1、翻譯翻譯翻譯翻譯(translation)：根據(jù)：根據(jù)mrna鏈上的遺傳信息合鏈上的遺傳信息合成蛋白質(zhì)的過(guò)程。成蛋白質(zhì)的過(guò)程。 翻譯的過(guò)程十分復(fù)雜，幾乎涉及到細(xì)胞內(nèi)所翻譯的過(guò)程十分復(fù)雜，幾乎涉及到細(xì)胞內(nèi)所有種類的有種類的rna和幾十種蛋白質(zhì)因子。和幾十種蛋白質(zhì)因子。v原料原料：20種種l-氨基酸；氨基酸； 3種種rna：mrna, trna, rrnav酶酶：氨基酰：氨基酰trna合成酶、轉(zhuǎn)肽酶合成酶、轉(zhuǎn)肽酶v兩種高能核苷酸兩種高能核苷酸： atp、 gtpv金屬離子金屬離子：k+ 、mg2+（促進(jìn)肽鍵形成（促進(jìn)肽鍵形成)v多種蛋白質(zhì)因子多種蛋白質(zhì)因子: 起始因子起始因子: if或或eif 延

2、長(zhǎng)因子：延長(zhǎng)因子：ef或或eef 釋放因子：釋放因子：rf或或erf 方向方向：氨基端：氨基端 羧基端羧基端第一節(jié)第一節(jié) rna在蛋白質(zhì)生物合成中的在蛋白質(zhì)生物合成中的重要功能重要功能一、一、mrna和遺傳密碼和遺傳密碼 真核真核mrna在核質(zhì)內(nèi)合成時(shí)是一種大分子量的在核質(zhì)內(nèi)合成時(shí)是一種大分子量的mrna前體，叫前體，叫核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一rna（hnrna）。hnrna經(jīng)過(guò)細(xì)胞內(nèi)加工為成熟的經(jīng)過(guò)細(xì)胞內(nèi)加工為成熟的mrna，轉(zhuǎn)移到，轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)行使其功能。細(xì)胞質(zhì)行使其功能。 mrna 是蛋白質(zhì)合成的直接模板，其核苷酸排是蛋白質(zhì)合成的直接模板，其核苷酸排列順序取決于相應(yīng)列順序取決于相應(yīng)dna 的

3、堿基排列順序，它又決的堿基排列順序，它又決定了所形成的蛋白質(zhì)多肽鏈中的氨基酸的排列順定了所形成的蛋白質(zhì)多肽鏈中的氨基酸的排列順序。序。 原核生物原核生物mrna分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu):真核生物真核生物mrna分子結(jié)構(gòu)：分子結(jié)構(gòu)：sd序列序列 sd序列序列富含嘌呤堿基，可與富含嘌呤堿基，可與16s rrna的的3末端末端富富含嘧啶堿基的序列互補(bǔ)，這與含嘧啶堿基的序列互補(bǔ)，這與mrna對(duì)核糖體的對(duì)核糖體的快快速識(shí)別速識(shí)別有關(guān)。有關(guān)。、遺傳密碼的破譯、遺傳密碼的破譯 mrna都是由都是由4種核苷酸構(gòu)成，而組成多肽的種核苷酸構(gòu)成，而組成多肽的氨基酸有氨基酸有20種種；4 4種核苷酸與種核苷酸與2020種氨基

4、酸怎樣對(duì)種氨基酸怎樣對(duì)應(yīng)起來(lái)應(yīng)起來(lái)？ 顯然，必須是幾個(gè)核苷酸的組合編碼一個(gè)氨基顯然，必須是幾個(gè)核苷酸的組合編碼一個(gè)氨基酸才能應(yīng)付局面。用數(shù)學(xué)方法很容易算出：酸才能應(yīng)付局面。用數(shù)學(xué)方法很容易算出：3 3個(gè)相鄰的核苷酸個(gè)相鄰的核苷酸 1 1種氨基酸種氨基酸，有有4 43 3種排列種排列 64 64種密碼子種密碼子 在在mrna鏈上以相鄰的三個(gè)核苷酸為一組，鏈上以相鄰的三個(gè)核苷酸為一組，起編碼多肽鏈中一種氨基酸的作用，叫起編碼多肽鏈中一種氨基酸的作用，叫密碼子密碼子 (codon) 。由于它是相鄰的。由于它是相鄰的三個(gè)核苷酸又稱三個(gè)核苷酸又稱三三聯(lián)體密碼聯(lián)體密碼 (triplet code)。 早在

5、早在1961年，年，nirenberg等人在大腸桿菌的無(wú)細(xì)等人在大腸桿菌的無(wú)細(xì)胞體系中外加胞體系中外加poly(u)模板、模板、20種標(biāo)記的氨基酸，經(jīng)種標(biāo)記的氨基酸，經(jīng)保溫后得到了多聚保溫后得到了多聚phe-phe-phe，于是推測(cè)，于是推測(cè)uuu編碼編碼phe。利用同樣的方法得到。利用同樣的方法得到ccc編碼編碼pro，ggg編碼編碼gly，aaa編碼編碼lys。 如果利用如果利用poly(uc)，則得到多聚，則得到多聚ser-leu-ser-leu，推測(cè)推測(cè)ucu編碼編碼ser，cuc編碼編碼leu，因?yàn)椋驗(yàn)閜oly(uc)有有兩種讀碼方式：兩種讀碼方式：ucucuc和和cucucu。e

6、stablished thechemicalstructure oftrnaestablished the in vitro system for revealing the genetic codesdevised methodsto synthesizewell definednucleic acids 在在64個(gè)密碼子中有個(gè)密碼子中有61個(gè)編碼氨基酸，個(gè)編碼氨基酸，3個(gè)不編碼個(gè)不編碼任何氨基酸而起肽鏈合成的終止作用，稱為任何氨基酸而起肽鏈合成的終止作用，稱為終終止密碼子止密碼子，它們是，它們是uaa、uag、uga，密碼子，密碼子aug（編碼（編碼met）又稱）又稱起始密碼子起始密碼子。

7、、遺傳密碼的特性、遺傳密碼的特性 1. 密碼的無(wú)標(biāo)點(diǎn)性、無(wú)重疊性密碼的無(wú)標(biāo)點(diǎn)性、無(wú)重疊性 編碼一個(gè)肽鏈的所有既不重疊也不間隔，從起始密碼子到編碼一個(gè)肽鏈的所有既不重疊也不間隔，從起始密碼子到終止密碼子構(gòu)成一個(gè)完整的終止密碼子構(gòu)成一個(gè)完整的讀碼框架讀碼框架（不包括終止子）。（不包括終止子）。那么如果在閱讀框中插入或刪除一個(gè)堿基就會(huì)使其后的讀那么如果在閱讀框中插入或刪除一個(gè)堿基就會(huì)使其后的讀碼發(fā)生移位性錯(cuò)誤，稱為碼發(fā)生移位性錯(cuò)誤，稱為移碼突變移碼突變。 幾種密碼子編碼一種氨基酸的現(xiàn)象稱為幾種密碼子編碼一種氨基酸的現(xiàn)象稱為密碼子的簡(jiǎn)并密碼子的簡(jiǎn)并性性。編碼同一個(gè)氨基酸的一組密碼子稱為。編碼同一個(gè)氨基

8、酸的一組密碼子稱為同義密碼子同義密碼子。如如ggn（gga、ggu、ggg、ggc）都編碼）都編碼gly，那么，那么這這4種密碼子就稱為種密碼子就稱為gly的簡(jiǎn)并密碼，一般情況下密碼子的的簡(jiǎn)并密碼，一般情況下密碼子的簡(jiǎn)并性只涉及第三位堿基。簡(jiǎn)并性只涉及第三位堿基。 只有只有met和和trp沒(méi)有簡(jiǎn)并密碼沒(méi)有簡(jiǎn)并密碼。 2. 密碼子的簡(jiǎn)并性密碼子的簡(jiǎn)并性問(wèn)：密碼子簡(jiǎn)并性的生物學(xué)意義？問(wèn)：密碼子簡(jiǎn)并性的生物學(xué)意義？ 密碼子的專一性主要由前兩位堿基決定的，而第三位堿密碼子的專一性主要由前兩位堿基決定的，而第三位堿基有較大的靈活性，基有較大的靈活性，click將第三位堿基的這一特性稱為將第三位堿基的這一

9、特性稱為擺動(dòng)性擺動(dòng)性（wobble）。）。 密碼子第三位堿基與反密碼子第一密碼子第三位堿基與反密碼子第一位堿基不嚴(yán)格互補(bǔ)，但不影響翻譯正確。位堿基不嚴(yán)格互補(bǔ)，但不影響翻譯正確。 3. 密碼子的擺動(dòng)性密碼子的擺動(dòng)性問(wèn)：細(xì)胞內(nèi)有幾種問(wèn)：細(xì)胞內(nèi)有幾種trnatrna？ 當(dāng)遺傳密碼破譯后，由于有當(dāng)遺傳密碼破譯后，由于有61個(gè)密碼子編碼氨基酸，于是個(gè)密碼子編碼氨基酸，于是人們預(yù)測(cè)細(xì)胞內(nèi)有人們預(yù)測(cè)細(xì)胞內(nèi)有61種，但事實(shí)上絕大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)只有種，但事實(shí)上絕大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)只有50種左右，種左右，crick也正是在這種情況下提出了搖擺假說(shuō)并合理也正是在這種情況下提出了搖擺假說(shuō)并合理解釋了這種情況。解釋了這種情況。

10、根據(jù)搖擺性和根據(jù)搖擺性和61個(gè)密碼子，經(jīng)過(guò)仔細(xì)計(jì)算，要翻譯個(gè)密碼子，經(jīng)過(guò)仔細(xì)計(jì)算，要翻譯61個(gè)個(gè)密碼子至少需要密碼子至少需要31種種trna，外加，外加1個(gè)起始個(gè)起始trna，共需，共需32種。但是，在葉綠體和線粒體內(nèi)，由于基因組很小用到的種。但是，在葉綠體和線粒體內(nèi)，由于基因組很小用到的密碼子少，因此，葉綠體內(nèi)只有密碼子少，因此，葉綠體內(nèi)只有30種左右種左右trnas，線粒體，線粒體只有只有24種。種。 病毒、原核細(xì)胞、真核細(xì)胞都用同一套遺傳密碼病毒、原核細(xì)胞、真核細(xì)胞都用同一套遺傳密碼子表，叫子表，叫密碼的通用性密碼的通用性。 目前只發(fā)現(xiàn)線粒體和葉綠體內(nèi)有例外情況，這也目前只發(fā)現(xiàn)線粒體和葉

11、綠體內(nèi)有例外情況，這也是如火如荼的轉(zhuǎn)基因的前提。是如火如荼的轉(zhuǎn)基因的前提。 4. 密碼子的通用性密碼子的通用性二、二、trna trna 起運(yùn)載氨基酸的作用起運(yùn)載氨基酸的作用，將氨基酸按照，將氨基酸按照mrna鏈上的密碼子所決定的氨基酸順序搬運(yùn)到鏈上的密碼子所決定的氨基酸順序搬運(yùn)到蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所（即核糖體）的特定部位。蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所（即核糖體）的特定部位。 每一種氨基酸可以有一種以上每一種氨基酸可以有一種以上trna 作為運(yùn)載工作為運(yùn)載工具，人們把攜帶相同氨基酸而反密碼子不同的一具，人們把攜帶相同氨基酸而反密碼子不同的一組組trna 稱為稱為同功受體同功受體trna (isoaccepti

12、ng trnas)trna的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)trna的功能的功能、3端接受氨基酸端接受氨基酸氨基酸氨基酸t(yī)rna氨酰氨酰trna、識(shí)別、識(shí)別mrna鏈上的密碼子鏈上的密碼子反密碼子反密碼子密碼子密碼子 反密碼子與反密碼子與mrna鏈上密鏈上密碼子反向互補(bǔ)碼子反向互補(bǔ)配對(duì)，保證了配對(duì)，保證了氨基酸按照密氨基酸按照密碼子所規(guī)定的碼子所規(guī)定的順序進(jìn)入肽鏈。順序進(jìn)入肽鏈。一種一種trna經(jīng)常能識(shí)別一種以上的經(jīng)常能識(shí)別一種以上的同義密碼子同義密碼子、連接多肽鏈和核糖體、連接多肽鏈和核糖體核糖體核糖體多肽鏈多肽鏈trna 在多肽鏈合在多肽鏈合成過(guò)程中，多肽成過(guò)程中，多肽鏈通過(guò)鏈通過(guò)trna暫暫時(shí)

13、結(jié)合在核糖體時(shí)結(jié)合在核糖體的正確位置，直的正確位置，直到多肽合成終止到多肽合成終止才從核糖體上脫才從核糖體上脫落下來(lái)。落下來(lái)?？梢哉f(shuō)可以說(shuō)trna是一個(gè)萬(wàn)能接頭：是一個(gè)萬(wàn)能接頭： 對(duì)氨酰對(duì)氨酰- trna合成酶的識(shí)別位點(diǎn)（接頭合成酶）合成酶的識(shí)別位點(diǎn)（接頭合成酶） 3端端-cca上的氨基酸運(yùn)載位點(diǎn)（接頭氨基酸，裝載）上的氨基酸運(yùn)載位點(diǎn)（接頭氨基酸，裝載） 對(duì)核糖體的識(shí)別位點(diǎn)（將氨基酸運(yùn)送到目的地）對(duì)核糖體的識(shí)別位點(diǎn)（將氨基酸運(yùn)送到目的地） 反密碼子位點(diǎn)（接頭反密碼子位點(diǎn)（接頭mrna，驗(yàn)貨并卸載），驗(yàn)貨并卸載）三、三、rrna及核糖體及核糖體 核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。由核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)

14、所。由rrna和幾和幾十種十種蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)分子組成的一個(gè)巨大的復(fù)合體。不分子組成的一個(gè)巨大的復(fù)合體。不同類型生物中核糖體的結(jié)構(gòu)高度保守，盡管其同類型生物中核糖體的結(jié)構(gòu)高度保守，盡管其rrna和核糖體蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)有所不同，但其和核糖體蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)有所不同，但其三級(jí)結(jié)構(gòu)卻驚人的相似。三級(jí)結(jié)構(gòu)卻驚人的相似。核糖體核糖體 大亞基大亞基 小亞基小亞基原核生物原核生物 70s50s 5s rrna 23s rrna l1l34 蛋白蛋白30s 16s rrna s1s21 蛋白蛋白真核生物真核生物80s60s 5s rrna 5.8s rrna 28s rrna l1l49 蛋白蛋白40s 18s r

15、rna s1s33 蛋白蛋白 每個(gè)核糖體是由大小每個(gè)核糖體是由大小兩個(gè)亞基兩個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基都有自己不同的都有自己不同的rrna和蛋白質(zhì)分子。和蛋白質(zhì)分子。原核生物原核生物真核生物真核生物原核生物核糖體原核生物核糖體核糖體的有兩個(gè)重要的功能部位：核糖體的有兩個(gè)重要的功能部位：a部位部位：氨酰基部位氨?；课唬邮馨滨；邮馨滨；鵷rnap部位部位：肽酰基部位肽酰基部位，起始氨酰起始氨酰 trna或延伸的肽基或延伸的肽基 trna結(jié)合的部位，及結(jié)合的部位，及trna被被釋放的部位。釋放的部位。a位位p位位氨?；滨；鵷rna肽?；孽；鵷rna第二節(jié)第二節(jié) 原核生物蛋白質(zhì)的合成

16、過(guò)程原核生物蛋白質(zhì)的合成過(guò)程 氨基酸活化氨基酸活化 起始階段起始階段 進(jìn)位進(jìn)位過(guò)程過(guò)程 延長(zhǎng)階段延長(zhǎng)階段 成肽成肽 終止階段終止階段 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位 翻譯從翻譯從 mrna 5 3 5 aug 3 uaa、uag、uga 肽鏈延長(zhǎng)方向肽鏈延長(zhǎng)方向 n端端 c端端 一、氨基酸的活化一、氨基酸的活化 氨氨基酸的活化和氨?；岬幕罨桶滨rna的合成是蛋白質(zhì)的合成是蛋白質(zhì)生物合成的第一步，由生物合成的第一步，由氨酰氨酰trna合成酶合成酶催化。催化。氨酰氨酰trna合成酶既能識(shí)別氨基酸，又能識(shí)別合成酶既能識(shí)別氨基酸，又能識(shí)別trna。atp氨基酸氨基酸氨酰氨酰amptrna氨酰氨酰trna 氨基酸氨基酸

17、+atp+e 氨酰氨酰-amp-e + ppi 氨酰氨酰-amp-e+trna 氨酰氨酰-trna+amp+etrnaglngln-trna synthetaseamino acidarmanticodonarmatp3 3個(gè)結(jié)合位點(diǎn)個(gè)結(jié)合位點(diǎn)氨酰氨酰trna合成酶合成酶氨酰氨酰amp氨酰氨酰trna 氨酰氨酰trna 合成酶既能識(shí)別相應(yīng)的氨基酸，合成酶既能識(shí)別相應(yīng)的氨基酸，又能識(shí)別與此氨基酸相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)又能識(shí)別與此氨基酸相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)trna分子。因此把這種氨酰分子。因此把這種氨酰trna 合成酶與合成酶與trna分分子間的相互作用稱為子間的相互作用稱為第二套遺傳密碼第二套遺傳密碼

18、（second genetic codon）。二、合成起始二、合成起始內(nèi)部密碼子內(nèi)部密碼子：trnamet met-trnamet起始密碼子起始密碼子：trnafmet fmet-trnafmet aug既是既是起始密碼子起始密碼子，又是肽鏈內(nèi)部，又是肽鏈內(nèi)部甲硫氨酸甲硫氨酸密碼子密碼子。如何區(qū)分：。如何區(qū)分： 起始起始aug處于處于mrna的特的特殊部位，比如原核生物殊部位，比如原核生物5有有sd序列；序列；攜帶甲硫攜帶甲硫氨酸的氨酸的trna不同，分別是不同，分別是trnafmet 、trnamet 。甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸 甲硫氨酸甲硫氨酸+ trnaf +atp met-trnaf

19、+amp+ppin10甲酰四氫葉酸甲酰四氫葉酸四氫葉酸四氫葉酸1. 甲酰甲硫氨酸的形成甲酰甲硫氨酸的形成 n10甲酰四氫葉酸甲酰四氫葉酸+ met-trnaf 四氫葉酸四氫葉酸+ fmet-trnaf轉(zhuǎn)甲酰酶轉(zhuǎn)甲酰酶2. 蛋白質(zhì)合成起始需要蛋白質(zhì)合成起始需要:30s核糖體亞基；核糖體亞基；50s核糖體亞基；核糖體亞基；mrna；fmet-trnafmet； 3個(gè)起始因子（個(gè)起始因子（if1、if2、if3）； mg2+等。等。3個(gè)起始因子個(gè)起始因子的功能的功能：if1：無(wú)專一功能，增加無(wú)專一功能，增加if-2，if-3活性?；钚?。if2：促進(jìn)促進(jìn)fmet- trnaf 與與30s亞基結(jié)合。亞基

20、結(jié)合。if3：與與30s亞基結(jié)合，阻止亞基結(jié)合，阻止30s亞基與亞基與50s亞基過(guò)早結(jié)合。亞基過(guò)早結(jié)合。3. 蛋白質(zhì)合成起始過(guò)程蛋白質(zhì)合成起始過(guò)程30s.if1 .if3 . mrnaif2.gtp.fmet-trnafmrna.30s . fmet-trnaf . if2 . gtp . if1 . if3if-3mrna.70s . fmet-trnaf50sif-1if-2. gdp三、肽鏈的延伸三、肽鏈的延伸 肽鏈的延伸需要：肽鏈的延伸需要：70s起始復(fù)合體起始復(fù)合體、第二個(gè)氨、第二個(gè)氨酰酰trna、3種延伸因子（種延伸因子（ef-tu、ef-ts、ef-g）、gtp等。等。ef-tu, ef-ts: 共同促使氨酰共同促使氨酰-trna 進(jìn)入核糖體的進(jìn)入核糖體的a位，具有位，具有g(shù)tp酶活性。酶活性。ef-g: 具有具有g(shù)tp酶活性，促使肽酰酶活性，促使肽酰-trna 位移至位移至p位及空的位及空的trna 離開(kāi)核糖體離開(kāi)核糖體。1. 進(jìn)入進(jìn)入 氨酰氨酰-trna 與核糖體與核糖體a位位結(jié)結(jié)合。消耗合。消耗1分子分子gtp。2. 轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽 核糖體核糖體a位和位和p位上的氨基酸間形成位上的氨基酸間形成肽鍵肽鍵。3. 移位移位 核糖體延核糖體延mrna的的5 3方向移動(dòng)一個(gè)方向移動(dòng)一個(gè)密碼子。密碼子。移位酶移位酶肽鏈的延