分子生物学蛋白质的生物合成分析报告.ppt

第四章 翻译及其调控 蛋白质的生物合成： 将核酸中的核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质分子中20种氨基酸的排列顺序。 1. 合成过程 2. 蛋白质分子的折叠与加工 3. 蛋白质分子的转运与定位 4. 蛋白质分子合成的调控 一、蛋白质的合成过程 (内容为教材 p76~95) 1．mRNA 含有从DNA转录来的遗传信息，是蛋白质合成的模板 mRNA的结构组成一般包括： -5’非翻译区 (5’-untranslated region, 5’-UTR) -开放阅读框架 (open reading frame, ORF) -3’非翻译区 (3’-untranslated region, 3’-UTR) (1) 5’-UTR——位于 mRNA 5’端起始密码子之前的非翻译区，即不表达蛋白质的核酸序列区；5’-UTR 有翻译起始信号原核mRNA 5’-UTR有嘌呤丰富的序列参与翻译起始。 真核 mRNA 5’-UTR的长度差别很大。 5’-UTR 区与特异蛋白因子结合调控翻译起始 SD Sequence 原核生物mRNA的起始密码子AUG上游4-13个核苷酸以外有一段含嘌呤核苷酸较多的保守序列，它是mRNA和核糖体识别、结合的位点。 SD序列与核糖体小亚基16S rRNA上一段富含嘧啶核苷酸的保守序列互补，核糖体借此判定mRNA的翻译起始位点。 Kozak Sequence 真核生物起始密码子常处于-CCACCAUGG-序列之中，这段保守序列的存在能增加翻译起始的效率，这段序列称为Kozak序列。 SD Sequence (2) 3’-UTR mRNA的3’非翻译区指位于终止密码子之后的非编码序列，它们在翻译过程中同样有着调控作用。 (3) 开放阅读框架 阅读框架(reading frame): mRNA中含有翻译密码的全部碱基序列 遗传密码的发现： 1954年前苏联-美国物理学家伽莫夫G. Gamow用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。——Nature文章 1961年克里克第一个用T4噬菌体实验证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。——增加或减少1个和2个碱基均会引起突变，无法产生正常功能的蛋白质，而加入或减少3个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质 遗传密码从一个固定的起点开始,以非重叠的方式阅读,编码之间没有分隔符。 1961年尼伦伯格M.W.Nirenberg和马太H.Matthaei利用无细胞系统进行体外合成破译了第一个遗传密码。——与罗伯特·W·霍利及哈尔·葛宾·科拉纳共同获得1968年诺贝尔生理学或医学奖。 1969年科学家们破译了全部的密码。 这种体系是用大肠杆菌制备的。方法是在氧化铝缓冲溶液中研磨大肠杆菌菌体，然后离心除去细胞壁和细胞膜碎片，留下来的液体部分即是无细胞体系。 在这一体系中，保留了大肠杆菌原有的DNA、RNA、tRNA、核糖体、各种酶以及Mg2+等金属离子。再经过一段时间保温后，原有的DNA、RNA都降解掉，蛋白质的合成也就停止了。在这种情况下，如再向溶液中加入外源mRNA和混合的各种氨基酸并补充能量（如ATP），经过保温后即有新的蛋白质合成。新合成蛋白质的氨基酸组成（种类和顺序）应当对应于所加外源mRNA中核苷酸排列顺序，也就是说对应于mRNA的密码。 尼伦伯格在试验中加入的氨基酸一共20种，但轮流地将一种氨基酸用14C同位素标记。合成反应后，用三氯乙酸将蛋白质沉淀，并转移至滤纸片上，测定纸片上放射性的有无或强度，即可知是哪一种氨基酸掺入蛋白质，它和加入的外源mRNA模板有怎样的关系。 密码子 codon 密码子的性质： （1）连续性 （2）简并性和摆动性 多种密码子编码同一个氨基酸，区别仅在于密码子的第三位碱基不同 （3）通用性：线粒体密码 遗传密码具有通用性，仅在极个别物种中存在变化，这种特例往往与起始和终止有关 细胞器，如线粒体和叶绿体中有自己的基因组，合成蛋白质是使用得密码子也与通用密码子有差别 （4）偏爱性 多数氨基酸有一个以上的密码子，但这些密码子使用频率各不相同，称为遗传密码的偏爱性 简并性 在支原体、纤毛虫等个别原核生物中存在的密码子改变 大肠杆菌少用的密码子 密码子 编码的氨基酸 AGA,AGG,CGA,CGG 精氨酸（Arg) TGT,TGC 半胱氨酸(Cys) GAG,GGG 甘氨酸(Gly) ATA 异亮氨酸(Ile) CTA,CTC