生物信息的传递从mRNA到蛋白质

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1、时间：10月14日添加到日历上午1、2节课地点：博学楼C419班级：科教2010-1班讲课内容：蛋白质的生物合成（即翻译）遗传信息流动示意图核糖体DNAmRNAtRNA第四章生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质蛋白质是生物信息通路上的终产物，一个活细胞在任何发育阶段都需要数千种不同的蛋白质。因此，活细胞内时刻进行着各种蛋白质的合成、修饰、运转和降解反应。4.1遗传密码遗传密码：DNA（或mRNA）中的核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系称为遗传密码。密码子(codon)：mRNA上每3个相邻的核苷酸编码蛋白质多肽链中的一个氨基

2、酸，这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码。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。4.1.1基本概念mRNA(messengerRNA)是遗传信息的传递者，是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板。mRNA上的密码语言4.1.2三联子密码及其破译4种碱基如何表示22种氨基酸呢？排列组合因此，在mRNA中，由三个碱基编码一个氨基酸称为碱基三联体密码或密码子。排列组合444×4＝16＜204444×4×4＝64＞20够了。遗传密码字典UACGUCAGUCA

3、G第二位第一位（5ˊ）第三位（3ˊ）UCAGUCAGUCAG起始密码子通用遗传密码及相应的氨基酸-方向性-简并性-通用性，但也有例外-连续性-变偶性(摆动性)-方向性-简并性-通用性，但也有例外-连续性-变偶性(摆动性)遗传密码字典终止密码：UAA、UAG、UGA，不编码氨基酸起始密码：AUGAUG在真核生物中编码甲硫氨酸，在原核生物中编码甲酰甲硫氨酸少数细菌（属于原核生物）以GUG(缬氨酸)或UUG为起始密码。4.1.2遗传密码的性质三、遗传密码的简并性和防错密码子的简并性：除Met、Trp，其余都是2-6个密码子编码同一种氨基酸。同义密

4、码子和偏爱密码子：编码同一种氨基酸的一组密码子称为同义密码子；在同义密码子中，使用频率高的称为偏爱密码子。密码子的简并性只涉及第三位碱基，而前两位碱基固定。意义：减少有害突变，维持物种稳定性。实验表明，所有生命体都使用同一套密码字典。但近年也发现：动物细胞的线粒体，植物细胞叶绿体中的遗传密码和目前的“通用密码”相比出现一些偏离。下图为线粒体与核DNA密码子使用情况的比较。四、遗传密码的通用性和变异性现象：密码子是由tRNA反密码子环上的反密码子来识别。原核生物中大约有30-45种tRNA，真核细胞中可能存在50种tRNA，而密码子有61种，

5、必然存在一种反密码子识别多种密码子的现象。五、遗传密码的变偶性(也称摆动性）1966年，Crick提出摆动假说：密码子和反密码子配对时，密码子前两位碱基配对严格遵循Watson-Crick原则,而第三位碱基则具有一定的灵活性，因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子。tRNA4.2转录过程是信息从一种核酸分子（DNA）转移到另一种结构上极为相似的核酸分子（RNA）的过程，信息转移靠的是碱基配对。翻译阶段遗传信息从mRNA分子转移到结构极不相同的蛋白质分子，信息是以能被翻译成单个氨基酸的三联密码子形式存在的，在这里起作用的是tRNA的解码机

6、制。只有tRNA上的反密码子能与mRNA上的密码子相互识别并配对，而氨基酸本身不能识别密码子，只有结合到tRNA上生成AA-tRNA，才能被带到mRNA-核糖体复合物上，插入到正在合成的多肽链的适当位置上。模板mRNA只能识别特异的tRNA而不是氨基酸！用14C标记的半胱氨酸与tRNACys结合后生成[14C]-半胱氨酸-tRNACys经Ni催化可生成[14C]-Ala-tRNACys再把[14C]-Ala-tRNACys加入到蛋白质合成系统中，结果：发现[14C]-Ala-tRNACys插入了血红蛋白分子中通常由半胱氨酸占据的位置上，表明

7、起识别作用的是tRNA。4.2.1tRNA的结构特点在L形三级结构中，受体臂顶端的碱基位于“L”的一个端点，反密码子臂的套索状结构生成了“L”的另一个端点。tRNA上所运载的氨基酸必须靠近位于核糖体大亚基上的多肽合成位点；而tRNA上的反密码子必须与小亚基上的mRNA相配对所以分子中两个不同的功能基团是最大限度分离。4.2.3tRNA的种类1.起始tRNA和延伸tRNA能特异性识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA。真核生物起始tRNA携带甲硫氨酸（Met）原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸（

8、fMet）原核生物中Met-tRNAfMet必须首先甲酰化生成fMet-tRNAfMet才能参与蛋白质的生物合成。2.同工tRNA(cognatetRNA)将代表相同氨基酸的不同