第四章-生物信息的传递(下)——翻译PPT课件

第四章生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质,1,.,一蛋白质生物合成的大致框架,需要掌握的几个要点：1翻译：以mRNA为模板，按照mRNA分子上的三个核苷酸决定一种氨基酸的规则（三联体密码）合成具有特定氨基酸顺序的蛋白质。包括翻译的起始、肽链的延伸、肽链的终止与释放。2核糖体是蛋白质合成的场所，mRNA是蛋白质合成的模板，转移RNA（tRNA）是模板与氨基酸之间的接合体。此外，在合成的各个阶段还有许多蛋白质、酶和其他生物大分子参与。,2,.,翻译（蛋白质的生物合成）:以氨基酸为原料以mRNA为模板以tRNA为运载工具以核糖体为合成场所需Mg2+和适当缓冲体系起始、延长、终止各阶段蛋白因子参与合成后加工成为有活性蛋白质,3,.,翻译的起始,核糖体与mRNA结合并与氨基酰-tRNA生成起始复合物。,蛋白质的生物合成是一个比DNA复制和转录更为复杂的过程。,4,.,核糖体沿mRNA5端向3端移动，开始了从N端向C端的多肽合成，这是蛋白质合成过程中速度最快的阶段,肽链的延伸,5,.,肽链的终止及释放,核糖体从mRNA上解离，准备新一轮合成反应。,6,.,7,.,遗传密码三联子tRNA的结构、功能与种类核糖体的结构与功能蛋白质合成的过程蛋白质的运转机制,Contents,8,.,一、遗传密码三联子,（一）三联子密码定义mRNA链上每三个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为密码子或三联子密码(tripletcoden)。,mRNA5GCUAGUACAAAACCU3,9,.,遗传密码的破译，即确定代表每种氨基酸的具体密码。蛋白质中的氨基酸序列是由mRNA中的核苷酸序列决定的。mRNA中只有4种核苷酸，而蛋白质中有20种氨基酸。数学考虑：一种碱基一种Aa41=420二种碱基一种Aa42=1620三种碱基一种Aa43=6420,（二）三联子密码破译,10,.,实验证实三联子密码,（遗传学证据）1、mRNA模板中插入、删除一个核苷酸后，该密码子后面的氨基酸序列全部改变。2、同时插入、删除一个不同核苷酸后，后续蛋白质不变。3、同时删除三个核苷酸后，翻译减少一个氨基酸，序列没有变化。烟草花叶病毒外壳蛋白亚基由400个氨基酸组成，而相应的RNA片段长约1200个核苷酸,11,.,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。,12,.,（三）遗传密码的性质,1、简并性,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（synonymouscodon）。,13,.,14,.,减少了变异对生物的影响,15,.,16,.,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,17,.,（三）遗传密码的性质,1、遗传密码是三联密码子,1个密码子由3个核苷酸组成，它特异性地编码多肽链中1个氨基酸。,18,.,（三）遗传密码的性质,2、通用性与特殊性,蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。（P114表4-4）,19,.,线粒体与核DNA密码子使用情况的比较,20,.,（三）遗传密码的性质,3、连续性,编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。,21,.,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(frameshiftmutation)。,22,.,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)。可译框架、可读框。,23,.,密码子是不重叠的并且无标点,ABCDEFGHIJKHAa1Aa2Aa3Aa4,24,.,（三）遗传密码的性质,4、摆动性（密码子与反密码子的相互作用）,转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，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”，这种现象称为密码子的摆动性。,25,.,U,摆动配对,26,.,图4-4,27,.,密码子、反密码子配对的摆动现象,图4-5,28,.,遗传密码的总结,(1)遗传密码是三联体密码。(2)遗传密码无逗号。(3)遗传密码是不重叠的。(4)遗传密码具有通用性。(5)遗传密码具有简并性(degeneracy)。(6)密码子有起始密码子和终止密码子。(7)反密码子中的“摆动”。,29,.,遗传密码三联子tRNA的结构、功能与种类核糖体的结构与功能蛋白质合成的过程蛋白质的运转机制,Contents,30,.,二、tRNA的结构、功能与种类,tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联密码子翻译成氨基酸提供了接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供了运送载体（第二遗传密码）tRNA参与多种反应，并与多种蛋白质和核酸相互识别，这就决定了它们在结构上存在大量的共性。,31,.,作为氨基酸受体的tRNA在结构上必须具备以下识别位点:A、氨基酸接受位点B、氨酰tRNA合成酶识别位点C、核糖体识别位点D、反密码子,（一）tRNA的结构,32,.,三叶草型各种tRNA均含有70-80个碱基，其中22个碱基是恒定的。具四臂四环结构。1.受体臂（acceptorarm）其3端的最后3个碱基序列永远是CCA此臂负责携带特异的氨基酸。2.TC臂:tRNA中含有胸腺嘧啶核苷酸-假尿嘧啶核苷酸-胞嘧啶核苷酸残基序列的茎-环结构。是根据3个核苷酸命名的，其中（Psi）表示拟尿嘧啶，是tRNA分子所拥有的不常见核苷酸。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。,tRNA二级结构:,33,.,3.反密码子臂(anticodonarm):常由5bp的茎区和7Nt的环区组成，它负责对密码子的识别与配对。4.D臂(Darm):是根据它含有二氢尿嘧啶（dihydrouracil）命名的。茎区长度常为4bp。负责和氨基酰tRNA聚合酶结合。5.额外环(extraarm):可变性大，从4Nt到21Nt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）。,34,.,tRNA的L形三级结构,酵母和大肠杆菌tRNA的三级结构都呈L形折叠式。这种结构是靠氢键来维持的，tRNA的三级结构与AA-tRNA合成酶的识别有关。,35,.,“L”结构域,2.-anti-codonarm（反密码子环或反密码子臂）位于”L”另一端，,3.-TCloop蛋白质的半衰期与N端残基的关系P153表4-15,124,.,泛素含有76个氨基酸残基,广泛存在于真核生物,目前尚未发现泛素存在于原核生物中，泛素的氨基酸序列极其保守。泛素基因主要编码两种泛素前体蛋白质:一种是多聚泛素,另一种是泛素融合蛋白。,被降解的蛋白质先与泛肽结合进行标记，被标记的氨基酸被激活。标记分三步进行：,125,.,1.在“需-ATP”的反应中，泛肽的羧基末端通过硫酯键与泛肽-活化酶（E1）偶联。2.泛肽随即转接到几种小蛋白质中的某一小蛋白质的巯基上，形成泛肽-携带蛋白（E2）。3.泛肽-蛋白连接酶(E3，Mr约180000）将活化的泛肽移到赖氨酸的-氨基上，它是E3事先与之结合了的蛋白质的一个残基，形成异肽键。通常许多泛肽分子与无用的蛋白质相连，可能有20个泛肽分子依次与目的蛋白质相连，形成多泛肽链，每一泛肽的Lys48都与下一个泛肽的C末端羧基相连，形成一个异肽键。泛肽连接的蛋白质在ATP-依赖的反应中被降解。,126,.,成熟多肽N-端第一个残基对蛋白质的稳定性有重要影响,127,.,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,128,.,2tRNA分子上结合氨基酸的序列是ACAA-3BCCA-3CAAC-3DACA-3EAAC-3,（B）,129,.,3遗传密码A20种氨基酸共有64个密码子B碱基缺失、插入可致框移突变CAUG是起始密码DUUU是终止密码E一个氨基酸可有多达6个密码子,（B、C、E）,130,.,4、tRNA能够成为氨基酸的转运体、是因为其分子上有A-CCA-OH3末端B3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）,131,.,5、蛋白质生物合成中的终止密码是()。（A）UAA（B）UAU（C）UAC（D）UAG（E）UGA,A、D、E,132,.,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,133,.,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tRNA,C,134,.,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,135,.,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）CGI,B,136,.,10、真核与原核细胞蛋白质合成的相同点是（）