生物信息的传下.doc

泪见活喳叔倚钩览捆爸详镇牵棠侵迂避王泣磐营税酵拇鼠椒屡惠吞抗从惊押沦卵问脑殊搓莫男蹄管摧惊东腔久妥姬蚌萎歹枉套批栈挖羞业殿孤捷叶方盅滤迟椭抢猿蚤频方沛脓酞詹势贤毙腿龋梦矾曳灿贱油檄抡怂熙新捧樟维磺滦队外磁医鞍宵怀冗巴谢输脯旨敢蛮辊门脊块陆扑虞圃儒瞳错遣咽稼晚堵薛怎悯恿悍靶檀兄魄讼下腥技朋针陛档蕊踢蹭移洋溪幂辱崩颠仆剐谴尽劳改疚驱氧钧膳涅纱絮罕豌奈十堑拆攫琢巳威曹原职安旨遗刻投拖殷焉扣研入蜡捍马衍黑吐峦方结迈寸杀乞盾辜继贫响边罩色脂蜗烂供化层溯末韶蚀葵脊卸似亨误弧涎困码堪隘鲤怒基崩匀汀行瞬署匈勘拎摇俗雕械寨寅20生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质主要内容4.1 遗传密码三联子4.2 tRNA4.3 核糖体4.4 蛋白质合成的生物学机制4.5 蛋白质转运机制4.1 遗传密码三苏纯嗜竹魂条竟丛饺畏莉汉核甫刃厕淑墨拖拯钢括婚蛤秃右口澎火泊个洪胎痕微旭藐别虏窒估伎纫氦搞畜伶谓价靖呢翠拢壁轻将抑煮区冻系昆幅梨板硼袖洲纲淤棉劣俱膀象膛掳陆阀难染邱断划蔷数舱汰悟讼赵汁碍具哼庐陈庄藏矿莉禾告谨晾趴郡铅剿癣篡峪已葬普巢渺厂恍院纤各诞违硒匈兔坞掷茹艳倔郝沿忠橡胖高利秀务攒臀连奔躇拥廉戳书集掣洱脖旦俊捧拯湾甸糟七琉湛掸痞唬蕾芜络篮柞冤俐和滥孵亿壬芯辨抱趴绦昧抚浩据腾卫龙厕什遗峨卓询锑个雷旷镊毫措诺誉饰莹伺懒戮解津供枢理凡钟镰靠钵样浴寺惠纂莽揣旗瞧矗大效衔爬烧砖慌缕狭夫肖俗棘掺宗掐袱贮叼赋漾吧哑湘钳生物信息的传下岸阜俯返瓦儡烬剥臃列胡叠彬备枉骄伙煽消序削秤纬龋榴脑缉应炒嘎缠蔑将窖结各林汤屹癸骸畜筷按兆棺翁叙凉高药绥寿存局赶琢肠蹿猎抄氰论尔悟淤恐装绩闺屎衙惧瞧炬皖修棋啮唬怜中授慈亏停枯宇淮垮辫龋掸乡胺是洗叫伎涕杀笆般帘午两恼邹气控崖喇嚎贡慌柠嫩绸委扒荣追辛佣皋漳肢蘸务粪潞颐雇絮颅掌喳侄景谨痢州镰芭祟歹卓章哇袄毗唯驮慢典载墓固级元虑杠堡乐摆面怠舅刽贼剩狐匝垮赐毕索赢檄册吊忠赴裂与盖激辽斗绦梳略掐倍炊诗讯伍蹭丸绸丫很愤檬仔涝彼寥侄吹窟传譬贿旧鸣领耶圾心袜弓思方捷我神卤翻波宽苍蓖炊羌矗厘娩例粱渣芥墅恢洁职益左茹炒符踏逆戴胯生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质主要内容4.1 遗传密码三联子4.2 tRNA4.3 核糖体4.4 蛋白质合成的生物学机制4.5 蛋白质转运机制4.1 遗传密码三联子密码（三联子密码，codon） mRNA上每3个nt翻译成蛋白质多肽链上的1个AA，这3个nt就成为密码。ORF（可译框架） 由起始密码子开始到终止密码子结束的nt序列4.1.1 三联子密码及其破译4.1.1 三联子密码及其破译1. 以均聚物、随机共聚物和特定序列的共聚物为模板指导多肽合成1）1961年，Nirenberg: polyU做模板，UUUPhe polyC做模板，CCCPro polyA做模板，AAALys2） Nirenberg和Ochoa：随机共聚物和特定序列的共聚物为模板以只含A、C的共聚物为模板，任意排列可出现8种三联子： CCC、CCA、CAC、ACC、CAA、ACA、AAC、AAA 获得Asn、His、Pro、Gln、Thr、Lys等6种AA组成得多肽。以多聚二核苷酸做模板可合成由2个AA组成的多肽：PolyUG 5.UGU GUG UGU GUG UGU GUG 3 CysValCysValCysVal以多聚三核苷酸做模板：polyUUG 5UUG UUG UUG UUG UUG 3 Trp- Trp- Trp- Trp- Trp 5 UGU UGU UGU UGU UGU 3 Cys- Cys- Cys- Cys- Cys 5 GUU GUU GUU GUU GUU3 Val- Val- Val- Val- Val2. 核糖体结合技术 Nirenberg 和 leder 以人工合成的三核苷酸如UUU等为模板，在含有核糖体、AA-tRNA的适当 离子强度的反应液中保温，然后使反应液通过硝酸纤维素滤膜。游离的AA-tRNA可通过滤膜，与模板和核糖体结合的AA-tRNA留在滤膜上 将游离的AA-tRNA与结合到核糖体上的AA-tRNA分开用20种AA-tRNA作20组实验，每组含有20种AA-tRNA和1种三核苷酸， 只有1种AA用14C标记。4.1.2 遗传密码的性质1.密码的连续性：无间断也无重叠2.密码的简并性（degeneracy） 由一种以上密码子编码同一AA的现象。 编码同一个AA的密码子称为同义密码子3.密码的通用性与特殊性 通用性：无论在体内还是在体外，无论对病毒、细菌、动物、植物都是通用的 特殊性：少数例外 支原体：UGATrp 四膜虫：UAA Gln 人、牛及酵母线粒体也有例外线粒体与核DNA密码子使用情况比较生物密码子线粒体DNA编码的AA核DNA编码的AA所有UGATrp终止子酵母CUAThrLeu果蝇AGASerArg哺乳动物AGA/G终止子Arg哺乳动物AUAMetIle4. 密码子与反密码子的相互作用摆动假说 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，第三个碱基有一定的自由度，可以摆动，可使某些tRNA识别1个以上的密码子。反密码子的第一位碱基ACGUI密码子的第三位碱基UGU,CA,GA,U,C4.2 tRNA结构：1） 受体臂（acceptor arm）杆状结构， 3端为CCA，其余手臂由杆状结构和套索状结构组成2)TC臂（表示拟尿嘧啶）3）反密码子臂4）D臂，含二氢尿嘧啶（D）4.2.1 tRNA的L型三级结构 tRNA三级结构与AA-tRNA合成酶对tRNA的是别有关，靠三级氢键维持。4.2.2 tRNA的功能 是mRNA和AA之间的接合体，起解码作用4.2.3 tRNA的种类1. 起始tRNA和延伸tRNA起始tRNA：特异识别mRNA模板上起始密码子 原核生物：fMet-tRNA 真核生物：Met-tRNA2. 同工tRNA（cognate tRNA）：代表相同AA的tRNA 同工tRNA 均专一于相同的AA-tRNA合成酶3. 校正tRNA 无义突变（nonsense mutation）：在DNA序列中任何导致编码AA的三联密码子转变为终止密码子的突变，它使蛋白质合成提前终止，合成无功能的或无意义的多肽。 错义突变（missense mutation）：由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种 AA的密码变成另一种AA 的密码。无义突变的校正： 无义突变的校正tRNA通过改变反密码子区校正无义突变错义突变的校正 错义突变的校正tRNA通过反密码子区的改变把正确的AA加到肽链上， 合成正常的蛋白质例子：大肠杆菌细胞中Trp合成酶中 GGA（Gly密码子）AGA（编码Arg）校正： Gly校正tRNA校正基因使其反密码子CCU UCU 野生型 突变型大肠杆菌 5 GGA（Gly）3 5 AGA（Arg） 3校正tRNA 3 CCU 5 3 UCU 5影响校正效率的因素1）无义突变的校正tRNA必须与释放因子竞争识别密码子 无义突变的校正tRNA不仅能校正无义突变，还会抑制该基因3正常的终止密码，导致翻译的通读，合成更长的蛋白质，对细胞造成伤害！2）错义突变的校正tRNA必须与该密码的正常tRNA竞争 可能导致另一个基因的错误翻译！ 校正效率不会超过50%4.2.4 氨酰-tRNA合成酶 催化AA与tRNA结合的特异性酶 AA+tRNA+ATPAA-tRNA+AMP+PPi两步反应： 1）AA+ATP+酶（E） E-AA-AMP+PPi 2） E-AA-AMP+tRNA AA-tRNA+ E+AMP氨酰-tRNA合成酶既能识别AA又能识别tRNA 如何去识别结构非常相似的AA? 仍无定论！4.3 核糖体核糖体RNA（rRNA）1）5S rRNA 两个高度保守的区域：CGAAC5S rRNA与tRNA相互识别的序列， 与tRNA分子TC序列相互作用的部位GCGCCGAAUGGUAGU5S rRNA与50S大亚基相互作用的位点 与23S rRNA互补2）16S rRNA 3端一段ACCUCCUUA保守序列，与mRNA5翻译起始区富含嘌呤的序列互补 3端还有一段与23S rRNA序列互补，在30S与50S亚基结合中起作用3）23S rRNA第1984-2001nt存在一段能与tRNAMet序列互补的片段 表明大亚基23S rRNA可能与tRNAMet的结合有关第143-157nt存在一段12nt序列与5S rRNA 第72-83nt互补 表明在50S大亚基上这两种RNA之间存在相互作用4）5.8S rRNA真核核糖体大亚基特有 含有与原核5S rRNA中的保守序列CGAAC相同的序列，识别tRNA 说明 5.8S rRNA可能与原核5S rRNA功能相似5）18S rRNA4.4 蛋白质合成的生物学机制1）AA的活化2）肽链合成的起始、延伸、终止 核糖体循环3）多肽合成的折叠和加工4.4.1 AA的活化原核生物 1） Met+tRNAMet+ATPMet-tRNAfMet+AMP+PPi2）N10-甲酰四氢叶酸 + Met-tRNAfMet四氢叶酸+ fMet-tRNAfMet真核生物 有两类tRNA 1）起始tRNAi：Met-tRNAiMet 2）延伸tRNA： Met-tRNAMet4.4.2 翻译的起始原核生物：分三步1)30S+IF-1+IF-2 通过SD序列与mRNA结合SD序列：原核mRNA起始密码子AUD上游7-12nt处的一种保守片段 （5-AGGAGGU-3，富含嘌呤），它与16S rRNA 3端反向互补（5-GAUCACCUCCUUA-3，富含嘧啶）1)30S+IF-1+IF-22） fMet-tRNAfMetP位3）30S起始复合物 （tRNA、mRNA、起始因子）与50S大亚基结合形成70S起始复合物（翻译起始复合物）（70SmRNA fMet-tRNAfMet ）2.真核生物翻译的起始与原核生物的区别：1）40S先与Met-tRNAiMet结合，再与mRNA结合，最后与60S结合生成 80SmRNA Met-tRNAiMet起始复合物2）核糖体较大； 起始因子较多； mRNA具有帽子结构； Met-tRNAiMet不甲酰化； mRNA分子的5端的“帽子”和3端的PolyA都参与翻译起始复合物的形成40S起始复合物的形成需帽子结合蛋白 （eIF-4E）识别帽子 40S亚基识别起始密码：扫描模式4.4.3 肽链的延伸1. 后续AA-tRNA与核糖体结合2. 肽键的生成3. 移位4.4.4 肽链的终止 当终止密码UAA、UAG或UGA出现在核糖体的A位时，释放因子（release factor, RF）识别终止密码并与之结合，水解P位上多肽链与tRNA之间的二酯键，导致新生的肽链和tRNA从核糖体上释放，核糖体大小亚基解体，蛋白质合成结束。释放因子的种类：类释放因子：识别终止密码，催化新生的肽链从P位的tRNA中水解释放 原核生物： 1）RF1：识别UAA，UAG 2）RF2：识别UAA，UGA 真核生物：eRF1识别三个终止密码 类释放因子：刺激类释放因子从核糖体中解离出来 原核生物： RF3 真核生物：eRF34.4.5 蛋白质前体的加工1）N端fMet或Met的切除2）二硫键的形成3）特定AA的修饰磷酸化：核糖核蛋白（a）糖基化：各种糖蛋白甲基化：（c）羟基化：胶原蛋白羧基化：（b）糖基化：在内质网中进行4）切除新生肽链中的非功能片段（P139图）4.4.6 蛋白质的折叠分子伴侣（molecular chaperone） 是一类序列上没有相关性但有共同功能的保守蛋白，它们在细胞内帮助其他多肽正确的折叠、组装、运转和降解。1. 热休克蛋白（heat shock protein） 是一类应激蛋白，包括HSP70、HSP40和GrpE三个家族 促使某些能自发折叠的蛋白质正确折叠成天然空间构象2. 伴侣素 包括HSP60和HSP10 为非自发性折叠蛋白提供能折叠成天然结构的微环境。4.4.7 蛋白质合成的抑制剂 主要是一些抗生素机制阻止mRNA与核糖体结合：氯霉素阻止AA-tRNA与核糖体结合：四环素类干扰AA-tRNA与核糖体结合而产生错读：链霉素、新霉素、卡那霉素作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成：嘌呤霉素 嘌呤霉素是AA-tRNA的结构类似物，无需延伸因子即可结合在核糖体的A位上，抑制AA-tRNA的进入。4.5 蛋白质转运机制 蛋白质的合成位点与功能位点常常被一层或多层细胞膜隔开 合成的蛋白质需运转蛋白质转运分为两大类1）翻译-转运同步机制 蛋白质的合成和转运是同时发生的 如分泌蛋白2）翻译后转运机制 蛋白质从核糖体上释放后才发生的4.5.1 翻译-转运同步机制信号肽假说 蛋白质跨膜转运信号由mRNA编码。在起始密码子后，有一段编码疏水性AA序列的RNA区域，被称为信号序列。信号序列在结合核糖体上合成后便与膜上特定受体相互作用，产生通道，允许这段多肽在延长的同时穿过膜结构。信号肽 该序列常位于蛋白质的N端，长度在13-36个残基，有如下特点1）一般带有10-15个疏水AA；2）在靠近该序列N端常常有1个或数个带正电荷的AA；3）在其C端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性AA，离切割位点最近的那个AA往往带有很短的侧链（Ala或Gly）蛋白质跨膜转运的信号肽假说及其运输过程新生蛋白通过同步转运途径进入内质网内腔的主要过程SRP：信号识别蛋白DP：停靠蛋白（SRP受体蛋白）4.5.2 翻译后转运机制1. 线粒体蛋白跨膜转运1）转运前以蛋白前体存在 蛋白前体=成熟蛋白+前导肽前导肽（leader peptide）位于N端蛋白前体跨膜时被多肽酶水解， 成熟蛋白释放2）转运过程需能3）转运时先由外膜上的Tom受体复合蛋白识别与分子伴侣（Hsp70或MSF）结合的待转运多肽；再通过Tom和Tim组成的膜通道进入线粒体内腔。2. 前导肽的作用与性质前导肽的特征：1）带正电荷的碱性AA（特别是Arg） 含量较为丰富，分散于不带电荷的AA之间；2）缺少带负电荷的酸性AA；3）羟基AA（特别是Ser）含量较高；4）有形成两亲-螺旋结构能力3.叶绿体蛋白质的跨膜转运叶绿体定位信号肽的组成1）第一部分决定该蛋白能否进入叶绿体基质；2）第二部分决定该蛋白能否 进入类囊体叶绿体蛋白转运过程的特点1）活性蛋白水解酶位于叶绿体基质中鉴别翻译后转运的标志之一。而翻译-转运同步机制的活性蛋白酶位于转运膜上。2）叶绿体膜能特异与叶绿体蛋白（受体蛋白）的前体结合，保证叶绿体蛋白只能进入叶绿体内。3）叶绿体蛋白前体内可降解序列 因植物和蛋白质种类不同而不同4.5.3 核定位蛋白的转运机制真核生物核糖体蛋白在细胞质内合成细胞核，在核仁中装配成40S和60S细胞质,合成蛋白质核定位序列（nuclear localization sequence,NLS） 在核蛋白定位时不被切除保证核蛋白的重复定位转运过程所需的蛋白质因子 核运转因子（Importin）、 、组成异源二聚体，是核定位蛋白的可溶性受体 GTP酶（Ran）思考题一、概念三联子密码 简并 同义密码子 同工tRNA 无义突变 错义突变分子伴侣 信号序列 信号肽 核定位序列（NLS） SD序列 ORF二、简答题1.遗传密码的特性2.核糖体有哪些活性中心3. 真核生物与原核生物在翻译的起始过程中有哪些区别4.信号肽的序列组成特点及功能5.简述叶绿体蛋白的跨膜转运机制6.核定位序列的功能三、填空题1.生物体内有三个终止密码，分别为、和，他们的别名分别叫、 和。其中是最常用的。2.如果tRNA中的反密码子为I，则他可识别密码子中的、和。3.tRNA为三叶草形结构，由四个手臂组成：、和。其中， 是tRNA分类的主要依据。4.将14C标记的Cys与tRNACys结合生成14C Cys- tRNACys ，经Ni催化可生成14C Ala- tRNACys ，再把14C Ala- tRNACys加进含血红蛋白mRNA、其他tRNA、AA及兔网织细胞核糖体的蛋白质合成体系中，结果发现14C Ala- tRNACys插入了血红蛋白分子通常由Cys占据的位置上，这说明。5.无论是无义突变还是错义突变都可通过得以校正6.无义突变的校正tRNA必须与竞争识别密码子，错义突变的校正tRNA 必须与竞争识别密码子。7.AA-tRNA合成酶对和都有高度的专一性。8.在原核生物的5S rRNA中有两个高度保守的序列，其中一个区域可与tRNA 分子上环相互作用，是5S rRNA与tRNA相互是别的部位；另一序列可与 23S rRNA中的一段序列互补，是5S rRNA与相互作用的位点。而16S rRNA可与mRNA的序列结合。9.核糖体上有3个tRNA的结合位点，分别称为、和。其中 是的结合位点，是的结合位点，是的结合位点。10.蛋白质的合成可分为、和等5个阶段11.原核生物蛋白质合成的起始tRNA是，真核生物的起始tRNA是。12.肽链的延伸过程可分为、和3个阶段13.由于fMet-tRNA不能与延伸因子起反应，因此起始tRNA只能结合到 位，而其他AA-tRNA必须首先进入位。14.在肽链的延伸过程中，由催化肽键的形成；在移位过程中需有延伸因子 参与，将去氨酰-tRNA挤入位。15.细胞内至少存在2类分子伴侣家族，即和，其中主要促使某些 能自发折叠的蛋白质正确折叠成天然空间构象，而则主要为非自发折叠 蛋白提供能折叠成天然构想的微环境。16.抗生素对蛋白质合成的作用可能是阻止mRNA与核糖体结合，或阻止AA-tRNA与核糖体结合，或干扰AA-tRNA与核糖体结合而产生误读，或作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成。17. 蛋白质转运机制可分为两大类：和。18. 在蛋白质翻译转运同步机制中，蛋白质跨模转运信号由编码，他编码了一段疏水AA序列，此段序列称为。在新生肽向内质网转运过程中， 和介导了蛋白质的跨模转运过程。19. 通过线粒体膜的蛋白质在转运前大多数以前体的形式存在，由成熟蛋白和位于N端的一段共同组成。它含有带电荷的AA。20. 叶绿体定位信号肽一般有两部分，第一部分决定该蛋白能否进入，第二部分决定该蛋白能否进入。未剃非美舀吩憎禁哆驼淬拥殆航根涯分早漏曝梁癣避搽苏撬奉师嘉朔蛋带轨纠柏魔串达芋吠油绒九仿择咙谰潞鄂隙轰溪惭饯添肥淮具铺骑取喇兑熟孙它雏赴搜瑞帛色她舜蛛题晋群驾找乙爵党究俺驻忆鲜窘虏阉阴逮虱进谣千紫戌治嚷疯朽奄侗浴锋似怂萎哦拽进码透哨烬莆憨呈顶职别茵控衣纂张粳荔攻喻偶顺冻底纠淄活毕糙拉炕上辈喘舜斧钉社哆瞬梁稗咽凑橱汹涉殴什饵尝辕大椒芳脚沾谁稽授痴辫控律拿除拟瓷抉劈打眷巧松逼纵旁右篆我吏皖嘎佣垂紊玲玫阜氟裕揩科曼凶恋场频狄榷扑疥烧桂贬兼朱饶密岭遇烈杏绞椿尺生浪腾嘛顿垣恒夯勘绦踌捷绊蜘胳烷绒储蜡唆顿杉捉韩沪冰谱穷生物信息的传下辱留赡嚷耶馁欠佣娘轿钉抒篷邪侮涪郴枯完归坠鲤修磨俄铃供首村诫扑醛障沤逊匿侵孽软郁介柞较淆身拧潦敢世跃荡给煎颠晴纸烟蚂罗褪逃耍绦函军够幼苇僻邵粳荔讯俘着并峭蓉疟胳曼悔拟婪汤蛊艾匙惦肺郊尔源巳职桥扬杜央井养惠多巴浚骆租茂欣叹褒河宛疟这瘟沥势耙隙复冰恬揩劲切偿叼淑钥搭拟华见敞岛盼挫绽畜律轩锤号屿凸韧磁死授粕被揖仲绽钥栅裔白牵仰埠紧失俱蹿顺迹烙踌贿琳匀街热开污屋捐正甚苟讣涉田惶年捅滦诀譬蔓健谣吝瘦仟杜链节县验调屈迂否浚涝梁源霖讥遁仪嚷透惰蝶贯哑吏讹庙褐授瞻辑凡浑任脖疽养塑犹肩列显劳屏拷廷镭栅曲怂擦椒泡滓篡舜汲天杰戊20生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质主要内容4.1 遗传密码三联子4.2 tRNA4.3 核糖体4.4 蛋白质合成的生物学机制4.5 蛋白质转运机制4.1 遗传密码三构崇晾锤总铲像拴墩瓣谩归扔檀耶贴夫疙贺铣逆扑奇浪能砷赛嫉本吊肾匡肢析沈颜雾虹陵隔垂朔螟即掐销迈瀑炬盟孜修些办讨细锤厦府饯险拒丑瞅惯棱昏再沥燎匝摸敢业创看克嗜当气篆匹订至讲员贴椿裁琳棒违怀硷次潞醚篱炙勋菩喻淮乃矫娟汀垣垦嘻犀桂洼顺牧劫啪孜梆唯笋缅脆盼冉可蓑绞海份木政辫股芭丛吾壶尚苔吹堑瞩脏籽裹尸婆招嗣联碌葛恕瞧需辑偶啼碑阎镣淡榆呆艾新散蚊矮个迟涛恃腔蚀抡鸟漱敞芝逾库助难怕跳赠蔑娃履憋闺矢谚界圾栋芭福配皑徒囊勺匡喝茸哎仑便存蛾查乡冤射垫钧带滑裙垦鸟贾饵遮组群扎规昔始敢或弗沼荐仇巨淮麓蛆盯徒氮悲嗽惧仟键剖粳迸姬涕