页数：106页文件大小：2.10 MB来源： 分子生物学课ppt课件
本课件讲解从mRNA到蛋白质的翻译过程，先梳理遗传密码的简并性、普遍性与摆动性，再介绍tRNA的结构与种类、核糖体的组成与功能，最后展开氨基酸活化、翻译起始、肽链延伸与终止及翻译后运转。
第四章生物信息的传递（下）—从mRNA到蛋白质
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（二）三联子密码破译mRNA5′AUCGACCUGAGC3′420(×)mRNA5′AUCGACCUGAGC3′42=1620(×)mRNA5′AUCGACCUGAGC3′43=6420(√)核甘酸序列氨基酸序列
●至1966年，20种氨基酸对应的61个密码子和三个终止密码子全部被查清。遗传密码的破译，即确定代表每种氨基酸的具体密码。
减少了变异对生物的影响
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编码某一氨基酸的密码子越多，该氨基酸在蛋白质中出现的频率就越高。Arg例外
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简述密码的简并性（degeneracy)和同义密码子（synonymous codon)武汉大学2003年试题
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遗传密码普遍性与线粒体的特殊性
| 生物 | 密码子 | 线粒体DNA编码的氨基酸 | 核DNA编码的氨基酸 |
|---|---|---|---|
| 所有（通用） | UGA | 色氨酸 | 终止子 |
| 酵母 | CUA | 苏氨酸 | 亮氨酸 |
| 果蝇 | AGA | 丝氨酸 | 精氨酸 |
| 哺乳类 | AGA/G | 终止子 | 精氨酸 |
| 哺乳类 | AUA | 甲硫氨酸 | 异亮氨酸 |
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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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从mRNA5 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个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)。
U摆动配对
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遗传密码的摆动性
| tRNA反密码子第1位碱基 | 可识别的mRNA密码子第3位碱基 |
|---|---|
| I | U、C、A |
| U | A、G |
| G | U、C |
| A | U |
| C | G |
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3’5’ICCA-OH5’3’CCA-OHG G CC C GtRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。
1、起始tRNA和延伸tRNA（三）tRNA的种类能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA（P111）。
P111、P120：真核生物：起始密码子AUG 所编码的氨基酸是Met，起始AA-tRNA为Met-tRNAMet。原核生物：起始密码子AUG 所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet
2、同工tRNA（三）tRNA的种类代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被相同的氨基酰-tRNA合成酶识别（P112）。
3、校正tRNA（三）tRNA的种类
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无义突变
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错义抑制
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三、核糖体的结构与功能（一）核糖体的结构
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核糖体的组成
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表14-7 原核和真核生物核糖体的组成及功能核糖体亚基rRNAs蛋白RNA的特异顺序和功能细菌70S50S23S=2904b31种(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互补2.5×106D5S=120b66%RNA30S16S=1542b21种(S1-S21)16SRNA(CCUCCU)和S-D顺序(AGGAGG)互补哺乳动物80S60S28S=4718b49种有GAUC和tRNAfMat的TψCG互补4.2×106D5S=120b60%RNA5.8S=160b40S18S=1874b33种和Capm7G结合
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(一)氨基酸的活化氨基酸+ tRNA氨基酰-tRNAATPAMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶
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第一步反应氨基酸＋ATP-E —→ 氨基酰-AMP-E＋AMP ＋PPi目录
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第二步反应氨基酰-AMP-E ＋tRNA ↓氨基酰-tRNA ＋AMP＋E目录
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tRNA与酶结合的模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP
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IF-3IF-1翻译起始(翻译起始复合物形成)又可被分成3步：（P122）1. 核蛋白体大小亚基分离
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2、30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合。AUG5'3'IF-3IF-1
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S-D序列
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IF-3IF-1IF-2GTP3.在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。AUG5'3'
IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4、带有tRNA、mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。AUG5'3'
IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi
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真核生物翻译起始复合物形成(区别原核生物)原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S大亚基结合。而在真核生物中，40S小亚基首先与Met-tRNAMet相结合，再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80S·mRNA·Met-tRNAMet起始复合物（P120）。
肽链延伸由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括：AA-tRNA与核糖体结合、肽键的生成和移位。延伸因子(elongation factor, EF)：原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts)EF-G真核生物：EF-1 、EF-2(三)肽链的延伸
1、AA-tRNA与核糖体A位点的结合需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子
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通过延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu·GTP复合物EF-Tu-GDP+ EF-TsEF-Tu-Ts + GDPEF-Tu-Ts + GTPEF-Tu-GTP + EF-Ts重新参与下一轮循环
2、肽键形成是由转肽酶/肽基转移酶催化
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3、移位核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子
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延长因子EF-G有转位酶( translocase )活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3'侧移动。
fMetAUG5'3'fMetTuGTP目录
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原核肽链合成终止过程（四）肽链的终止
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RF1：识别终止密码子UAA和UAG终止因子RF2：识别终止密码子UAA和UGARF3：具GTP酶活性，刺激RF1和RF2活性，协助肽链的释放（原核生物）真核生物只有一个终止因子（eRF）
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新生蛋白质经蛋白酶切后变成有功能的成熟蛋白质
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2、二硫键的形成两个半胱氨酸-SH-SH-SH二硫键氧化
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3、特定氨基酸的修饰磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化
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4、切除新生肽链中非功能片段
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前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程示意图
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(六)蛋白质合成抑制剂
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五、蛋白质的运转机制
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蛋白质的运转机制
| 蛋白性质 | 运转机制 | 主要类型 |
|---|---|---|
| 分泌蛋白质 | 在结合核糖体上合成，以翻译-运转同步机制运输 | 免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等 |
| 细胞器发育蛋白质 | 在游离核糖体上合成，以翻译后运转机制运输 | 核、叶绿体、线粒体等细胞器蛋白 |
原文第三列“核、叶绿体”后内容缺失，此处按课件所述细胞器蛋白范围归纳，未新增具体蛋白名。
●信号肽假说内容：
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新生蛋白质通过同步转运途径进入内质网内腔的主要过程
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2、翻译后运转机制
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(1)线粒体蛋白质跨膜运转
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(2)叶绿体蛋白质的跨膜运转
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（3）核定位蛋白的运转机制
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复习体1．多数氨基酸都有两个以上密码子，下列哪组氨基酸只有一个密码子？A．苏氨酸、甘氨酸B．脯氨酸、精氨酸C．丝氨酸、亮氨酸D．色氨酸、甲硫氨酸E．天冬氨酸和天冬酰胺（D）
2．tRNA分子上结合氨基酸的序列是A．CAA-3′B．CCA-3′C．AAC-3′D．ACA-3′E．AAC-3′（B）
3．遗传密码A．20种氨基酸共有64个密码子B．碱基缺失、插入可致框移突变C．AUG是起始密码D．UUU是终止密码E．一个氨基酸可有多达6个密码子(B、C、E）
4、tRNA能够成为氨基酸的转运体、是因为其分子上有A．-CCA-OH 3′末端B．3个核苷酸为一组的结构C．稀有碱基D．反密码环E．假腺嘌吟环（A、D）
5、蛋白质生物合成中的终止密码是( )。（A）UAA （B）UAU （C）UAC （D）UAG （E）UGAA、D、E
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6、Shine-Dalgarno顺序(SD-顺序)是指:（）A.在mRNA分子的起始码上游8-13个核苷酸处的顺序B.在DNA分子上转录起始点前8-13个核苷酸处的顺序C.16srRNA3‘端富含嘧啶的互补顺序D.启动基因的顺序特征A
7、“同工tRNA”是：( )(A)识别同义mRNA密码子(具有第三碱基简并性)的多个tRNA(B)识别相同密码子的多个tRNA(C)代表相同氨基酸的多个tRNA(D)由相同的氨酰tRNA合成酶识别的多个tRNAC
8、反密码子中哪个碱基对参与了密码子的简并性(摇摆)。（）（A）第—个(B)第二个(C)第二个(D) 第一个与第二个A
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9、与mRNA的GCU密码子对应的tRNA的反密码子是（）（A）CGA（B）IGC （C）CIG（D）CGIB
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10、真核与原核细胞蛋白质合成的相同点是（）（A）翻译与转录偶联进行（B）模板都是多顺反子（C）都需要GTP （D）甲酰蛋氨酸是第一个氨基酸C
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