华中农大 分子生物学04

1、第四章 生物信息的传递（下） 从mRNA到蛋白质DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制 翻译：指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。蛋白质合成的场所是蛋白质合成的模板是模板与氨基酸之间的接合体是蛋白质合成的原料是核糖体mRNAtRNA20种氨基酸 遗传密码三联子 tRNAtRNA的结构、功能与种类的结构、功能与种类 核糖体的结构与功能核糖体的结构与功能 蛋白质合成的过程蛋白质合成的过程 蛋白质的运转机制蛋白质的运转机制Contents一、遗传密码三联子（一）三联子密码定义 mRNA链上每三个核甘酸翻译成蛋白质多肽

2、链上的一个氨基酸，这三个核甘酸就称为密码子或三联子密码(triplet coden) 。mRNA 5 GCU AGU ACA AAA CCU 3（二）三联子密码破译mRNA5 AUCGACCUGAGC3420 ()mRNA5 AUCGACCUGAGC342=1620 ()mRNA5AUCGACCUGAGC343=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。（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

3、义密码子（synonymous codon）。减少了变异对生物的影响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2、普遍性与特殊性 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。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甲硫氨酸异亮氨酸线粒体与核DNA密码子使用情况的比较3、 连续性编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续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

4、。阅读，密码间既无间断也无交叉。 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)。 从mRNA 5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(open reading frame, ORF)。 转运氨基酸的转运氨基酸的tRNA上上的反密码子需要通过碱基的反密码子需要通过碱基互补与互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码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

5、基有一定的自由度，可以则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动摆动”，这，这种现象称为密码子的摆动性。种现象称为密码子的摆动性。 4、摆动性U摆动配对摆动配对二、tRNA的结构、功能与种类（一） tRNA的结构1、二级结构：三叶草形2、三级结构： “L”形氢键（二） tRNA的功能1、解读mRNA的遗传信息2、运输的工具，运载氨基酸tRNA有两个关键部位： 3端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。 与mRNA结合部位反密码子部位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。终止tRNA?真核

6、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-tRNAfMet2、同工tRNA 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。 无义突变：在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA），使蛋白质合成提前终止，合成无功能的或无意义的多肽，这种突变就称为无义

7、突变。 错义突变：由于结构基因中某个核甘酸的变化使一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子，这种基因突变叫错义突变。 同义突变： GGA（甘氨酸） AGA（精氨酸）3、校正tRNA三、核糖体的结构与功能 （一）核糖体的结构核核糖糖体体的的组组成成 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 70S 50S 23S=2904b 31种(L1-L31）含CGAAC和GTCG互补2.5106D 5S=120b66%RNA 30S 16S=1542b 21种(S1-S21) 16SRNA(CCUCCU)和S-D 顺序(AGGAGG)互补 哺

8、乳动物 80S 60S 28S=4718b 49种 有GAUC和tRNAfMat的TCG互补4.2106D 5S=120b 60%RNA 5.8S=160b 40S 18S=1874b 33种 和Capm7G结合 三、核糖体的结构与功能 （二）核糖体的功能：合成蛋白质四、蛋白质合成的过程 氨基酸的活化 翻译的起始 肽链的延伸 肽链的终止 蛋白质前体的加工(一)氨基酸的活化氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。(二)翻译的起始原核生物（细菌）为例：所需成分：30S小亚基、

9、 50S大亚基、模板mRNA、 fMet-tRNAfMet、GTP翻译起始因子1、30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合。A U G53IF-3IF-12、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。IF-3IF-1IF-2GTPA U G53 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) ： (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2、肽键形成是由转肽酶/肽基转移酶催化3、移位核糖体