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

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文档简介
遗传信息的传递与表达目前一页\总数四十四页\编于十八点翻译(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目前二页\总数四十四页\编于十八点一、遗传密码
蛋白质是由20种氨基酸组成的,DNA是由A,T,C和G四种脱氧核糖核苷酸构成的,但是脱氧核糖核苷酸残基顺序决定了氨基酸的顺序!
目前三页\总数四十四页\编于十八点(一)三联体密码的确立3个相连的核苷酸代表1个氨基酸,即每3个相连的核苷酸组成1个密码子,称为三联体密码。组成蛋白质的氨基酸有20种,核酸中只有4种核苷酸:
41=4<2042=16<2043=64>20目前四页\总数四十四页\编于十八点
三个不同的实验证明了遗传密码是由mRNA上3个连续的核苷酸残基构成的,称为三联体密码子(tripletcodons),下图给出了三个证明遗传密码是三联体密码的著名实验的示意图。目前五页\总数四十四页\编于十八点目前六页\总数四十四页\编于十八点(二)遗传密码子的破译
利用以下三方面的研究工作进行密码子的破译工作:
1、人工合成多种寡核苷酸作为mRNA模板;
2、建立无细胞翻译系统;
3、核糖体结合技术;应用上述方法,花了5年时间,Nirenberg等于1966年完成了20种氨基酸的全部密码的破译,并编制出了遗传密码字典。目前七页\总数四十四页\编于十八点1966年,全部遗传密码都被破译。左表给出了大肠杆菌中用于蛋白质合成的遗传密码,这些遗传密码几乎是所有生物通用的。
目前八页\总数四十四页\编于十八点遗传密码(geneticcode)-共64个遗传密码
mRNA5’AUGUCCACCGUAUAA3’
蛋白质N端SerThrValC端起始密码----AUG终止密码----UAA/UGA/UAG目前九页\总数四十四页\编于十八点(三)遗传密码的基本特点1、密码子不重叠:每三个核苷酸为一单位,每个单位只代表一个氨基酸;2、密码的通用性:所有的生物使用同一套密码子,仅有少数例外,例如:线立体起始密码子为AUG、AUU;终止密码为AGA,AGC;色氨酸为UGA等。目前十页\总数四十四页\编于十八点3、密码的连续性:两个密码子之间无任何核苷酸加以隔开和重叠,如插入或删除碱基,可发生移码突变或框移。目前十一页\总数四十四页\编于十八点4、密码的简并性:一种氨基酸可有多个密码子体现这一信息为简并性。密码子的前两个碱基决定其专一性,第三位碱基可有变异,如A、G、C、U。目前十二页\总数四十四页\编于十八点
5、密码子与反密码子的摆动配对:密码子和反密码子的第一第二两个碱基的配对是标准配对,而第三个碱基则可以随意配对。
目前十三页\总数四十四页\编于十八点密码
mRNA5’3’3’5’反密码
tRNAGCUCGICAtRNA的反密码子与mRNA分子上的密码子摆动配对123123自由度的大小由tRNA反密码子第一位碱基的种类决定I-AI-CI-U目前十四页\总数四十四页\编于十八点二、蛋白质生物合成的主要部件核糖体:是蛋白质合成的场所,所有的核糖体都是由大小不同的两个亚基组成的。目前十五页\总数四十四页\编于十八点多核糖体一条mRNA链上同时具有许多个核糖体(每隔80核苷酸有一个核糖体)一条mRNA可同时合成多条多肽链目前十六页\总数四十四页\编于十八点30S亚基与mRNA结合形成30S核糖体-mRNA复合体,该复合体又能与tRNA专一地结合;50S亚基上有三个tRNA结合部位:氨酰-tRNA部位(aminoacylbingdingsites,A)、肽酰-tRNA部位(peptidylbingdingsites,P)和tRNA退出部位(exitsites,E)。目前十七页\总数四十四页\编于十八点目前十八页\总数四十四页\编于十八点tRNA目前十九页\总数四十四页\编于十八点种类起始tRNA---tRNAfmet只能识别翻译起始信号AUG只能结合于核糖体的肽位(P位)普通tRNA----tRNAmet在翻译延长中发挥作用结合于核糖体的氨酰位(A位)或肽位(P位)起始tRNA与普通tRNA(p623)目前二十页\总数四十四页\编于十八点氨酰-tRNA的合成
在第一步反应中,氨基酸的羧基攻击ATP的α-磷酰基,取代焦磷酸,生成氨酰-腺苷酸中间产物:
氨基酸+ATP=氨基酸-AMP+PPi合成的第二步反应是氨酰基从中间产物转移到tRNA上,生成氨酰-tRNA:
氨基酸-AMP+tRNA=氨酰-tRNA+AMP总反应为:氨基酸+tRNA+ATP→
氨酰-tRNA+AMP+PPi
目前二十一页\总数四十四页\编于十八点三、蛋白质的合成蛋白质的合成是在模板(mRNA)指导下进行的,可将合成过程分为肽链合成的起始、延伸和终止阶段。蛋白质的合成是通过一个复杂的复合体完成的,它包括核糖体、附属的蛋白质因子、mRNA和负载的tRNA分子,又称为翻译复合体。目前二十二页\总数四十四页\编于十八点合成的起始起始复合物的形成取决于几个起始因子的作用。在原核生物中,存在着三个起始因子(InitiationFactor缩写为IF)IF-1,IF-2和IF-3。下图给出了起始复合物形成的三个步骤
目前二十三页\总数四十四页\编于十八点
IF-1结合在30S核糖体亚基上,促进IF-2和IF-3发挥作用。IF-3的一个作用是通过结合在30S的小亚基上,使小亚基维持在游离的状态,IF-3与30S的结合可以防止30S和50S亚基形成排斥mRNA的不成熟的70S复合物。它对mRNA上的转录起始位置具有很高的亲和性。
目前二十四页\总数四十四页\编于十八点
结合了GTP的IF-2-GTP复合物可以特异识别起始tRNA,就是说,能够从细胞中的氨酰化的tRNA分子库中挑选出fMet-tRNAfmet
。IF-2-GTP结合在30S亚基上,通过形成的30S复合物识别mRNA模板上的SD序列和起始密码,与mRNA相互作用,形成了一个由fMet-tRNAfmet
、IF-2-GTP以及mRNA组成的前起始复合物。
目前二十五页\总数四十四页\编于十八点
一旦形成前起始复合物,50S亚基就与30S亚基结合,同时结合在IF-2上的GTP水解生成IF-2-GDP和Pi,然后结合在前起始复合体上的起始因子IF-1和IF-3解离,最后形成由30S与50S组成的起始复合物,fMet-tRNAfmet被定位在P位。IF-2-GDP中的GDP与GTP交换重新生成IF-2-GTP。
目前二十六页\总数四十四页\编于十八点目前二十七页\总数四十四页\编于十八点肽链延伸
当蛋白质合成启动后,第二个密码被定位准备接收第二个氨酰-tRNA。起始氨酰-tRNA占据P位,A位被用来接收一个氨酰-tRNA,这是肽链延伸反应的第一步。
目前二十八页\总数四十四页\编于十八点
在多肽链上每增加一个氨基酸都需要经过进位,转肽和移位三个步骤。
1.进位为密码子所特定的氨基酸tRNA结合到核蛋白体的A位,称为进位。氨基酰tRNA在进位前需要有三种延长因子的作用,即,热不稳定的EF(Unstabletemperature,EF)EF-Tu,热稳定的EF(stabletemperatureEF,EF-Ts)以及依赖GTP的转位因子。EF-Tu首先与GTP结合,然后再与氨酰tRNA结合成三元复合物,这样的三元复合物才能进入A位。此时GTP水解成GDP,EF-Tu和GDP与结合在A位上的氨基酰tRNA分离。目前二十九页\总数四十四页\编于十八点目前三十页\总数四十四页\编于十八点
2.转肽--肽键的形成(peptidebondformation)在70S起始复合物形成过程中,核糖核蛋白体的P位上已结合了起始型甲酰蛋氨酸tRNA,当进位后,P位和A位上各结合了一个氨基酰tRNA,两个氨基酸之间在核糖体转肽酶作用下,P位上的氨基酸提供α-COOH基,与A位上的氨基酸的α-NH2形成肽键,从而使P位上的氨基酸连接到A位氨基酸的氨基上,这就是转肽。转肽后,在A位上形成了一个二肽酰tRNA。目前三十一页\总数四十四页\编于十八点目前三十二页\总数四十四页\编于十八点3.移位(Translocation)
转肽作用发生后,氨基酸都位于A位,P位上无负荷氨基酸的tRNA就此脱落,核蛋白体沿着mRNA向3'端方向移动一组密码子,使得原来结合二肽酰tRNA的A位转变成了P位,而A位空出,可以接受下一个新的氨基酰tRNA进入,移位过程需要EF-G,GTP和Mg2+的参加。目前三十三页\总数四十四页\编于十八点目前三十四页\总数四十四页\编于十八点目前三十五页\总数四十四页\编于十八点多肽链延伸的终止
多肽链的最后一个肽键形成后,携带新合成多肽链的肽酰-tRNA从A位转移至P位,终止密码(UAA、UAG或UGA)进入A位,在正常的细胞中没有和终止信号互补的tRNA。在E.Coli中,有三种释放因子RF-1、RF-2和RF-3(RF:ReleaseFactor)能够识别终止密码。释放因子RF-1可以与UAA和UAG结合,而RF-2能与UAA和UGA结合,RF-3与RF-1或RF-2结合形成异二聚体,协助它们的作用。RF-3也结合GTP。目前三十六页\总数四十四页\编于十八点当异二聚体在A位与mRNA结合后,改变了肽酰转移酶的活性,使得该酶能够水解肽酰-tRNA酯。伴随着GTP的水解和释放因子从核糖体的解离,最后的多肽产物从核糖体释放出来。70S核糖体解离为30S和50S亚基,为合成另一个多肽分子作准备。蛋白质合成是个耗能过程,生成氨酰-tRNA时虽说是消耗了一个ATP,但实际上是两个高能磷酸键水解,移位和延伸时又各消耗了一个GTP,所以每形成一个肽键都需要4个高能磷酸键的水解。目前三十七页\总数四十四页\编于十八点参见p628目前三十八页\总数四十四页\编于十八点四、蛋白质前提的加工
多肽的修饰:
(1)切除N末端的甲酰-fMet;(2)信号肽的切除;(3)部分肽段的切除;(4)个别氨基酸残基的修饰;(5)糖基或辅基的加入;2.多肽链的折叠:
(1)形成-S-S-键加速折叠;(2)分子伴侣(监护分子)帮助折叠;目前三十九页\总数四十四页\编于十八点目前四十页\总数四十四页\编于十八点五、信号肽序列指导蛋白质定位
在真核生物中,许多加工修饰过程都是发生在特定的细胞器中。例如蛋白质的糖基化就发生在内质网和高尔基体中。真核生物的蛋白质合成发生在细胞质中,所以需要将新合成的蛋白质向不同细胞器的转移,这个过程称为蛋白质运输或寻靶(targeting)。
目前四十一页\总数四十四页\编于十八点目前四
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