《蛋白质的生物合成》PPT课件

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1、第六章蛋白质生物合成——翻译及翻译后过程中心法则(TheCentralDogma)转录翻译逆转录DNARNA蛋白质复制第一节遗传密码一、遗传密码及密码的破译1、遗传密码的定义：遗传密码（geneticcode）：是mRNA分子上按照5’→3’方向，每三个核苷酸与一种氨基酸对应，全部64种组合所形成的体系。密码子（codon）：每一个三联核苷酸的顺序称为密码子，也叫三联体密码。每一个密码子与特定的一种氨基酸相对应。终止密码（stopcoden）：也称无意密码子（nonsensecoden）：没有对应的tRNA的反密码子与之结合，但能被蛋白质合成的终止因子或释放因子识别，终止肽链的合成

2、。终止密码有3个：UAA、UAG、UGA起始密码（initiation/startcoden）：AUG，是多肽链翻译开始的第一个密码子，在链内部则作为蛋氨酸的密码子。2、遗传密码表：将遗传密码的全部64种组合，排列起来构成一个十分简洁的表，即遗传密码表。（见课本P184页）表中左边的第一列为5’端第一个核苷酸，中间横向排列的是第二个核苷酸，右边的第一列为第三个核苷酸。3、遗传密码的破译：(1968.nobelprize)由于氨基酸有20种，而核苷酸只有4种，其对应关系不可能是1核苷酸→1氨基酸（41＝4，4＜20)2核苷酸→1氨基酸（42＝16＜20)但3核苷酸→1氨基酸（43＝6

3、4＞20）是可能的，这从理论上肯定了三联体密码子的结构形式。MarshallNirenberg(1961)Nirenberg等设计的实验：用化学合成的mRNA为模板，利用无细胞体系进行体外翻译实验：Poly(U)n→多聚苯丙氨酸；UUU→苯丙氨酸Poly(A)n→多聚赖氨酸；AAA→赖氨酸Poly(C)n→多聚脯氨酸；CCC→脯氨酸Poly(G)n→多聚甘氨酸；GGG→甘氨酸Poly(AC)n→苏氨酸/组氨酸交替组成的肽链ACA→苏氨酸？CAC→组氨酸？Poly(AAC)n→多聚苏氨酸；ACA→苏氨酸M.Nirenberg&P.Leder(1964.Science145;1399)

4、InvitrotRNAaaRibosomeNitrocellulosefilterUCU(trinucleotides)Ser-C14,Leu,Lys,Arg,…Ser,Leu-C14,Lys,Arg,…Ser,Leu,Lys-C14,Arg,………Ser-C14….Leu-C14….Lys-C14….Gly-C14….二、遗传密码的性质1、遗传密码的简并性（degeneracy）和摆动性（wobble）遗传密码的简并性通常是指密码子前两位碱基相同，第三位碱基不同仍编码相同的氨基酸。同义密码子：编码相同氨基酸的密码子统称为密码子家族，其成员互称为同义密码子。简并性现象决定了“同义突

5、变”的存在，即DNA或mRNA序列中一个核苷酸的改变（点突变）可能并不影响其编码的多肽链中氨基酸的性质和序列。摆动性是指在蛋白质生物合成过程中，密码子的第三位碱基总是处于一个不稳定的位置，它与反密码子的第一个碱基配对结合的强度不如前两个碱基，即“摆动碱基配对”。其结果是使一种tRNA分子可与一个以上的密码子碱基配对。●Wobblebase的摇摆配对原则1331活化的氨基酸与与密码子结合UAUmRNA3'5'摆动配对密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG结果：一种tRNA能与多个一二位相同的三联体密码配对（

6、简并密码子）2、遗传密码的通用性（universality）遗传密码的通用性是指从最简单的生物一直到人类，除个别细胞器的特殊密码子外，遗传密码都是相同的。理论意义：这对进化过程中生物物种的稳定性及物种之间的相互联系与沟通是十分重要的。实践意义：这对现代基因工程，利用低等细胞生成包括人类在内的高等哺乳动物基因产物提供了可能性。3、遗传密码的偏爱性（preference）遗传密码的偏爱性是指虽然多数氨基酸有一个以上的密码子，但这些密码子的使用频率各不相同。原核生物和真核生物有着各自的密码偏爱性，如：脯氨酸的密码子有CCC（真核生物）和CCG（原核生物）；某一种密码子的使用频率与细胞内相

7、应的tRNA的丰度一致，二者之间的相互协调有利于细胞内某一氨基酸含量高的蛋白质的顺畅表达。理论意义：1.遗传密码的偏爱性可以作为基因表达调控的一种机制，例如基因序列中出现稀有密码子时，可以使蛋白质的生物合成受到延迟。2.也可以是由于总体效应引起的。耐热菌偏爱GC多的密码子。实践意义：当人们期望人工合成的基因片段能在细胞内高效表达时，应考虑采用该细胞偏爱的密码子作为基因的密码子，以此来指导人类对基因的改造。三、阅读框架1、定义阅读框架（openreadingframe）