第五章蛋白质的生物合成翻译000002名师编辑PPT课件.ppt
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1、俞 瞒 抽 椽 响 芋 汕 轿 怂 骋 廓 颈 共 局 啊 纲 碰 钮 验 懊 兰 贾 藏 牛 痈 阑 矩 酬 冀 琐 烙 畴 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第五章 蛋白质的生物合成 翻译 呛 戒 踊 慎 铃 船 想 摧 衫 碎 趋 郭 戌 陀 倡 煮 敢 蛛 侯 囤 任 臆 命 仔 伐 户 铱 粪 逼 原 篇 芽 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 一. 基
2、因与基因表达的一般概念 二. 遗传密码三联子 三密码子和反密码子的相互作用 四tRNA 五AA- tRNA合成酶 六. 核糖体 七. 信使核糖核酸 八、蛋白质的生物合成 九、氨基酸及功能蛋白质合成后的修饰 十、蛋白质的运输和降解 蔚 怨 芯 快 阀 东 槽 嘛 统 剑 阳 棒 郊 务 裕 残 捎 液 插 腆 释 屿 定 惹 乍 棵 雾 抿 福 找 朴 盈 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 一.基因与基因表达的一般概念 基因作为唯一能够自主复制、永久存在的单位,其 生理学功能以蛋
3、白质形式得到表达。DNA序列是遗 传信息的贮存者,它通过自主复制得到永存,并通 过转录生成mRNA,翻译生成蛋白质的过程控制所 有生命现象。 编码链(coding strand)又称sense strand,是 指与mRNA序列相同的那条链。非编码链( anticoding strand),又称antisense strand,是指 那条根据碱基互补原则指导mRNA生物合成的DNA 链。 稗 掠 尾 微 锰 久 暗 谈 寺 择 赦 物 炳 菠 喜 浆 清 闲 颧 疏 幻 蛹 连 引 尖 殉 桑 木 榆 苗 存 附 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第
4、五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 Genetic information is perpetuated by replication(复 制)in which a double- stranded nucleic acid is duplicated to give identical copies. 基因表达包括转录(transcription)和翻译(translation) 两个阶段。转录是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同(除 了TU之外)的RNA单链的过程,是基因表达的核心步骤 。翻译是指以新生的mRNA为模板,把核苷酸三联子遗传密 码翻译成氨基
5、酸序列、合成蛋白质多肽链的过程,是基因表 达的最终目的。 只有mRNA所携带的遗传信息才被用来指导蛋白质生物合 成,所以人们一般用U、C、A、G这4种核苷酸而不是T、C 、A、G的组合来表示遗传性状。所谓翻译是指将mRNA链 上的核苷酸从一个特定的起始位点开始,按每3个核苷酸代 表一个氨基酸的原则,依次合成一条多肽链的过程。 捣 魏 恋 融 坍 苹 刑 盔 胆 酮 江 恼 竿 叁 酋 烧 底 洞 矩 譬 捕 猛 露 氖 拐 趣 艾 筑 痛 产 溶 膘 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0
6、0 2 摹 刀 急 窃 妮 豹 剩 除 职 危 悔 泞 劝 卯 炮 蒙 膏 资 郴 掸 拽 拿 绸 姐 揣 浊 誉 鹏 卢 拳 耸 磅 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 二. 遗传密码三联子 mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个 氨基酸,这3个核苷酸就称为一个密码,也叫三联 子密码。翻译时从起始密码子AUG开始,沿 mRNA53的方向连续阅读直到终止密码子,生成 一条具有特定序列的多肽链。 mRNA中只有4种核苷酸,而蛋白质中有20种氨 基酸,若以一种核苷酸代表一种
7、氨基酸,只能代表 4种(41=4)。若以两种核苷酸作为一个密码(二联子 ),能代表42=16种氨基酸。而假定以3个核苷酸代 表一个氨基酸,则可以有43=64种密码,满足了编 码20种氨基酸的需要。 顿 渣 臂 俞 贬 钡 潮 砧 需 疤 丧 拼 订 包 省 驹 槽 肝 置 市 芳 莱 站 谢 佛 鉴 勒 韩 贬 宣 趋 埃 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 50-60年代破译遗传密码方面的三项重要成果: (1)Paul Zamecnik等人证实细胞中蛋白 质合成的场所。他们把放
8、射性标记的氨基酸 注射到大鼠体内,经过一段时间后收获其肝 脏,进行蔗糖梯度沉淀并分析各种细胞成份 中的放射性蛋白质。 如果注射后经数小时(或数天)收获肝脏 ,所有细胞成份中都带有放射性标记的蛋白 质; 如果注射后几分钟内即收获肝脏,那么, 放射性标记只存在于含有核糖体颗粒的细胞 质成份中。 夹 锻 炙 兴 承 焕 陕 吼 绘 项 耸 聪 将 凉 沏 怨 荒 邮 道 煎 彬 仰 壶 骡 咙 笋 挡 襟 窟 答 坝 优 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 龋 补 骂 所 捆 享 却
9、骨 涉 阎 饱 胆 薄 参 柑 绦 质 挤 掖 冠 诲 璃 酪 话 零 讣 炭 驹 狱 杆 未 旺 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 2)Francis Crick等人第一次证实只有用三联子密码 的形式才能把包含在由AUGC四个字母组成遗传信 息(核酸)准确无误地翻译成由20种不同氨基酸组 成的蛋白质序列,实现遗传信息的表达。 实验1: 用吖啶类试剂(诱导核苷酸插入或丢失)处理T4 噬菌体rII位点上的两个基因,使之发生移码突变( frame-shift),就生成完全不同的、没
10、有功能的蛋 白质。 实验2: 研究烟草坏死卫星病毒发现,其外壳蛋白亚基由 400个氨基酸组成,相应的RNA片段长1200个核苷 酸,与密码三联子体系正好相吻合。 净 询 札 攀 亩 患 圈 搜 王 残 喝 陷 宠 紧 族 穴 巴 态 爽 菏 堕 贤 抱 诊 汇 舔 刀 所 贸 钞 奢 铃 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 看 画 菊 掩 哨 较 煽 取 行 腔 昌 臻 祥 晌 爆 醒 鸡 筹 响 苗 荧 褂 映 集 千 辑 舶 似 阂 咀 粤 切 第 五 章 蛋 白 质 的 生
11、 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 许 吨 归 耿 梆 砾 推 易 挛 欲 羞 炉 库 聘 迈 岩 沛 通 辨 灶 丫 创 捂 审 书 瓷 纶 水 舰 吩 庚 偏 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 实验3: 以均聚物为模板指导多肽的合成。 在含有tRNA、核糖体 、AA-tRNA合成酶及其它蛋白质因子的细胞抽提物中加入 mRNA或人工合成的均聚物作为模板以及ATP、GTP、氨基 酸等成分时又能
12、合成新的肽链,新生肽链的氨基酸顺序由外 加的模板来决定。 1961年,Nirenberg等以poly(U)作模板时发现合成了多 聚苯丙氨酸,从而推出UUU代表苯丙氨酸(Phe)。以poly (C)及poly(A)做模板分别得到多聚脯氨酸和多聚赖氨酸 。 实验4: 以特定序列的共聚物为模板指导多肽的合成。以多聚二核 苷酸作模板可合成由2个氨基酸组成的多肽, 5UGU GUG UGU GUG UGU GUG3,不管读码从U开 始还是从G开始,都只能有UGU(Cys)及GUG(Val)两 种密码子。 绑 愧 赎 棋 僻 迪 殴 枯 贬 轻 掀 谗 弊 汀 琶 锐 汀 肤 杰 蛤 钙 遗 么 醛 稍
13、醚 眶 节 形 蜘 痹 烦 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 实验5: 以共聚三核苷酸作为模板可得到有3种氨基酸组 成的多肽。如以多聚(UUC)为模板,可能有3种 起读方式: 5UUC UUC UUC UUC UUC3或 5UCU UCU UCU UCU UCU3或 5CUU CUU CUU CUU CUU3分别产生UUC(Phe)、UCU(Ser )或CUU(Leu). 多聚三核苷酸为模板时也可能只合成2种多肽: 5GUA GUA GUA GUA GUA3或5UAG UAG
14、UAG UAG UAG3 或5AGU AGU AGU AGU AGU3由第二种读码 方式产生的密码子UAG是终止密码,不编码任何氨 基酸,因此,只产生GUA(Val)或AGU(Ser)。 潞 陀 残 记 缅 履 培 令 宗 傀 药 埋 首 仇 尸 朽 皋 沾 娄 爆 供 鞭 历 抄 碑 辞 恫 铰 萧 蚁 镣 兔 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 实验6: 以随机多聚物指导多肽合成。Nirenberg等 及Ochoa等又用各种随机的多聚物作模板合 成多肽。例如,以只含A、C的多
15、聚核苷酸作 模板,任意排列时可出现8种三联子,即 CCC、CCA、CAC、ACC、CAA、ACA、 AAC、AAA,获得由Asn、His、Pro、Gln、 Thr、Lys等6种氨基酸组成的多肽。 噪 扼 投 诀 雀 侮 差 龄 鸣 涎 扒 模 阶 乐 酚 惕 洁 蛙 铣 宽 尾 霄 猎 键 廉 姿 识 鞠 划 漂 徐 台 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 (3)氨基酸的“活化”与核糖体结合技术。 如果把氨基酸与ATP和肝脏细胞质共培养,氨 基酸就会被固定在某些热稳定且可溶性RN
16、A分子( transfer RNA,tRNA)上。现将氨基酸活化后的产 物称为氨基酰-tRNA(aminoacyl-tRNA),并把催 化该过程的酶称为氨基酰合成酶(aminoacyl-tRNA Synthetase)。 以人工合成的三核苷酸如UUU、UCU、UGU 等为模板,在含核糖体、AA-tRNA的反应液中保温 后通过硝酸纤维素滤膜,只有游离的AA-tRNA因相 对分子质量小而通过滤膜,而核糖体或与核糖体结 合的AA-tRNA则留在滤膜上,这样可把已结合与未 结合的AA-tRNA分开。 啤 僚 岔 战 讫 惋 荣 汝 皇 触 诺 倡 几 捷 煞 包 落 救 戴 攒 羔 这 醚 裔 砰 用
17、 肃 趴 岳 差 录 示 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 当体系中带有多聚核苷酸模板时,从大肠杆菌 中提取的核糖体经常与特异性氨基酰-tRNA相结合 。如果把核糖体与poly(U)和Phe-tRNAPhe共温 育,核糖体就能同时与poly(U)和Phe-tRNAPhe 相结合。 珠 决 贡 嗣 盼 疡 慌 伸 窟 打 据 魂 筏 拈 舀 恩 壁 蹄 饵 旅 逞 殉 燕 币 坦 领 冯 掷 秘 坛 述 奶 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0
18、2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 4种核苷酸组成61个编码氨基酸的密码子 和3个终止密码子,它们不能与tRNA的反密 码子配对,但能被终止因子或释放因子识别 ,终止肽链的合成。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(synonymous codon)。 槛 厌 述 是 告 橡 歇 昭 坐 操 擅 头 逝 拐 垢 瞬 懊 喻 蚜 译 趣 撬 矮 拿 纱 糕 姻 漾 坟 焙 拴 耳 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白
19、 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 藏 阉 梗 兽 垂 渍 魏 乖 域 预 猖 姜 砒 透 甲 囱 虞 咳 骇 第 旁 琴 苑 拂 疚 理 冬 驭 烘 约 蝗 接 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 低 态 禹 混 探 男 厘 芳 晚 语 方 捐 屠 兑 娥 棘 袱 率 摩 痹 肛 瘩 绕 捎 期 盼 南 攫 代 坑 疏 沈 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0
20、 0 0 0 2 酌 荒 虹 吴 瘟 韶 废 道 粟 钟 活 清 粟 贾 氏 邮 斩 叶 春 喉 疡 瘫 议 绍 啸 谣 汐 瓢 险 诉 链 焙 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 三密码子和反密码子的相互作用 蛋白质生物合成过程中,tRNA的反密码子通 过碱基的反向配对与mRNA的密码子相互作 用。1966年,Crick根据立体化学原理提出摆 动假说(wobble hypothesis),解释了反密 码子中某些稀有成分如I以及许多有2个以上 同源密码子的配对问题。 敛 甥 洒
21、溉 桨 耸 慈 姻 轴 污 绅 曙 抒 林 瀑 寇 咽 袜 滇 棒 焉 僳 垃 泵 穗 绥 疗 荣 澎 荐 罗 溢 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 夕 冗 瞬 匣 黍 系 钉 劣 狮 谊 攒 飞 协 悼 开 辣 蛆 蚜 哪 诵 扒 沧 绕 料 块 蛊 熄 旬 也 颜 彼 灾 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 Wobble hypothesis 任意一个密码子的
22、前两位碱基都与tRNA anticodon中的相应碱基形成Watson-Crick碱基配对 。 反密码子第一位是A或C时,只能识别一个密码子 。当反密码子第一位是U或G时,能识别两个密码子 。当Inosine(I)作为反密码子第一位时,能识别三 个密码子。 如果数个密码子同时编码一个氨基酸,凡是第一、 二位碱基不相同的密码子都对应于各自的tRNA。 根据上述规则,至少需要32种不同的tRNA才能翻 译61个密码子。 论 纱 法 盎 棵 蜗 期 腥 宿 遮 尧 啃 粹 每 努 抡 男 谍 味 唤 望 灼 剂 枪 救 夷 募 躺 巩 葱 肉 突 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译
23、0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 映 抓 妙 侍 巨 音 包 疯 吹 脂 憨 驳 镶 污 措 衰 逛 墨 居 斡 纹 梆 令 拦 至 磕 哇 绊 店 弘 菠 街 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 四tRNA tRNA在蛋白质合成中处于关键地位,被称为第二 遗传密码。它不但为将每个三联子密码翻译成氨基 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载体。所有的tRNA都能够与核 糖体的P位点和A位
24、点结合,此时,tRNA分子三叶 草型顶端突起部位通过密码子:反密码子的配对与 mRNA相结合,而其3末端恰好将所转运的氨基酸 送到正在延伸的多肽上。代表相同氨基酸的tRNA称 为同工tRNA。在一个同工tRNA组内,所有tRNA均 专一于相同的氨基酰- tRNA合成酶。 猪 式 哩 乐 氯 抉 泊 宵 幌 赎 烤 稼 算 肿 稽 落 彩 于 东 畜 诊 站 喊 网 缀 淖 菊 奋 忙 孺 达 煌 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 第 五 章 蛋 白 质 的 生 物 合 成 翻 译 0 0 0 0 0 2 1、tRNA的三叶草型二级结构 周 羡 急 邪
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