蛋白质的生物合成与基因工程

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1、第十六章翻译翻译即mRNA指导下的蛋白质生物合成§1.蛋白质生物合成的一般规律一.模板：mRNA；载体：tRNA；底物：AA；场所：核糖体。二.极性：多肽链的延伸方向是N→C，即沿着模板mRNA的5’→3’。证明：体外翻译系统+同位素示踪+放射自显影。体外翻译系统指仅含有蛋白质生物合成的一切物质的体外系统（不是整个细胞），目前使用的最好的是小卖麦胚、大肠杆菌、网织红细胞三者的抽提物。三.遗传密码：mRNA（或基因）上的核苷酸序列（碱基序列）与蛋白质中的AA序列之间的对应关系。1.密码子<1>mRNA（或基因）上的3个连续碱基决定一个AA，这3个连续碱基就

2、是密码子。<2>密码子与AA的具体对应关系见P496，这一关系的发现有赖于核糖体结合技术，在体外翻译系统中加入人工合成的三聚核苷酸，充当mRNA，再掺入一种放射性同位素标记的AA，如果这个三聚核苷酸正好是该AA的密码子，则会形成核糖体-三聚核苷酸-*AA-tRNA的四聚体，用硝酸纤维滤膜很容易将这个四聚体分离出来（如果有的话），检查放射性就知道有没有。<3>密码表中的几个重要密码子（8个）：起始密码：也就是第一个密码子，无论原核还是真核都是AUG，原核生物对应的是fMet，真核生物对应的是Met。极少数原核生物用GUG，对应fMet。不作起始密码时，也就

3、是处于中间时，AUG对应的是Met，GUG对应Val。终止密码：UAA、UAG、UGA，它们是空密码，不对应任何AA。易记密码：AAA：LysGGG：GlyCCC：ProUUU：Phe2.密码子的主要性质<1>简并性：1种AA可以有几个密码子，但一个密码子只能决定一种AA，例如：Leu：CUA/CUG/CUC/CUU，其意义是减少突变的影响。这样根据mRNA（或基因）的碱基序就能决定唯一的一条多肽链，反过来就不可以。<2>密码子中间的一个碱基通常决定了AA的性质：嘧啶-疏水AA；嘌啉-亲水AA；记作苏蜜一号西瓜。<3>通用性与例外：一切生物包括真核、原核

4、、病毒都使用同样的遗传密码，只有线粒体例外，如果细胞核产生的mRNA进入到线粒体中，将合成出怪异的蛋白质。<4>不重叠、不跳跃：从起始密码AUG开始，一直都以三联体连续阅读，中间不重叠、不跳跃，见P497，这叫开放的阅读框架。3.密码子和反密码子之间的作用-摆动学说反密码子是tRNA的反密码环上的特定三联体，见P148tRNA的三叶草模型。请注意反密码子与密码子的配对也要反向平行。密码子和反密码子之间的作用遵循Creck提出的摆动学说<1>原则上要求碱基配对：请注意反密码子与密码子的配对也要反向平行。例如密码子AGC就要与反密码子GCT配对：密码子（mR

5、NA）5’-AGC-3’反密码子（tRNA）3’-TCG-5’<2>密码子的前两个碱基要求与反密码子严格配对，最后一个碱基可以不严格配对。<3>摆动学说的意义：便于mRNA与tRNA分离。§2.参与蛋白合成的重要物质一.核糖体：是蛋白质合成的场所1.组成：rRNA原核5S、16S、23S三种真核5S、5.8S、18S、28S四种蛋白质多种2.形态<1>亚基：大亚基原核50S真核60S小亚基原核30S真核40S<2>单核糖体：1个大亚基+1个小亚基，原核70S（50+30），真核80S（60+40），S不能简单的相加。见P503或讲义P49草图<3>多聚核

6、糖体：由一条mRNA串起来的多个核糖体，见P509或讲义P49草图。3.功能结合mRNA：夹在大亚基和小亚基之间，见P504或讲义P49草图。结合氨酰tRNA、肽酰tRNA：在大亚基上，见讲义P49草图。A位：结合氨酰tRNA的部位，Amino…，第一个氨酰tRNA例外。P位：结合肽酰tRNA的部位，Peptide…，fMet-tRNAfMet例外。E位：结合空载tRNA，Exit形成肽键：由肽酰转移酶作用，最新的发现表明此酶由rRNA（原核23S）来充当。二.成熟的mRNA1.原核生物的成熟的mRNA特点：没有5’端帽子和3’端尾巴，但有SD序列，即夹

7、在5’端点和起始密码之间的一段不翻译序列，富含嘌啉，这是保证原核生物翻译正确起始的结构，SD序列可以和小亚基上的16SrRNA中的反SD序列相结合，决定翻译的正确起始。故在基因工程中要加上SD序列。2.真核生物的成熟的mRNA特点：有5’端帽子和3’端尾巴，但没有SD序列，正确的起始靠5’端帽子。三.AA、tRNA、氨酰tRNA合成酶基本AA只有20种，而tRNA的种类多得多，所以tRNA也有简并性，即一种AA可以被几种tRNA来运载。氨酰tRNA合成酶的专一性很强，它能准确的辨认某种AA与带有该反密码子的tRNA，并在两者之间形成酯键，形成的部位是，A

8、A的羧基与tRNA的3’端的CCA-OH，反应式为氨酰tRNA合成酶AA+tRN