些内含子中,含有4个重复的保守序列,长度为10~12.doc

课次：13教学目的：使学生了解遗传密码表、tRNA的结构特点、掌握遗传密码的特点、tRNA的种类和tRNA与氨基酸的识别酶。重点：反密码子的摆动性、tRNA与氨基酸的识别。难点：氨基酰合成酶复习旧课：提问3人，了解教学效果。导入新课：第六章 蛋白质生物合成第一节 遗传密码一 遗传密码1遗传密码 概念： mRNA中蕴藏遗传信息的碱基顺序称为遗传密码（Genetic code）。mRNA中每个相邻的三个核苷酸，这个三联体称为一个密码子(codon)，因此，密码是密码子的总和。2 遗传密码的试拼表1 氨基酸的密码（code）5末端(第1位碱基) 中间碱基（第二位碱基）3末端（第三位碱基）UCAGU苯丙 (Phe) F丝 (Ser)S酪 (Tyr)Y半胱 (Cys)CU苯内 (Phe)丝 (Ser)酪 (Tyr)半胱 (Cys)C亮 (Leu)L丝 (Ser) 终止信号终止信号A亮 (Leu)丝 (Ser)终止信号色(Trp)GC亮 (Leu)脯 (Pro) P组 (His) H精 (Arg) RU亮 (Leu)脯（P ro）组（His）精（Arg）C亮 (Leu)脯（Pro）谷胺 (Gin) Q精（Arg）A亮 (Leu)脯（Pro)谷胺（Gin）精（Arg）GA异亮 (ILe) I苏 (Thr) T天胺 (Asn) N丝 (Ser)SU异亮（ILe）苏（Thr）天胺（Asn）丝 (Ser)C异亮（ILe）苏（Thr）赖 (Lys) K精 (Arg) RA*蛋(Met)M (起动信号)苏（Thr）赖（Lys）精（Arg）GG缬 (Val) V丙 (Ala) A天 (Asp) D甘 (Gly) GU缬（Val）丙（Ala）天（Asp）甘（Gly）C缬（Val）丙（Ala）谷 (Glu) E甘（Gly）A缬（Val）丙（Ala）谷 （Glu）甘（Gly）G 3 遗传密码特点：（1）起始码与终止码（Initiation codon and termination codon）：AUG是起始密码，当然少数细菌中也用GUG做为起始码。在真核生物CUG偶尔也用作起始蛋氨酸的密码。UAA，UAG，UGA是肽链成的终止密码，不代表任何氨基酸，也称为无意义密码子。（2）密码无标点符号：（3）密码的简并性（Degemeracy）： 一种氨基酸有几组密码子，或者几组密码子代表一种氨基酸的现象称为密码子的简并性，这种密码子称为同义密码子。（4）密码的通用性：也有例外，真核生物线粒体的密码子有许多不同于通用密码，例如人线粒体中，UGA不是终止码，而是色氨酸的密码子，AGA，AGG不是精氨酸的密码子，而是终止密码子，加上通用密码中的UAA和UAG，线粒体中共有四组终止码。内部甲硫氨酸密码子有两个，即AUG和AUA；而起始甲硫氨酸密码子有四组，即AUN。（5）反密码子的摆动性摆动性(wobble hypothesis)： mRNA密码子的前两位碱基和tRNA的反密码严格配对。而密码第三位碱基与反密码第一位碱基不严格遵守配对规则，称为密码配对的摆动性。即密码的第一、第二碱基是必需严格按标准配对(A-U、G-C)，而第三碱基则不然，它的配对不如此严格，可以有一定程度的摆动灵活性，但也不是可以任意组合，只限于表中所列举的配对。见表1-1.表 密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子第一个碱基IUCAGmRNA密码子第三个碱基U,C,AA,GGUU,C第二节 tRNA的结构和功能一 tRNA 1 tRNA的结构1)各种tRNA均含有7080个碱基，其中22个碱基是恒定的。(2)其5端总是配对的，此与tRNA的稳定性有关。5端和3端配对（常为7bp）形成茎区，称为受体臂（acceptor arm）或称氨基酸臂 。 （3）TC臂存在着特殊的碱基（假尿嘧啶），常由5bp的茎和7nt和环组成。此臂负责和核糖体上的rRNA 识别结合； (4)反密码子臂(anticodon arm)常由5bp的茎区和7Nt的环区组成，在环区的中央总存在着反密码子三联体，它负责对mRNA上的密码子的识别与配对。 (5)D环(D arm)的茎区长度常为4bp，环区有4个碱基不恒定，此环位于17，17：1 20：1，20：2，含有特殊的碱基D（双氢尿嘧啶），故也称为（双氢尿嘧啶环）。 (6)额外环(extra arm)可变性大，从4 Nt到21 Nt不等，其功能是在tRNA的L型三维结构中负责连接两个区域（D环反密码子环和TC-受体臂）。2 tRNA的种类2.1 起始tRNA和延伸tRNA起始tRNA: Prok： tRNAfmet， fMet-tRNAfmet Euk： tRNAimet ， Met -tRNAimet 延伸tRNA： 其他tRNA. tRNAmmet2.2 同工tRNA（isoaccepting tRNAs）( 携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA； ( 不同的反密码子识别AA的同义密码；( 同功tRNA在细胞内合成量上有多和少的差别，分别称为主要tRNA和次要tRNA。2.3 校正tRNA 2.3.1 突变(mutations)n 移码突变: 在编码顺序中插入(或缺失)一个(或更多)碱基，引起翻译读框改变。n 无义突变: 指正常密码子改变为终止密码子，引起翻译过程提早终止。因而蛋白质的产物是截短的或平截的，一般都是没有功能的。 n 错义突变：正常密码子变为另一种氨基酸的密码子。这种新的氨基酸取代了蛋白质中某位点上原来的残基可能使蛋白质失去功能。2.3.2 抑制突变/校正突变 （suppressor mutation）： 编码tRNA的基因发生某种突变，以“代偿”或校正原有突变所产生的不良后果。抑制tRNA：这类tRNA称为抑制tRNA/校正tRNA 。包括：n 无义抑制或无义校正：通过抑制tRNA识别无义突变位点，将某种氨基酸插入该位点，使得多肽链继续延伸，而不中途停止。n 错义抑制：抑制tRNA识别错义突变位点，通过插入原来的氨基酸或其它的氨基酸而抑制错义突变，从而能完全恢复或部分恢复蛋白质活性 。3 tRNA对氨基酸的识别3.1 氨酰基tRNAn 模板mRNA只能识别特异的tRNA而不是AA。n 氨基酰-tRNA合成酶(AARS)特异识别连接氨基酸和tRNA，成为氨基酰tRNA 。n 氨酰基tRNA在蛋白质合成中扮演重要作用：$ 为肽建的合成提供能量；$ 执行遗传信息的解读。 3.2 AA tRNA合成酶（AARS ） 需要三种底物 AA tRNA ATP 因此有三个位点：aa binding site，tRNA binding site；ATP site 反应：活化：氨基酸+ATP+E氨基酰-ATP-E+PPi转移：氨基酰-ATP-E +tRNAaa-tRNA+AMP+EProk中AARS有20种，对AA及tRNA高度专一，准确结合； 40kDa100kDa之间，有单聚体、二聚体和四聚体。 可分为两类： 类酶 先将氨基酰转移到 tRNA 3 端A的 2-OH 然后通过转酯反应转移到 3-OH上。 类酶 直接将氨基酰转移至 3-OH 上。归纳小结：遗传密码表、tRNA的结构特点、种类和氨基酰合成酶。布置作业：问答题：1. 密码子的简并性是什么？2. tRNA的二维结构的特点是什么？3. 什么是抑制突变？有几种类型？4. 氨酰基-tRNA是如何形成的？教学后记：课次：14教学目的：使学生了解原核和真核mRNA的特点，核糖体的组成，掌握核糖体活性位点和原核生物翻译的起始、延伸和终止过程参与的蛋白因子和主要反应步聚。重点：核糖体活性位点，起始因子、延伸因子和原核生物蛋白质合成的过程。难点：原核生物蛋白质合成的过程。复习旧课：提问3人，了解教学效果。导入新课：第三节 mRNA的特点一 与蛋白质生物合成有关的RNA1 mRNA 原核细胞中每种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，而真核细胞中，每种mRNA一般只带有一种蛋白质编码信息，是单顺反子的形式。2 原核生物mRNA的特征 （1）大部分为多顺反子 （2）其他特征 a、 5 端有300个左右NT的非翻译区（A/GAUG）b、 AUG作为起始密码子（GUG、UUG） c、 S-D 序列：位于AUG上游 4 13 个NT处的富含嘌呤的 3 9个NT的共同序列，AGGAGG。 与核糖体结合； 与核糖体小亚基内16S rRNA 的 3端富含嘧啶的序列3 -UCCUCC-5互补，使 tRNA正确定位于起始密码子。3 真核生物mRNA的特征 （1）一般为单顺反子; （2） 5 端的帽子对翻译有增强作用，且 5 帽子和3polyA尾对翻译效率的调节有协同作用。 （3） “第一AUG规律” 即- 绝大部分以AUG作为起始密码子。第四节 核糖体的结构2 核糖体及多核糖体2.1 核糖体(ribosome)亦称核蛋白体表4 核蛋白体的组成及特性来源沉降系数核糖体重量(道尔顿)亚基rRNA含蛋白质种数每个细胞内含有的个数真核细胞77S80S3.610640S（小）18S3310610760S（大）5S, 5.8S,28S50原核细胞70S2.610630S（小）16S211.510450S（大）23S 5S342.2核蛋白体作为蛋白质的合成场所具有以下几种作用：（1）mRNA结合位点：位于30s小亚基头部， 16s rRNA3端(3-UCCUCC-5）与mRNA AUG之前的一段序列SD互补是，使下游的AUG起始密码子定位在P位上。（2）P位点：（peptidyl tRNA site） 又叫做肽酰基tRNA位或给位。它大部分位于小亚基，小部分位于大亚基，是结合起始 tRNA 并向A位给出氨基酸的位置。（3）A位点：（Aminoacyl-tRNA site） 叫做氨基酰 tRNA 位或受位。它大部分位于大亚基而小部分位于小亚基，是结合一个新进入的氨基酰 tRNA 的位置。（4）转肽酶/肽基转移酶活性部位： 位于P位和A位的连接处。（5）结合参与蛋白质合成的起始因子（Initiation Factor, IF）、延长因子(Elongation Factor, EF)和终止因子或释放因子(Release Factor, RF)。表 核糖体的活性位点活性位点功能位置组分mRNA结合位点结合mRNA和IF因子30S,P位点附近S1、S18、S21；及S3、S4、S5、S12 16SrRNA3末端区域P位点结合fMet-tRNA和肽基-tRNA大部分在50S亚基L2、L27及L14、L18、L24、L33 16S和23SrRNA3附近区域A位点结合氨酰基-tRNA大部分在30S亚基L1、L5、L7/L12、L20、L30、L33 16S和23SrRNA（16S的1400区）E位点结合脱酰tRNA50S23SrRNA是重要的5SRNA和23SrRNA结合P和A位点的附近L5、L18、L25复合体肽酰基转移酶将肽链转移到氨基酰-tRNA上50S的中心突起L2、L3、L4、L15、L16 23SrRNA是重要的EF-Tu结合位点氨基酰-tRNA的进入30S外部EF-G结合位点移位50S 亚基的界面上，L7/L12附近，近S12L7/L12GTP酶需要50S的柄L7、L12第五节 原核生物的翻译过程一 起始组成过程： 30S+50S+mRNA+fMet- tRNAfmet 70S-mRNA-fMet-tRNAfmet+GDP+Pi1 起始因子IF的性质IF不同形式MWGTP结合生物学活性IF-19500-无特异功能，但具有加强 IF2和IF3的活性作用。IF-2IF-2a IF-2b11700085000+生成IF-2.GTP.fMet-tRNAfmet与前起始复合物结合形成30S三元复合物IF-3IF-3a IF-32066819997-1. 使得30S与mRNA结合,形成前起始复合物 。2.解离活性，70S核糖体颗粒解离为30S和50S亚基。2 延伸 以氨酰tRNA 进入70S 起始复合物的A位为标志（第一个进位过程）。 2.1 延伸因子(Elongation factor，EF）是指参与蛋白质合成过程种肽链延伸的蛋白因子。延伸因子MWGTP结合能力生物学活性EF-TEF-Tu4500+结合后有活性EF-Tu-GTP结合氨基酰-tRNA（延伸tRNA）进入核糖体A位与mRNA结合EF-Ts3000+EF-Tu 在EF-Ts帮助下完成GDP被GTP取代，恢复活性EF-G80000+使肽基-tRNA从核糖体的A位向P位移动2.2 延伸的三个阶段： (1)进位也就是氨基酰-tRNA与核糖体结合，进入A位的过程。根据A位上密码引导，相应的氨基酰-tRNA进入A位，称为进位。EF-Tu-GTP与氨基酰-tRNA形成氨基酰-tRNA-Tu-GTP三元复合物并进入A位，消耗GTP完成进位，释出EF-Tu-GDP，EF-Ts促进EF-Tu 释出GDP，并重新形成EF-T，再次被利用。 （2）成肽 肽基转移酶催化，将P位tRNA的甲酰甲硫氨基或肽基转移给A位上进入的氨基酰-tRNA，形成肽键连接，生成的二肽酰-tRNA占据A位，P位连的空载 tRNA，将迅速从核蛋白体脱落。（3）转位EF-G有转位酶活性，催化A位二肽酰tRNA进入P位，同时核蛋白体沿mRNA移动一个密码子， A位再次空缺，等待第3个氨基酰-tRNA进位。转位由EF-G/2催化，伴随着GTP水解，使得EF-G/2释放。重复上述循环，肽链在N端加入一个氨基酸。使P位依次出现3肽、4肽等。每次循环需要三个延伸因子：EF-Tu、Ts、G和二分子的GTP,在mRNA密码子的指导下，肽链延伸一个氨基酸。3 终止释放因子(releasing factor简写为RF) 释放因子MWGTP结合能力生物学活性RF136000识别UAA和UAGRF238000识别U AA和UGARF346000+刺激RF1，RF2的活性,与GTP结合，使转肽酶构象改变，发挥酯酶活性，水解多肽、脱离tRNARRF核糖体释放因子使核糖体与 mRNA 和脱酰基-tRNA 与终止因子分离（GTP、EF-G）同时核糖体在IF-3作用下，解离出大、小亚基。解离后的大小亚基又重新参加新肽链合成，循环往复，所以多肽链在核糖体上的合成过程又称核糖体循环。由mRNA翻译除了的多肽链是没有功能的，称为新生蛋白质或是蛋白质前体，需要经过加工改造才能成为有功能的蛋白质。归纳小结：核糖体活性位点，起始因子、延伸因子和释放因子和原核生物蛋白质合成的过程。布置作业：问答题：1. 细菌核糖体有哪些活性位点及其功能?2. 说出细菌翻译起始中的起始因子、延伸因子、终止因子及各自功能。3. 简述细菌延伸过程中的主要事件4. 以大肠杆菌为例，说明蛋白质翻译终止的机制。教学后记：课次：15教学目的：使学生了解真核生物蛋白质的翻译过程，以及蛋白质生物合成初始产物的后加的大体过程，掌握原核和真核蛋白翻译的异同。重点： 原核和真核蛋白翻译的异同难点：复习旧课：提问2人，了解教学效果。导入新课：第六节 真核生物的蛋白质生物合成过程1 合成起始1.1 Euk机制与Prok.基本相同，差异： a. 核糖体较大，80S（60S + 40S） ； b. mRNA 是单顺反子； c. mRNA 有5帽子结构，起始识别需要起始因子eIF-4、 eIF-4E的帮助； d. Met-tRNAMet不甲酰化； e. 有较多的起始因子。 f. 形成小亚基复合物的顺序不同于原核的：先形成40S. Met-tRNAimet.GTP三元复合物，然后再加入mRNA。1.2 起始因子1.3 起始机制 a 对AUG的识别： v 核糖体首先识别 5端甲基化的帽子结构v 内部核糖体进入位点(internal ribosome entry site, IERS)，位于5UTR，25bp，选择起始点。v Kozak序列（与核糖体结合）： GCC(A/G) CCAUGGb Euk 蛋白质合成起始中的重要参与者： Met-tRNAi 核糖体 AUG上游序列 eIf-2 eIF-4F2 延伸 v 与 Prok 相似，进位、成肽和移位三个步骤。v 两者区别在于延伸因子体系的不同。延伸因子GTP结合能力 生物学活性eEF-1 +eEF-1与GTP结合，结合氨基酰-tRNA（延伸tRNA）进入核糖体A位与mRNA结合eEF-2 +依赖于GTP水解的移位酶,使肽基-tRNA从核糖体的A位向P位移动eEF-3参与维持翻译的准确性3 终止 释放因子eRF, 识别三种终止密码子 UAA、UAG、UGA。 终止机制与Prok相同：4 真核与原核蛋白质合成的异同 真核 原核 核蛋白体 80S 70S 含蛋白数量 多于80 少于60 小亚基结构 无嘧啶区和互补区 含嘧啶区与互补 tRNA tRNAimet tRNAffmet 启动 eIF 9-10种 需ATP 小亚基先与tRNA结合， 在与mRNA结合延长 EF1,EF2 EFTu EFTs EFG终止 RF 需 GTP RF1，RF2，RF3 第七节 蛋白质生物合成初始产物的后加工1 翻译后氨基酸残基的化学修饰a 磷酸化：在多肽链丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸的羟基上；b 糖基化：（1）通过N-糖苷键连接在天冬氨酸的