端延伸肽链。一条肽链 合成起始后，密码子按3个一框读下去不重 叠也不跳格，直到终止。
2 蛋白质合成中使用的RNA
概述 2.1 mRNA 2.2 tRNA 2.3 rRNA
分子生物学-第四章蛋白质的翻译
教案首页课程名称分子生物学任课教师李市场第四章蛋白质翻译计划学时9教学目的和要求：掌握遗传密码的构成及特点。
遗传密码的破译；密码的简并性与变偶假说；密码子的使用频率；起始密码子与终止密码子；遗传密码的突变；重叠密码。
掌握原核生物和真核生物RNA的翻译过程。
核糖体及RNA的结构；氨基酸的激活与氨酰-tRNA的合成；原核生物的蛋白质的生物合成；GTP在蛋白质合成中的作用；真核生物的蛋白质的生物合成；蛋白质折叠与蛋白质生物合成中多肽链的修饰；蛋白质的易位与分泌。
重点：密码的简并性与变偶假说；密码子的使用频率；起始密码子与终止密码子；重叠密码。
核糖体及RNA的结构；氨基酸的激活与氨酰-tRNA的合成；原核生物的蛋白质的生物合成；GTP在蛋白质合成中的作用；真核生物的蛋白质的生物合成；蛋白质折叠与蛋白质生物合成中多肽链的修饰；蛋白质的易位与分泌难点：核糖体及RNA的结构；氨基酸的激活与氨酰-tRNA的合成；原核生物的蛋白质的生物合成；GTP在蛋白质合成中的作用；真核生物的蛋白质的生物合成；蛋白质折叠与蛋白质生物合成中多肽链的修饰；蛋白质的易位与分泌。
思考题：1、以Prok.为例，说明蛋白质翻译终止的机制。
2、简要说明真核生物蛋白质的不同转运机制。
3、说明Prok.和Euk.体内蛋白质的越膜机制。
4、简要说明Prok.与Euk.的翻译起始过程的差别。
第四章蛋白质翻译（Protein Translation）概述：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，三联体前两个重要通用性摇摆性，有一定的使用效率；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。
分子生物学蛋白质生物合成
目录
翻译的本质： mRNA 分子中A G C U四种核苷酸序列编码的 遗传信息转换成蛋白质一级结构中20种氨基酸的排 列顺序。
目录
生物学意义
（1）维持多种正常生命活动（生长、发育） （2）适应环境的变化（细菌对乳糖和葡萄糖 的利用） （3）参与组织的更新和修复
目录
第一节
蛋白质生物合成体系
Protein Biosynthesis System
氨基酰-tRNA合成酶的作用特点
原核、真核生物翻译过程的异同
分子伴侣的作用，翻译后修饰的形式
信号肽及其作用，各类蛋白质靶向输送的特点 抗生素、毒素和干扰素抑制翻译的机制
目录
蛋白质生物合成的概念
定义
蛋白质生物合成(protein biosynthesis)也称 翻译(translation)，是生物细胞以mRNA为模板， 按照 mRNA 分子中核苷酸的排列顺序所组成的 密码信息合成蛋白质的过程。
目录
和原核生物和真核生物mRNA的比较
目录
（二）遗传密码
密码子（codon）
在mRNA的开放阅读框架区，以每3个相邻的
核苷酸为一组，代表一种氨基酸(或其他信息)，这 种三联体形式的核苷酸序列称为密码子。 起始密码子和终止密码子： 起始密码子(initiation codon)：AUG（或甲硫氨酸） 终止密码子(termination codon) ：UAA、UAG、UGA
密码的通用性进一步证明各种生物进化 自同一祖先。
目录
已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、 植物细胞的叶绿体。
通用密码 AUA AGA 异亮 精 线粒体密码 蛋、起始 终止
AGG
UGA
精
分子生物学第十五章 蛋白质的生物合成
1.遗传密码种类：
• mRNA 分子有4种碱基：A、G、C、U，可组合成64个密 码子，其中61个分别代表20种不同氨基酸
• 遗传密码共有43=64种， 64: UAA、UAG、UGA 终止密码 61: AUG 起始密码 代表Met 60: 代表19种氨基酸
9
遗传密码表 第一碱基
（5/-端）
第二碱基
43
一、起始阶段
（一）原核生物翻译起始复合物的形成
参与的物质： 核糖体50S和30S大小两类亚基 mRNA 起始作用的fMet-tRNAfMet GTP供能 起始因子（IF1、IF2、IF3）
44
起始过程：
• 核糖体大小亚基解离 • 小亚基与mRNA结合：
16sRNA识别mRNA的SD序列
• fMet-tRNAfMet与mRNA起始密码子AUG结合 • 核糖体大小亚基形成起始复合物
tRNAphe Phe-tRNAphe
• 肽链起始和延长的甲硫氨酰-tRNA：
真核生物：起始： Met-tRNAiMet 延长： Met-tRNAMet
原核生物： 起始：fMet-tRNAfMet 延长：Met-tRNAMet
39
40
第三节 肽链的合成过程
41
整个翻译过程可分为 ：
• 翻译的起始 • 翻译的延长 • 翻译的终止
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
17
摆 动 配 对
32 1
U
123
18
• ⑤遗传密码的通用性
从原核生物到人类都共用同一套遗传密码，被称为遗传密码的通用性。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。
分子生物学-蛋白质的翻译课件
详细描述
核糖体通过识别mRNA上的起始密码子与mRNA结合，形成 翻译起始复合物。这个过程需要消耗能量，以确保核糖体正 确地定位在起始密码子上。
起始复合物的形成
总结词
起始复合物的形成是翻译过程的重要步骤，它涉及到多个蛋白质和RNA分子的相互作 用。
详细描述
起始复合物的形成涉及多个步骤。首先，核糖体与mRNA结合后，需要招募翻译起始 因子，如IF3和IF2。这些因子帮助核糖体正确地定位在起始密码子上，并确保翻译的准 确性。随后，氨酰-tRNA结合到核糖体的A位点上，准备开始多肽链的合成。至此，起
肽链的延长
01
02
03
肽键的形成
氨基酸在加入到肽链中后， 通过肽键的形成相互连接， 形成多肽链。
转肽酶的作用
转肽酶在肽键形成过程中 起催化作用，促进氨基酸 之间的连接。
核糖体的移动
随着肽链的延长，核糖体 沿着mRNA移动，确保下 一个密码子被正确识别和 翻译。
终止密码子的识别
终止密码子的种类
终止密码子有UAA、UAG和UGA三种，它们作为翻译终止的信号 被核糖体识别。
翻译的起始
02
起始密码子
总结词
起始密码子是mRNA上的一个特定 序列，用于标记蛋白质合成的起始位 置。
详细描述
起始密码子是mRNA上的三个连续的 核苷酸，通常为AUG。它不仅标记了 翻译开始的位点，还决定了从这里开 始合成多肽链的方向。
核糖体与mRNA的结合
总结词
核糖体是负责蛋白质合成的细胞器，它通过与mRNA的结合 开始翻译过程。
无意义校正是指当mRNA上的终止密码子提前出现时，核 糖体会提前终止多肽链的合成。这种机制有助于减少多肽 链的错误合成。
分子生物学-蛋白质
胰岛素前体及其激活
人的胰岛素最初由胰腺细胞合成时，是一条由 110个氨基酸残基组成的前胰岛素原肽链；
其N端有一个约24个氨基酸残基组成的信号肽， 富含疏水氨基酸，因此可穿过内质网膜，将新生肽链 输送到内质网腔，经内质网膜上的信号肽酶作用，剪 去信号肽序列，形成胰岛素原（proinsulin)
胰岛素原是一条有86个氨基酸残基组成的多肽链， B 链在前，A 链在后，C 链〈连接肽〉插在中间 当胰岛素原在高尔基体包装并分泌时，A 、B 链 间的 C 链才被切除，生成由A链与B链组成的具有生 物活性的胰岛素。
布称为三级结构。
（六）模序（模体motif）
随着蛋白质三级结构研究的进展，在许多蛋白
质分子中，可发现2个或3个具有二级结构的肽段，
在空间上相互接近，形成立体形状或拓扑结构颇为 类似的，具有特殊功能的局部区域，被称为模序。
每个模序都有特征性的氨基酸序列，并发挥特 殊功能。
如：钙结合模序、锌指模序、亮氨酸拉链。都 具有结合DNA的功能。
1.分子伴侣 (molecular chaperon)
2.蛋白质二硫键异构酶 (protein disulfide isomerase, PDI)
3.肽-脯氨酰顺反异构酶 (peptide prolyl-cis-trans isomerase, PPI)
1. 分子伴侣: （ molecular chaperon） 分子伴侣（ molecular chaperon）是 细胞内一类可识别肽链的非天然构象、促进各功 能域和整体蛋白质的正确折叠的保守性蛋白质。 分子伴侣有以下功能： ①封闭待折叠蛋白质所暴露的疏水区段； ②创建一个隔离的环境，可以使蛋白质的折叠 互不干扰； ③促进蛋白质折叠和去聚集； ④遇到应激刺激，使已折叠的蛋白质去折叠。 分子伴侣主要有： (1) 热休克蛋白(heat shock protein, HSP) (2) 伴侣蛋白(chaperonin)
蛋白质翻译总结
氨基酸的活化a.起始信号（AUG-甲硫氨酸密码子）和缬氨酸（GUG）极少出现i.真核生物起始氨基酸—甲硫氨酸，原核生物-甲酰甲硫氨酸ii.SD序列：存在于原核生物起始密码子AUG上游7~12个核苷酸处的一种4~7个核苷酸的保守片段，与16srRNA3’端反向互补。
功能将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。
1)原核生物的SD序列：原核mRNA起始密码子上一段可与核糖体结合的序列。
30s小亚基首先与翻译因子IF-1（与30s结合）和IF-3（稳定小亚基，帮助其与mRNA结合位点的识别）结合，通过SD序列与mRNA模板相结合。
iii.真核生物依赖于结合5'帽，核糖体小亚基沿mRNA5'端帽子结构扫描到RBSiv.在IF2起始因子和GTP的帮助下，fMet-tRNA进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对。
v.小亚基复合物与50s大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子vi.翻译的起始b.后续氨基酸与核糖体的集合：第二个氨酰-tRNA与EF-Tu.GTP形成复合物，进入核糖体的A位，水解产生GDP并在EF-Ts的作用下释放GDP并使EF-Tu结合另一分子GTP形成新的循环。
i.肽键的生成：AA-tRNA占据A位，fMet-tRNA占据P位，在肽基转移酶的催化下，A位上的AA-tRNA转移到P位，P位上的起始tRNA转移至E位，与fMet-tRNA上的氨基酸生产肽键。
起始RNA随后离开。
ii.移位：核糖体通过EF-G介导的GTP水解所提供的能量向mRNA模板3'末端移动一个密码子，二肽基-tRNA完全进入P位点iii.肽链的延申c.当终止密码子UAA,UAG，UGA出现在核糖体的A位时，没有相应的AA-tRNA能与其结合，而释放因子能识别密码子并与之结合，水解P位上的多肽链与tRNA之间的二酯键，然后新生的肽链释放，核糖体大小亚基解体i.肽链的终止d.N端fMet或Met的切除i.二硫键的形成ii.特定氨基酸的修饰iii.新生肽段非功能片段的切除iv.蛋白质前体的加工e.无义突变：DNA序列中任何导致编码氨基酸的三联密码子突变转变为终止密码子UAA,UGA,UAG中的突变，使得蛋白质合成提前终止，合成无功能或无意义的多肽。
分子生物学 蛋白质的生物合成
▪ SD序列后到AUG起始密码间的序列
mRNA序列上紧接S-D序列后的小核苷酸 序 列 （ 可 被 核 蛋 白 体 小 亚 基 蛋 白 rpS-1 识 别并结合。
3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfMet )结合到小亚基
IF-2 GTP
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成
过程。 由核酸四种碱基组成的语言翻译成蛋白质
由20种氨基酸组成的语言
反应过程 （1）氨基酸的活化 （2）肽链的生物合成 （3）肽链形成后的加工和靶向输送
生物学意义
（1）维持多种生命活动 （2）适应环境的变化 （3）参与组织的更新和修复
第一节 蛋白质生物合成体系
Protein Biosynthesis System
IF-2 GGDTPPPi
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
起始复合物形成过程
IF-2G-GGDTTPPPi
5'
AUG
3'
IF-3
IF-1
▪ AUG:起始密码：有SD序列 延伸密码：无SD序列
（二）延长
▪ 指在mRNA模板的指导下，氨基酸依次 进入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。
➢ 肽链延长在核蛋白体上连续循环式进行，又 称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，包 括以下三步：
遗 传 密 码 表
遗传密码的特点
1. 方向性(directional) 翻译时遗传密码的阅读方向是5’→3’，
即读码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5’→3’ 的方向逐一阅读，直至终止密码子。
医学分子生物学之蛋白质组学
• 发现在PTPN12表达受到抑制时，乳腺癌的促癌基因 EGFR受体家族的酪氨酸磷酸化显著增强，从而产生促 细胞癌变的效应。
• 乳腺癌临床病理标本显示PTPN12蛋白表达低下。所以 PTPN12可能是乳腺癌预防和治疗的新型药物靶点。
第三部分
蛋白质组学 （Proteomics）
• 蛋白质组（Proteome）源于蛋白质（protein）与 基 因组（genome）组合，意指“一种基因组所表达的全 套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的 全部蛋白质。
• 蛋白质组学（proteomics）指的是在大规模水平上研 究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的 修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平 上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的 认识。
蛋白质组学概念
从整体水平对细胞内蛋白质的存在形式及 其动态变化进行研究的科学。
为什么要研究蛋白组学？
• 由于基因表达的复杂性，细胞内mRNA 与 蛋白质非线性关系
• 蛋白质复杂的可变形式，修饰及相互作用 • 蛋白质表达的时空动态变化
2002年人类蛋白质组计划目的：对人类基因 组序列图进行功能“解码”。
• 特异类别蛋白质翻译后修饰的鉴定、 修饰 位点的鉴定及其表达变化的定量分析。 包括磷酸化、糖基化、 泛素化、 甲基 化、 乙酰化、 羧基化、 羟基化等。
磷酸化修饰组学
蛋白质磷酸化分析及其位点鉴定已成为目前蛋 白质组学研究焦点之一。 例如：2006年，对HeLa细胞表皮生长因子（EGF） 刺激后5个时间点的6600个蛋白质磷酸化位点分析， 检测到2244中磷酸化位点有2倍以上的差异。揭示 了HeLa细胞中的磷酸化蛋白受EGF影响的动态过程， 为探索肿瘤的发生发展提供了信息。
分子生物学知识：蛋白质翻译的过程及调控
分子生物学知识：蛋白质翻译的过程及调控蛋白质是生物体内最重要的基本分子之一，翻译是蛋白质合成的第二步，是DNA变成蛋白质的过程，也是分子生物学领域研究的一个重要方向。
本文将详细介绍蛋白质翻译的过程和调控机制。
一、蛋白质翻译的基本过程蛋白质翻译是利用mRNA编码信息合成相应氨基酸序列的核糖体的过程。
它包括：识别mRNA上的起始密码子，启动翻译，不断读取mRNA 上的密码子，带有相应氨基酸的tRNA进入到核糖体中，形成肽键，不断合成肽链，显示蛋白质的三维结构，合成终止信号序列，终止翻译。
蛋白质翻译的过程是一个高度精密和高效的生物学过程，涉及到多个组分的协同作用。
其中，核糖体大小会影响识别mRNA上的起始密码子，载体和氨基酸修饰酶与氨基酸配对会影响tRNA的选择，异戊二烯基腺嘌呤和三磷酸腺苷在翻译的实时调控中扮演重要角色，参与调控的成分还包括反式作用元件，转录因子和小分子抑制剂等。
二、蛋白质翻译的调控1.核糖体大小有些原核生物通过改变核糖体大小来对蛋白质翻译进行调控。
多种感受器和蛋白质参与这一过程，如当环境营养缺乏时，Hfq蛋白可促进核糖体70S向50S的转化，从而抑制蛋白质合成。
此外，原核生物还能利用梭菌素等类似物质的抗生素来抑制蛋白质的合成。
2.tRNA的选择tRNAs中含有反式作用元件，这类元件会抑制或促进某些tRNA和核糖体间的接合。
例如ppGpp可作为氨基酸饥饿的信号，抑制酰-tRNA 合成酶，并促进详尽起始密码子使用不同的tRNA。
3.氨基酸与酰化酶配对氨基酸合成的过程包括转化、进入、修饰、以及由活化氨基酸转化而成的酰化实体等，这一过程中，一些特殊酰化实体可作为信号调控翻译速度，例如当丙氨酸浓度较低的时候，一些细菌会使用一个二氢叶酸-腰凝酶作为丙氨酸，同时可以调控不同tRNA对于不同氨基酸的选择。
4.mRNA的选择mRNA上的核糖体启动区，其中以AUG国际起始密码子为中心的25个核苷酸序列，是蛋白质翻译始动的重要标志。
分子生物学09 蛋白质合成
第九章 蛋白质的生物合成_______翻译（ translation ） 9.1 参与翻译的主要生物大分子的结构与功能• 核糖体 • mRNA • tRNA• 氨酰-tRNA 合成酶• 辅助蛋白因子（起始因子、延伸因子和终止释放因子)6核糖体的分类与组成70-100 pro8•A 部位—氨酰tRNA 结合部位，也称为受体部位；•P 部位—肽酰tRNA 结合部位；•E 部位—空载tRNA 临时结合的部位；•肽酰转移酶活性部位—催化肽键形成的部位；•mRNA 结合部位；•多肽链离开通道—正在延伸的多肽链离开核糖体的通道；•一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸因子和终止因子）的结合部位。
9真核细胞多聚核糖体的结构12原核生物多顺反子mRNA 和真核生物单顺反子mRNA 的翻译Shine-Dalgarno sequence, SDmRNA13tRNACC A D-loop14大肠杆菌起始tRNA 的结构氨酰-tRNA 合成酶（aaRS ）ó 两步反应机制：1) ATP + 氨基酸 (AA) --> AA-AMP + PP i 2) tRNA + AMP-AA --> AA-tRNA + AMPó分类1) 第一类aaRS 2) 第二类aaRSó校对机制- 在装载氨基酸水平的质量控制1) aaRS是对氨基酸“身份”进行检查唯一的场所2) 核糖体不在乎哪一种氨基酸与tRNA相连3) 实载的tRNA被修饰后仍然能起作用4) 装载前和装载后编辑5) 双筛机制➢mRNA中的起始密码是AUG，少数是GUG。
➢起始密码子的上游约10个核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤的序列称SD序列（Shine-Dalgarno序列），一般为3～10个核苷酸，它与核糖体16srRNA 3ˊ端的核苷酸序列互补，可促使核糖体与mRNA 的结合。
氨酰-tRNA合成酶（aaRS）20两类氨酰-tRNA合成酶的催化机理两类aaRS•第一类aaRS一般是单体酶，由此类酶催化的氨基酸有Arg、Cys、Gln、Glu、Ile、Leu、Met、Trp、Tyr和Val。
分子生物学：基因的体外转录和翻译ppt课件
2019/12/19
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(4)收集核提取物：25000g离心 30min，收集上清液后，用缓冲液 透析2h后，4℃，25000g离心20min， 上清液置-70℃保存。
(5)核提取物的蛋白定量：核抽提物 总蛋白浓度采用Bradford法测定， 以牛白蛋白为参照。
2019/12/19
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2019/12/19
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（3）干扰物质少。如干扰Lowry法的K 、 Na 、Mg2 离子、Tris缓冲液、糖和蔗糖、 甘油、巯基乙醇、EDTA等均不干扰此测 定法。 此法的缺点是： （1）由于各种蛋白质中的精氨酸和芳 香族氨基酸的含量不同，因此Bradford法 用于不同蛋白质测定时有较大的偏差， 在制作标准曲线时通常选用 g—球蛋白 为标准蛋白质，以减少这方面的偏差。
缺点：分离过程中一些特殊的试剂 破坏了细胞核膜，造成核内容物的 部分流失及操作过程中精胺易使 DNA模板产生沉淀
2019/12/19
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过程：
收集细胞：收集一定数量的培养细 胞，300g离心5min，沉淀用分离 液清洗2次。 裂解细胞纯化细胞核：沉淀中加入 预冷的匀浆液1/10(原体积)，冰浴 10min后，匀浆，镜检，至90%细
5、染色质结构调整与基因转录的关系；
6、制备RNA探针。
2019/12/19
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基因体外转录体系
DNA模板：含有转录启动子及必要 的调控序列(起始和终止序列等)的 DNA及为研究基因转录调控的需要, 在体外组装成的核小体链(注意避免 RNase的污染)。
2019/12/19
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细胞核抽提物的制备：
2019/12/19
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什么是基因的体外转录和翻译
基因的体外转录和翻译是20世纪70 年代发展起来的一项分子生物学和 细胞生物学实验技术，是研究离体 条件下(非细胞体系)基因表达情况 的理想体系。
现代分子生物学-蛋白质ppt课件
动态
与其它分子结合: 信号转导
蛋白质相互作用: 结构, 最具挑战性
分子水平：
基因组DNA：基因重排，Ig多样性 基因序列多样性（Science. 2004，305:251-254 ），抵抗 不同病原（低等动物）等作用 DNA修饰，甲基化（epigenomics），S修饰等
mRNA：启动子，ChIP，EMSA 非编码小RNA（siRNA，miRNA，piRNA）（epigenomics）
Erica Golemis et al, Protein-protein Interaction—A Molecular Cloning Manual
papers
1.蛋白质互作研究的意义(Importance)
生命活动
基因表达调控
转录
翻译
细胞活动: 基因是关键
蛋白质:修饰
单个蛋白: 较少
蛋白作用
蛋白复合体
细胞吞噬 Ran
NP
VP466
Ranmyosin actin
小分子siRNA
细胞吞噬
RNAi
overexpression
小G蛋白（Rab，Ran）与骨架 蛋白直接作用调控吞噬
病毒双功能蛋白
蛋白质复合体标记
病毒感染
Rhodamine-Phalloidin
3.细胞内蛋白质标记 （protein labeling in vivo）
解决荧光染料的缺点：构建双光子显微镜（two-photon microscope） 采用脉冲近红外线激光，发出比激发光能量高 的光
该文：采用第二次谐波产生技术 发现barium titanate (BaTiO3)晶体（纳米颗粒），30 nm 比核糖体的直径大2倍 有望代替荧光染料的材料：量子点和纳米颗粒
分子生物学课件第七章 蛋白质的生物合成-翻译
2020/10/28
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2020/10/28
39
原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:
P位：肽酰位 (peptidyl site)
A位：氨基酰位 (aminoacyl site)
E位：排出位 (exit site)
2020/10/28
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蛋白质生物合成体系
mRNA、tRNA、rRNA n 氨基酸
大多数简并性表现在密码子的第三个核苷酸上，即 第一、二个核苷酸确定后，第三个核苷酸可变。
色氨酸
意义： 简并密码子越多，生物遗传的稳定性越大，
氨基酸出现频率越高
2020/10/28
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（3）摆动性（wobble）
转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与 mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间 不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。
氨基酰-tRNA + AMP +PPi
2020/10/28
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（2）氨基酰tRNA合成酶(amino acyl-tRNA synthetase，AARS)
存在于胞液中，催化一个特定的aa结合到相应的 tRNA分子上。
每种氨基酰tRNA合成酶对相应氨基酸以及携带氨 基酸的数种tRNA具有高度特异性，保证tRNA能够 携带正确的氨基酸对号入座。
UUU，UUG，UGU，GUU， GGG，GGU，GUG，UGG。 • U和G随机加入到三联体中，这样按比例各个位置 上进入U和G的概率不同，如氨基酸测定结果：
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• 如UUU：UGG＝（555）:（511）
＝ 25 ： 1
• 同理UUU：UUG ＝5 ：1，
• 根据检测结果推测:
蛋白质工程的原理和应用课件-高二生物人教版(2019)选择性必修3
A
酪氨酸 酪氨酸
终止 终止 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸
G
半胱氨酸
半胱氨酸
C
终止、硒代半胱氨酸
A
色氨酸
G
精氨酸
U
精氨酸
C
精氨酸
A
精氨酸
G
丝氨酸
U
丝氨酸
C
精氨酸
A
精氨酸
G
甘氨酸
U
甘氨酸
C
甘氨酸
A
甘氨酸
G
基 因 定 点 诱 变 技 术 的 示 意 图
第4节 蛋白质工程的原理和应用
最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家通过改造它，获得了各种颜色的荧 光蛋白。
科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢？
一 蛋白质工程崛起的缘由
1.基因工程的实质： 将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能 产生的蛋白质，进而表现出新的性状
2.基因工程的不足： 基因工程在原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质
(4)研究人员经鉴定、筛选获得一只转基因杂合鼠F0,并确认突变基因已经稳定同源替代IKK基因,请你设计完成获得 SCID模型鼠的实验步骤: ①杂交亲本: F0×野生鼠 ,杂交得F1; ②F1雌、雄鼠随机交配得F2; ③提取F2每只小鼠的基因组DNA,采用分子生物学方法,利用IKK基因探针和突变基因探针进行筛选,
三 蛋白质工程的应用
1.研发速效胰岛素类似物 定点突变
天然蛋白质易形成 预期 降低胰岛素 二聚体或六聚体 功能 的聚合作用
多肽链
翻译
转录
mRNA
新胰岛 素基因
分子生物学原理--蛋白质的生物合成课件精品文档
密码的第一位碱基配对不严格 • 通用性(universal)：全世界生物共用
2019/9/23
分子生物学原理
连续性
GCAGUACAUGUC
不连续的读法：
GCA CAG
密码之间没有 核苷酸间断
AGU
GUA
………….
2019/9/23
• 释放因子RF： 终止过程中的蛋白质因子 辨认终止密码 促进肽链C端与tRNA 3’-OH酯键的水解， 使肽链从翻译中的核糖体上释放下来。
• RF-1：UAA和UAG；
• RF-2：UAA和UGA；
• RF-3：结合GTP，促进RF-1和RF-2对核糖体 的结合。
2019/9/23
分子生物学原理
翻译的终止过程
• 脯氨酸羟脯氨酸 • 赖氨酸羟赖氨酸 • 磷酸化：Ser、Thr、Tyr • 二硫键的形成：
空间相邻的二个Cys氧化而成
2019/9/23
分子生物学原理
亚基聚合
• 具有四级结构的蛋白质由两条以上肽链 通过非共价键聚合，形成寡聚体，才有 生物活性。
• Hb：22 • PKC：R2C2
2019/9/23
2019/9/23
分子生物学原理
翻译后加工
• 去除N-甲酰基或N-蛋氨酸 • 个别氨基酸的修饰 • 亚基聚合 • 辅基连接 • 水解修饰 • 分泌性蛋白质
2019/9/23
分子生物学原理
去除N-甲酰或N-蛋氨酸
• 由脱甲酰基酶或氨基肽酶催化 • 可与翻译同步
2019/9/23
分子生物学原理
个别氨基酸的修饰
2019/9/23
分子生物学原理
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2.2 tRNA
2.2.1 tRNA的基本结构
tRNA折叠 为紧凑的L 型三级结构。
2.2.2 tRNA的生物学功能
tRNA is an adaptor
tRNA特异性只取决于反密码子,与携带的氨基酸无关P111
2.2.3 tRNA的分类
（1）起始tRNA和延伸tRNA： 一类能特异识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始 tRNA；其它tRNA称为延伸tRNA。
第八章 蛋白质的翻译
1 遗传密码 2 蛋白质合成中使用的RNA 3 核糖体 4 蛋白质合成中使用的20种氨基酸 5 蛋白质合成的生物学机制 6 蛋白质合成的抑制 7小结
重点内容： ① 基本概念：遗传密码、密码子、摇摆假说； ② 遗传密码的性质； ③ 核糖体结构组成及几个活性部位生物学功能； ④ 原核生物蛋白质合成起始的深刻理解； ⑤ 真核生物蛋白质合成起始时几种复合物变换； ⑥ 原核生物和真核生物蛋白质合成起始性比较； ⑦ 肽链延伸的机理； ⑧ 释放因子终止肽链合成的机理。
Changes in the genetic code usually involve Stop/None signals
1.4.3 密码子-反密码子识别的摇摆性
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，而第三对碱基有一定 的自由度，可以“摆动”。
Third bases have least meaning
I: 次黄嘌呤
1.4.4 读码的连续性
生物合成过程中，mRNA的编码方向是 5`→3`，从N端向C端延伸肽链。一条肽链 合成起始后，密码子按3个一框读下去不重 叠也不跳格，直到终止。
2 蛋白质合成中使用的RNA
概述 2.1 mRNA 2.2 tRNA 2.3 rRNA
概述
mRNA：蛋白质的DNA序列信息的中间体。 tRNA：运送特定氨基酸到核糖体上合成蛋白质。 rRNA：核糖体的组成元件。
1 遗传密码
1.1 两个概念 1.2 破译简史 1.3 遗传密码字典 1.4 遗传密码性质
1.1 两个概念
遗传密码 (genetic code): DNA（或mRNA）中核苷酸序列与蛋白质中氨 基酸序列之间的对应关系。
密码子(codon)： mRNA上每3个相邻核苷酸编码多肽链中一个氨基
Eukaryotic mRNA is modified and exported
2) The life cycle of Eukaryotic mRNA messenger RNA:
expression of mRNA in animal cells requires transcription, modification, processing, nucleo-cytoplasmic transport, and translation.
（2）同工tRNA: 代表相同氨基酸的tRNA称同工tRNA。 （3）校正tRNA：通过tRNA中反密码子改变来校正密码子
突变，使其在突变位点引入正确氨基酸。 无义突变(nonsense mutation): 指DNA上任何代表氨基 酸的密码子变为终止密码子的改变。 错义突变 (missense mutation): 指DNA分子中的核 苷酸置换后改变了mRNA上遗传密码，从而导致合成 的多肽链中一个氨基酸被另一氨基酸所取代的改变。
核糖体结合技术
特定三核苷酸为模板 + 核糖体 + 20 种AA-tRNA
(其中一种AA-tRNA的氨基酸被14C标记）
保温 硝酸纤维滤膜过滤
分析留在滤膜上的核糖体-AA-tRNA
确定与核糖体结合的AA和模板
1.3 遗传密码字典
1.4 遗传密码的性质
1.4.1 简并性与兼职性
简并性： 许多氨基酸对应的密码子不止一种。
密码子与反密码子的识别
r
G-U pairs form at the third codon base
在密码子第三位碱基 与反密码子第一位碱 基之间，碱基配对的 摆动允许形成G-U配 对。
Anticodon 3` G-C-I G-C-I G-C-I 5`
Codon
5` C-G-A C-G-U C-G-C 3`
Protein synthesis uses three types of RNA
3` 5`
2.1 mRNA
2.1.1 原核生物mRNA与真核生物mRNA结构比较
Prokaryotic mRNA 核糖体可以不从mRNA上解离连续合成三个蛋Байду номын сангаас质
Eukaryotic mRNA
2.1.2 原核生物mRNA与真核生物mRNA生命周期比较
酸，这三个核苷酸称一个密码子或三联体密码。
1.2 遗传密码破译简史
（1）1954年Gamow首先对遗传密码进行了探讨；
（2）1961年Crick 证明三联体密码子是正确的； （3）1961年，Nirenberg以均聚物、随机共聚物、
特定序列的共聚物作模板合成多肽，破译遗 传密码； （4）1964年Nirenberg 用核糖体结合技术研究遗 传密码，直接测出三联体对应的氨基酸； （5）到1966年，遗传密码全部破译。
兼职性： AUG（Met)和GUG（Val)两个密码子除
代表特定氨基酸外，还兼作起始密码子。
Amino acids have 1-6 codons each
1.4.2 普遍性与特殊性
普遍性： 遗传密码无论在体内还是体外，无论是对病毒、
细菌、动物还是植物而言都通用； 特殊性：
遗传密码的个例很少见；基因组中编码含义 的改变常涉及到对终止密码子的解读；密码子系 统性改变只存在于线粒体中。
Ribosomes are large ribo-nucleoprotein particles that contain more RNA than protein and dissociate into large and small subunits.
3 核糖体
3.1 核糖体的基本结构 3.2 核糖体在细胞中的占有比例 3.3 核糖体的生物学功能
3.1 核糖体的基本结构
/80S /60S /40S
Size comparisons show that the ribosome is large enough to bind tRNAs and mRNA.