第四讲 蛋白质合成
第四讲 蛋白质合成
▪ 一. 基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
▪ 一. 基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
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
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
▪ 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T→U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
▪ 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T→U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
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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 mRNA5’→3’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
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 mRNA5’→3’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
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
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
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▪ 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
▪ 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
Aminn acid mRNA 5'G U A G CC U A C GG A U-3' OOC-C-NH R (+ Amino acid Insertion G U AG CC U C AC G GA U binding site - Adaptor Deletion -GUACCUACGGAU- - mRNA cU A u G A C U A G U c e G Insertion and -G UAA G CC A CG G AU- Nucleotide triplet deletion coding for an Reading frame amino aeid restored 千9we272 f9ue27-3