分子生物学基础 第5章 遗传信息的翻译-从mRNA到蛋白质

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1、分子生物学基础第五章　遗传信息的翻译—从mRNA到蛋白质第一节　参与蛋白质生物合成的物质一、mRNA和遗传密码1．遗传密码及其破译2．遗传密码的性质（1）遗传密码的连续性（2）遗传密码的简并性（3）遗传密码的摆动性（4）遗传密码的普遍性和特殊性（5）遗传密码的防错功能第一节　参与蛋白质生物合成的物质第一节　参与蛋白质生物合成的物质图5-1除Arg以外，编码某一特定氨基酸的密码子个数与该氨基酸在蛋白质中的出现频率吻合第一节　参与蛋白质生物合成的物质图5-2mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子配对示意图第一节　参与蛋白质生物合成的物质第一节　参与蛋白质生物合成的物质第一节　参与

2、蛋白质生物合成的物质第一节　参与蛋白质生物合成的物质二、tRNA与氨基酸的转运1．tRNA的结构（1）tRNA的二级结构tRNA的三叶草形二级结构如图5-3所示。图5-3tRNA的三叶草二级结构第一节　参与蛋白质生物合成的物质tRNA的稀有碱基含量约有70余种。每个tRNA分子至少含有2个稀有碱基，最多有19个稀有碱基，多数分布在非配对区，特别是在反密码子3′端邻近部位出现的频率最高，且多为嘌呤核苷酸。这对于维持反密码子环的稳定性及密码子、反密码子之间的配对很重要。基因组研究表明，原核生物与真核生物细胞中所拥有的各种tRNA基因总数有很大不同，见表5-6。第一节　参与蛋白质生物

3、合成的物质（2）tRNA的三级结构酵母和大肠杆菌tRNA的三级结构都呈倒L形折叠式，这种结构是靠氢键来维持的，共有9个氢键帮助形成tRNA分子的三级结构。tRNA的三级结构与氨酰-tRNA合成酶的识别有关。受体臂和TψC臂的杆状区域构成了第一个双螺旋，D臂和反密码子臂的杆状区域形成了第二个双螺旋，两个双螺旋上各有一个缺口。TψC臂和D臂的套索状结构位于倒L的转折点。氨基酸受体臂在L形的一端，反密码子臂则在另一端。tRNA的倒L形结构如图5-4所示。第一节　参与蛋白质生物合成的物质图5-4tRNA的倒L形三级结构第一节　参与蛋白质生物合成的物质2．tRNA的功能转录是遗传信息从一

4、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，信息转移依靠碱基配对。翻译则是遗传信息从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，在此起作用的是tRNA的解码机制。根据Crick的接合体假说，氨基酸必须与一种接合体接合，才能被带到RNA模板的恰当位置上正确合成蛋白质。因此，氨基酸在合成蛋白质之前必须通过AA-tRNA合成酶活化，在消耗ATP的情况下结合到tRNA上，生成有蛋白质合成活性的AA–tRNA。同时，AA–tRNA的生成还涉及信息传递的问题，因为只有tRNA上的反密码子能与mRNA上的密码子

5、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–核糖体复合体上，插入到正在合成的多肽链的适当位置上。第一节　参与蛋白质生物合成的物质3．tRNA的种类（1）起始tRNA和延伸tRNA起始tRNA是指能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA，其他的tRNA统称为延伸tRNA。（2）同工tRNA由于一种氨基酸可能有多个密码子，为了识别该氨基酸就有多个tRNA，即多个tRNA代表一种氨基酸。为此将几个代表相同氨基酸的tRNA称为同工tRNA。在一个同工tRNA组内，所有tRNA均专一于相同的氨酰-tRNA合成酶。同工tRN

6、A既要有不同的反密码子以识别该氨基酸各种同义密码子，又要有某种结构上的共同性，能被AA-tRNA合成酶识别。所以同工tRNA组内肯定具备了足以区分其他tRNA组的特异构造，保证合成酶能准确无误地加以选择。（3）校正tRNA在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA），使蛋白质的合成提前终止，合成无功能的或无意义的多肽，这种突变称为无义突变。无义突变的校正tRNA可通过改变反密码子区校正无义突变。大肠杆菌无义突变的校正tRNA见表5-7。第一节　参与蛋白质生物合成的物质第一节　参与蛋白质生物合成的物质三、核糖体与肽链装

7、配1．核糖体的结构原核生物核糖体由约2/3的RNA及1/3的蛋白质组成。真核生物核糖体中RNA占3/5，蛋白质占2/5。核糖体是一个致密的核糖核蛋白颗粒，可以解离为大、小两个亚基，每个亚基都含有一个相对分子质量较大的rRNA和许多不同的蛋白质分子。这些大分子rRNA能在特定位点与蛋白质结合，从而完成核糖体不同亚基的组装。在大肠杆菌内，RNA和蛋白质的比例约为2∶1，在其它许多生物体中则为1∶1。大小亚基均含有许多不同的蛋白质。小亚基（30S）由1种RNA（16S，1542个核苷酸）和21种蛋