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1、Molecular Biology Course关于生物信息的传递下从蛋白质第1页，讲稿共123张，创作于星期二本章主要内容本章主要内容1 遗传密码遗传密码2 蛋白质合成中使用的工具蛋白质合成中使用的工具3 核糖体核糖体4 蛋白质合成的生物学机制蛋白质合成的生物学机制5 蛋白质合成的抑制蛋白质合成的抑制6 蛋白质的转运机制蛋白质的转运机制7 蛋白质的降解蛋白质的降解第2页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course1 遗传密码遗传密码1.1 概念概念1.2 破译简史破译简史1.3 遗传密码字典遗传密码字典1.4 遗传密码性质遗传密码性质第3页，讲稿共123张，
2、创作于星期二Molecular Biology Coursen n密码子密码子(codon)：mRNA上每上每3个相邻核苷酸编码多肽链中一个个相邻核苷酸编码多肽链中一个氨基酸，这三个核苷酸称一个密码子或三联体氨基酸，这三个核苷酸称一个密码子或三联体密码。密码。1.1 概念概念第4页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course（1 1）19541954年年年年GamowGamow首先对遗传密码进行了探讨；首先对遗传密码进行了探讨；首先对遗传密码进行了探讨；首先对遗传密码进行了探讨；（2 2）19611961年年年年Crick Crick 证明三联体密码子是正确的
3、；证明三联体密码子是正确的；证明三联体密码子是正确的；证明三联体密码子是正确的；（3 3）19611961年，年，年，年，NirenbergNirenberg以均聚物、随机共聚物、特定序列的共聚以均聚物、随机共聚物、特定序列的共聚以均聚物、随机共聚物、特定序列的共聚以均聚物、随机共聚物、特定序列的共聚物作模板合成多肽，破译遗传密码；物作模板合成多肽，破译遗传密码；物作模板合成多肽，破译遗传密码；物作模板合成多肽，破译遗传密码；（4 4）19641964年年年年Nirenberg Nirenberg 用核糖体结合技术研究遗传密码，直接测出用核糖体结合技术研究遗传密码，直接测出用核糖体结合技术研究
4、遗传密码，直接测出用核糖体结合技术研究遗传密码，直接测出三联体对应的氨基酸；三联体对应的氨基酸；三联体对应的氨基酸；三联体对应的氨基酸；（5 5）到）到）到）到19661966年，遗传密码全部破译。年，遗传密码全部破译。年，遗传密码全部破译。年，遗传密码全部破译。1.2 遗传密码破译简史遗传密码破译简史第5页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course第6页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course第7页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Coursen n无细胞蛋白质合成系统（无细胞蛋白质合成
5、系统（The cell-free protein synthesis system）是一种以）是一种以外外源源mRNA或或DNA为为模板模板，在，在细胞抽提物细胞抽提物的的酶系酶系中中补充底物补充底物和和能量能量来合成蛋白质的体来合成蛋白质的体外系统外系统。n n与传统的体内重组表达系统相比与传统的体内重组表达系统相比,体外无细胞合成体外无细胞合成系统具有多种优点系统具有多种优点,如可表达对细胞有毒害作用如可表达对细胞有毒害作用或含有非天然氨基酸或含有非天然氨基酸(如如D-氨基酸氨基酸)的特殊蛋白的特殊蛋白质质,能够直接以能够直接以PCR产物作为模板产物作为模板同时平行合同时平行合成多种蛋白质
6、成多种蛋白质,开展高通量药物筛选和蛋白质组学开展高通量药物筛选和蛋白质组学的研究。的研究。第8页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Coursen n均聚物：由均聚物：由一种一种单体聚合而成的聚合物。单体聚合而成的聚合物。n n共聚物，又称为共聚体。由两种或两种以上共聚物，又称为共聚体。由两种或两种以上不同不同单体经聚合反应而得的聚合物。单体经聚合反应而得的聚合物。第9页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course核糖体结合技术保温 硝酸纤维滤膜过滤分析留在滤膜上的核糖体-AA-tRNA 确定与核糖体结合的AA特定特定三核苷酸为模
7、板三核苷酸为模板 +核糖体核糖体 +20+20 种种AA-tRNAAA-tRNA第10页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course第11页，讲稿共123张，创作于星期二1.3 遗传密码字典遗传密码字典第12页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course1.4 遗传密码的性质遗传密码的性质 1.4.1 连续性连续性 1.4.2 兼并性兼并性 1.4.3 通用性和特殊性通用性和特殊性 1.4.4 密码子与反密码子的相互作用密码子与反密码子的相互作用第13页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Cour
8、se1.4.1 （读码的）连续性（读码的）连续性 生物合成过程中，生物合成过程中，生物合成过程中，生物合成过程中，mRNAmRNA的编码的编码的编码的编码方向方向方向方向是是是是5353，从，从，从，从N N端向端向端向端向C C端端端端延伸肽链。一条肽延伸肽链。一条肽延伸肽链。一条肽延伸肽链。一条肽链合成起始后，密码链合成起始后，密码链合成起始后，密码链合成起始后，密码子按子按子按子按3 3个一框读下去，个一框读下去，个一框读下去，个一框读下去，直到终止。直到终止。直到终止。直到终止。1.4 遗传密码的性质遗传密码的性质起始密码子起始密码子决定了后续决定了后续密码子的位置密码子的位置第14页
9、，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course1.4 遗传密码的性质遗传密码的性质l l简并：简并：简并：简并：由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象。由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象。由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象。由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象。l l同义密码子同义密码子同义密码子同义密码子（synonymous codonsynonymous codon）：对应于同一氨基酸的密码子。）：对应于同一氨基酸的密码子。）：对应于同一氨基酸的密码子。）：对应于同一氨基酸的密码子。l l6161种密码子（除终止密码子种密码子（除终止密码子种密码
10、子（除终止密码子种密码子（除终止密码子UAA UAA UAGUGAUAGUGA）仅编码）仅编码）仅编码）仅编码2020种氨基酸。种氨基酸。种氨基酸。种氨基酸。l lAUGGUGAUGGUG既编码甲硫氨酸既编码甲硫氨酸既编码甲硫氨酸既编码甲硫氨酸 缬氨酸，缬氨酸，缬氨酸，缬氨酸，又又又又是起始密码子。是起始密码子。是起始密码子。是起始密码子。l l同义密码子一般不是随机分布的，同义密码子一般不是随机分布的，同义密码子一般不是随机分布的，同义密码子一般不是随机分布的，一般一般一般一般编码某一氨基酸的密码子越编码某一氨基酸的密码子越编码某一氨基酸的密码子越编码某一氨基酸的密码子越多多多多，该氨基酸出
11、现该氨基酸出现该氨基酸出现该氨基酸出现的频率也越的频率也越的频率也越的频率也越高高高高(除除除除Arg)Arg)。1.4.2 简并性（简并性（degeneracy）减少了变异对生物的减少了变异对生物的影响影响第15页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course1.4.3 通用性与特殊性通用性与特殊性 通用性：通用性：通用性：通用性：遗传密码无论在体内还是体外，无论是对病毒、细菌、动物还是植遗传密码无论在体内还是体外，无论是对病毒、细菌、动物还是植遗传密码无论在体内还是体外，无论是对病毒、细菌、动物还是植遗传密码无论在体内还是体外，无论是对病毒、细菌、动物还是植
12、物而言都通用；物而言都通用；物而言都通用；物而言都通用；特殊性：特殊性：特殊性：特殊性：遗传密码的个例很少见；基因组中编码含义的改变常涉及到对遗传密码的个例很少见；基因组中编码含义的改变常涉及到对遗传密码的个例很少见；基因组中编码含义的改变常涉及到对遗传密码的个例很少见；基因组中编码含义的改变常涉及到对终止密码子的解读终止密码子的解读终止密码子的解读终止密码子的解读；密码子系统性改变存在于；密码子系统性改变存在于；密码子系统性改变存在于；密码子系统性改变存在于线粒体、支原体、嗜热四线粒体、支原体、嗜热四线粒体、支原体、嗜热四线粒体、支原体、嗜热四膜虫膜虫膜虫膜虫中。中。中。中。1.4 遗传密码
13、的性质遗传密码的性质有助于研究生物的进化；有助于研究生物的进化；有助于在基因工程中的有助于在基因工程中的应用应用第16页，讲稿共123张，创作于星期二Changes in the genetic code usually involve Stop/None signals第17页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course 1.4.4 密码子密码子-反密码子识别的相互作用反密码子识别的相互作用 n 反密码子（反密码子（anticodon）：）：tRNA中中互补于互补于mRNA密码子的核苷酸三联体，密码子的核苷酸三联体，能使能使tRNA把对应的氨基酸放在对应新的
14、密码子位点。把对应的氨基酸放在对应新的密码子位点。n 摆动假说：在密码子与反密码子的配对中，摆动假说：在密码子与反密码子的配对中，前两对碱基前两对碱基严格遵守碱基配对严格遵守碱基配对原则，而原则，而第三对碱基第三对碱基有一定的自由度，可以有一定的自由度，可以“摆动摆动”。1.4 遗传密码的性质遗传密码的性质Third bases have least meaning第18页，讲稿共123张，创作于星期二密码子的摆动性密码子的摆动性密码子的摆动性密码子的摆动性第19页，讲稿共123张，创作于星期二I:次黄嘌呤次黄嘌呤第20页，讲稿共123张，创作于星期二本章主要内容本章主要内容1 遗传密码遗传密
15、码2 蛋白质合成中使用的工具蛋白质合成中使用的工具3 核糖体核糖体4 蛋白质合成的生物学机制蛋白质合成的生物学机制5 蛋白质合成的抑制蛋白质合成的抑制6 蛋白质的转运机制蛋白质的转运机制7 蛋白质的降解蛋白质的降解第21页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course2 蛋白质合成中使用的工具蛋白质合成中使用的工具2.1 mRNA2.2 tRNA2.3 氨酰氨酰tRNA合成酶合成酶核糖体（核糖体（3）第22页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology CoursemRNAmRNA：蛋白质的蛋白质的蛋白质的蛋白质的DNA序列序列信息的信息的中
16、间体中间体。tRNAtRNA：运送运送特定特定氨基酸到核糖体氨基酸到核糖体上合成蛋白质。上合成蛋白质。rRNA：核糖体核糖体核糖体核糖体的组的组的组的组成元件。成元件。成元件。成元件。Protein synthesis uses three types of RNA53第23页，讲稿共123张，创作于星期二 2.1 mRNA第24页，讲稿共123张，创作于星期二2.2 tRNA2.2.1 tRNA的的基本结构基本结构2.2.2 tRNA的生物学功能的生物学功能2.2.3 tRNA的分类的分类第25页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course2.2 tRNA2
17、.2.1 tRNA的基本结构的基本结构 n n 不同的不同的不同的不同的tRNAtRNA分子可由分子可由分子可由分子可由747474749595个个核苷酸核苷酸组成，通常为组成，通常为76767676bpbp（？）；（？）；n n 含有许多经过特殊含有许多经过特殊修饰修饰的碱基；的碱基；经过特殊经过特殊经过特殊经过特殊修饰修饰修饰修饰的碱基，又称的碱基，又称的碱基，又称的碱基，又称稀有碱基稀有碱基稀有碱基稀有碱基，是五种碱基环上的某一位，是五种碱基环上的某一位，是五种碱基环上的某一位，是五种碱基环上的某一位置被某些化学基团（如甲基化等）修饰后的衍生物。置被某些化学基团（如甲基化等）修饰后的衍生
18、物。置被某些化学基团（如甲基化等）修饰后的衍生物。置被某些化学基团（如甲基化等）修饰后的衍生物。tRNAtRNAtRNAtRNA稀有碱基稀有碱基稀有碱基稀有碱基含量非常丰富。含量非常丰富。含量非常丰富。含量非常丰富。n n 3 3 3 3端都以端都以端都以端都以CCA-OHCCA-OH结束。结束。-一级一级结构结构(P116)(P116)Nucleotide acid，nttRNA与相应氨基酸结合的位点与相应氨基酸结合的位点P100第26页，讲稿共123张，创作于星期二2.2 tRNA2.2.1 tRNA的基本结构的基本结构 n 三叶草三叶草结构结构-最常见的最常见的tRNAtRNA分子的二级
19、结构；分子的二级结构；n 由不同区域的碱基配对由不同区域的碱基配对形成的形成的四四个茎（臂）个茎（臂）三三个个环的结构。环的结构。n 多余臂多余臂-二级二级结构结构tRNA前体内含子精确切除的信号前体内含子精确切除的信号第27页，讲稿共123张，创作于星期二2.2 tRNA2.2.1 tRNA的基本结构的基本结构 n tRNA tRNA在单链环的碱基间形在单链环的碱基间形成九个成九个氢键氢键，将二级结构折，将二级结构折叠为叠为L L型型的三级结构。的三级结构。n 一端是反密码子环；一端是反密码子环；另一端是氨基酸接受臂。另一端是氨基酸接受臂。-三级三级结构结构第28页，讲稿共123张，创作于星
20、期二Molecular Biology Course2.2.1 tRNA的基本结构的基本结构2.2.2 tRNA的的生物学功能生物学功能2.2.3 tRNA的分类的分类2.2 tRNA第29页，讲稿共123张，创作于星期二tRNA is an adaptor 2.2.2 tRNA的生物学功能的生物学功能n ntRNAtRNA在蛋白质合在蛋白质合成中处于成中处于关键地位关键地位关键地位关键地位 。为每个三联密码为每个三联密码子翻译成氨基酸子翻译成氨基酸提供提供接合体接合体接合体接合体；作为作为载体载体将氨基酸将氨基酸将氨基酸将氨基酸准确运送至准确运送至准确运送至准确运送至RNA模板的恰当位置。模
21、板的恰当位置。n ntRNAtRNA又被称为又被称为第第二遗传密码二遗传密码。第30页，讲稿共123张，创作于星期二14C-Cys-tRNACys 14C-Ala-tRNACys 第31页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Coursen n把把把把14C-C-Ala-tRNACys 加到含有血红蛋白加到含有血红蛋白mRNA、其他其他其他其他RNA、氨基酸以及兔网织细胞核糖体的、氨基酸以及兔网织细胞核糖体的蛋白质合蛋白质合蛋白质合蛋白质合成系统成系统成系统成系统中，中，n n发现：发现：发现：发现：1414C-AlaAla-tRNACys 插入了血红蛋白分子中通插
22、入了血红蛋白分子中通常由常由Cys占据的位置。占据的位置。n n证实：起模板证实：起模板mRNA识别作用的是识别作用的是tRNA。tRNA特异性特异性只取决于反密码子，与携带的氨基酸无关只取决于反密码子，与携带的氨基酸无关第32页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course2.2.1 tRNA的基本结构的基本结构2.2.2 tRNA的生物学功能的生物学功能2.2.3 tRNA的的分类分类2.2 tRNA第33页，讲稿共123张，创作于星期二 2.2.3 tRNA的分类的分类（1 1 1 1）起始起始起始起始tRNAtRNAtRNAtRNA和延伸和延伸tRNAt
23、RNA：一类能特异识别一类能特异识别一类能特异识别一类能特异识别mRNAmRNAmRNAmRNA模板上起始密码子的模板上起始密码子的模板上起始密码子的模板上起始密码子的tRNAtRNA叫叫起始起始起始起始tRNAtRNAtRNAtRNA；其它；其它；其它；其它tRNAtRNAtRNAtRNA称为称为延伸延伸延伸延伸tRNAtRNAtRNAtRNA。（2 2 2 2）同工）同工）同工）同工tRNA tRNA（cognate tRNAcognate tRNAcognate tRNAcognate tRNA）:几个代表相同氨基酸的几个代表相同氨基酸的几个代表相同氨基酸的几个代表相同氨基酸的tRNAt
24、RNAtRNAtRNA称称同工同工tRNAtRNAtRNAtRNA。（3 3）校正）校正）校正）校正tRNAtRNAtRNAtRNA：通过通过tRNAtRNA中中中中反密码子反密码子反密码子反密码子改变来校正密码子突变，使其在改变来校正密码子突变，使其在改变来校正密码子突变，使其在改变来校正密码子突变，使其在突变位点引入正确氨基酸。突变位点引入正确氨基酸。突变位点引入正确氨基酸。突变位点引入正确氨基酸。具有独特的、有别于其他具有独特的、有别于其他tRNA的结构特征的结构特征能够被相同的氨酰能够被相同的氨酰-tRNA合成酶识别合成酶识别第34页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular B
25、iology Coursen n 同义同义突变（突变（突变（突变（synonymous mutationsynonymous mutationsynonymous mutationsynonymous mutation）由于生物的遗传密码子存在简并现象，在某一碱基改变后，由于生物的遗传密码子存在简并现象，在某一碱基改变后，由于生物的遗传密码子存在简并现象，在某一碱基改变后，由于生物的遗传密码子存在简并现象，在某一碱基改变后，原来某种氨基酸的位置仍译成同一种氨基酸的现象。原来某种氨基酸的位置仍译成同一种氨基酸的现象。原来某种氨基酸的位置仍译成同一种氨基酸的现象。原来某种氨基酸的位置仍译成同一种氨
26、基酸的现象。n n 错义错义突变（突变（突变（突变（missense mutationmissense mutation）由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码。另一种氨基酸的密码。另一种氨基酸的密码。另一种氨基酸的密码。n n 无义无义突变突变(nonsense mutation)(nonsense mutation)(nonsense mutation)(nonsense mutation)在在DNADN
27、ADNADNA序列中，任何导致编码氨基酸的三联密码子变为序列中，任何导致编码氨基酸的三联密码子变为终止密码子（终止密码子（UAGUAGUAGUAG、UGAUGAUGAUGA、UAAUAA）的改变，它使蛋白质合成）的改变，它使蛋白质合成提前终止，合成无功能或无意义的多肽。提前终止，合成无功能或无意义的多肽。第35页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course（3 3）校正）校正tRNAtRNAn n校正校正tRNAtRNA作用机制：作用机制：n n 校正校正tRNAtRNA通过通过反密码子反密码子的的改变改变把正确的氨基把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常的蛋白质
28、。酸加到肽链上，合成正常的蛋白质。e.g.P127:e.g.P127:tRNA tRNAGln Gln(反密码子反密码子 C C CU)CU)校正校正tRNAtRNAGln Gln(反密码子反密码子 U U CU)CU)即使编码即使编码即使编码即使编码GlnGlnGlnGln的密码子的密码子G GGAGAA AGA,GA,GA,GA,仍然指导合成仍然指导合成GlnGln。5353第36页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course（3 3）校正）校正tRNAtRNAn n 校正过程中，校正校正过程中，校正tRNAtRNA必须与正常的必须与正常的tRNAtRNA
29、竞争竞争结结合密码子：合密码子：无义无义无义无义突变的校正突变的校正突变的校正突变的校正tRNAtRNA必须与必须与必须与必须与(?)(?)(?)(?)因子因子因子因子竞争识别密码子；竞争识别密码子；错义错义错义错义突变的校正突变的校正tRNAtRNA必须与必须与必须与必须与(?)(?)(?)(?)tRNAtRNA竞争识别密码子。竞争识别密码子。竞争识别密码子。竞争识别密码子。？竞争识别的影响：？竞争识别的影响：影响校正影响校正影响校正影响校正效率效率效率效率（校正效率一般不会超过（校正效率一般不会超过50%50%50%50%）影响基因的影响基因的正确正确正确正确翻译翻译释放因子释放因子正常正
30、常tRNAtRNARNA水平序列一样，但表达的蛋白质不同水平序列一样，但表达的蛋白质不同第37页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course2 蛋白质合成中使用的工具蛋白质合成中使用的工具2.1 mRNA2.2 tRNA2.3 氨酰氨酰tRNA合成酶合成酶核糖体（核糖体（3）第38页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course2.3 氨酰氨酰tRNA合成酶合成酶2.3.1 作用：作用：催化氨基酸与催化氨基酸与tRNAtRNAtRNAtRNA结合，既能识别结合，既能识别tRNAtRNAtRNAtRNA又能识别氨基又能识别氨基酸，
31、对二者都有高度酸，对二者都有高度专一性专一性专一性专一性(影响蛋白质合成的真实性影响蛋白质合成的真实性影响蛋白质合成的真实性影响蛋白质合成的真实性)。2.3.2 如何识别：如何识别：如何识别：如何识别：氨基酸之间的结构非常氨基酸之间的结构非常氨基酸之间的结构非常氨基酸之间的结构非常相似，相似，相似，相似，如何保证氨酰如何保证氨酰如何保证氨酰如何保证氨酰tRNAtRNAtRNAtRNA合成酶合成酶对氨基酸的正确识别，其机制还尚未研究清楚。对氨基酸的正确识别，其机制还尚未研究清楚。第39页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course2 蛋白质合成中使用的工具蛋白质
32、合成中使用的工具2.1 mRNA2.2 tRNA2.3 氨酰氨酰tRNA合成酶合成酶核糖体核糖体第40页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course3.1 核糖体核糖体3.2 核糖体的基本结构核糖体的基本结构3.3 rRNA 3.4 核糖体的三个核糖体的三个tRNA结合位点结合位点3.5 核糖体的生物学功能核糖体的生物学功能3 核糖体核糖体-蛋白质的加工厂蛋白质的加工厂蛋白质的加工厂蛋白质的加工厂第41页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Coursel l 原核生物、真核生物原核生物、真核生物细胞质细胞质及及细胞器中核糖细胞器中
33、核糖体体存在明显差异（存在明显差异（P123 P123 表表4-94-9）。）。l l 核糖体存在于每个进行蛋白质合成的细胞核糖体存在于每个进行蛋白质合成的细胞中。虽然在不同生物内其中。虽然在不同生物内其大小有别大小有别，但，但组织结构组织结构基本相同基本相同，而且执行的，而且执行的功能也完全相同功能也完全相同。3.1 核糖体核糖体第42页，讲稿共123张，创作于星期二/80S/40S/60S 3.2 核糖体的基本结构核糖体的基本结构/40S/60S/80S大亚大亚基基小亚小亚基基大亚基含有大亚基含有肽基转肽基转移酶中心移酶中心，负责肽，负责肽键生成键生成小亚基含有小亚基含有解码中心解码中心，
34、负载，负载氨基酸的氨基酸的tRNAtRNA的在此的在此“解码解码”mRNAmRNA密码子密码子第43页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course3.1 核糖体核糖体3.2 核糖体的基本结构核糖体的基本结构3.3 rRNA 3.4 核糖体的三个核糖体的三个tRNA结合位点结合位点3.5 核糖体的生物学功能核糖体的生物学功能3 核糖体核糖体第44页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course3.3 rRNAl l是核糖体发挥是核糖体发挥是核糖体发挥是核糖体发挥生理功能生理功能的重要元件：的重要元件：肽基转移中心完全是由肽基转移中
35、心完全是由肽基转移中心完全是由肽基转移中心完全是由RNARNARNARNA组成的；组成的；组成的；组成的；负载氨基酸负载氨基酸负载氨基酸负载氨基酸tRNAtRNAtRNAtRNA的反密码子环和的反密码子环和的反密码子环和的反密码子环和mRNAmRNAmRNAmRNA的密码子都是与的密码子都是与的密码子都是与的密码子都是与16S rRNA16S rRNA16S rRNA16S rRNA相相相相互作用，而不是与小亚基核糖体蛋白质相互作用；互作用，而不是与小亚基核糖体蛋白质相互作用；互作用，而不是与小亚基核糖体蛋白质相互作用；互作用，而不是与小亚基核糖体蛋白质相互作用；大多数大多数大多数大多数r-r
36、-r-r-蛋白质位于核糖体蛋白质位于核糖体蛋白质位于核糖体蛋白质位于核糖体周边周边周边周边，核糖体的，核糖体的，核糖体的，核糖体的核心功能域核心功能域核心功能域核心功能域完全或绝完全或绝完全或绝完全或绝大部分由大部分由大部分由大部分由RNARNARNARNA组成。组成。组成。组成。部分部分部分部分r-r-r-r-蛋白质伸入到亚基核心，作用似乎只是蛋白质伸入到亚基核心，作用似乎只是蛋白质伸入到亚基核心，作用似乎只是蛋白质伸入到亚基核心，作用似乎只是稳定稳定稳定稳定rRNArRNArRNArRNA的结构。的结构。的结构。的结构。现代核糖体可能是从完全由现代核糖体可能是从完全由现代核糖体可能是从完全
37、由现代核糖体可能是从完全由RNARNARNARNA组成的原始的蛋白质合成机器进化而组成的原始的蛋白质合成机器进化而组成的原始的蛋白质合成机器进化而组成的原始的蛋白质合成机器进化而来；来；来；来；r-r-r-r-蛋白质加入是为了提升原始蛋白质加入是为了提升原始蛋白质加入是为了提升原始蛋白质加入是为了提升原始RNARNARNARNA机器的功能。机器的功能。机器的功能。机器的功能。第45页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course3.3 rRNAl l各亚基的功能各亚基的功能-原原原原核生物（序列特点核生物（序列特点-自学）：自学）：5S rRNA5S rRNA5
38、S rRNA5S rRNA：通过：通过：通过：通过T T T TC C C C环与环与环与环与tRNAtRNAtRNAtRNA相互识别；相互识别；相互识别；相互识别；通过与通过与通过与通过与23S rRNA23S rRNA23S rRNA23S rRNA中一段序列互补，表明中一段序列互补，表明中一段序列互补，表明中一段序列互补，表明50S50S50S50S核糖体大亚基中两种核糖体大亚基中两种核糖体大亚基中两种核糖体大亚基中两种RNARNARNARNA间存在相互作用。（间存在相互作用。（间存在相互作用。（间存在相互作用。（与与与与50S50S50S50S核糖体大亚基相互作用）核糖体大亚基相互作用
39、）核糖体大亚基相互作用）核糖体大亚基相互作用）23S rRNA23S rRNA23S rRNA23S rRNA：通过与：通过与：通过与：通过与tRNAtRNAtRNAtRNAMetMetMetMet序列互补与序列互补与序列互补与序列互补与tRNAtRNAtRNAtRNAMetMetMetMet结合有关；结合有关；结合有关；结合有关；与与与与5S rRNA5S rRNA5S rRNA5S rRNA中一段序列互补中一段序列互补中一段序列互补中一段序列互补；与核糖体大亚基约有与核糖体大亚基约有与核糖体大亚基约有与核糖体大亚基约有20202020种左右种左右种左右种左右蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质不同程度
40、相结合。不同程度相结合。不同程度相结合。不同程度相结合。16S rRNA16S rRNA16S rRNA16S rRNA：通过与：通过与：通过与：通过与mRNAmRNAmRNAmRNA SD SD SD SD序列互补结合序列互补结合序列互补结合序列互补结合mRNAmRNAmRNAmRNA；通过与通过与通过与通过与23S rRNA23S rRNA23S rRNA23S rRNA中一段序列互补，与中一段序列互补，与中一段序列互补，与中一段序列互补，与50S50S50S50S核糖体大亚基相互作用；核糖体大亚基相互作用；核糖体大亚基相互作用；核糖体大亚基相互作用；与与与与P P P P、A A A A
41、位的位的位的位的tRNAtRNAtRNAtRNA反密码子直接作用。反密码子直接作用。反密码子直接作用。反密码子直接作用。第46页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course3.3 rRNAl l各亚基的功能各亚基的功能-真真核生物（序列特点核生物（序列特点核生物（序列特点核生物（序列特点-自学）：自学）：自学）：自学）：5.8S rRNA5.8S rRNA5.8S rRNA5.8S rRNA：真核生物核糖体大亚基：真核生物核糖体大亚基：真核生物核糖体大亚基：真核生物核糖体大亚基特有特有特有特有的的的的rRNA rRNA rRNA rRNA；同原核生物同原核生物
42、同原核生物同原核生物5S rRNA-5S rRNA-5S rRNA-5S rRNA-识别识别识别识别tRNAtRNAtRNAtRNA。18S rRNA18S rRNA18S rRNA18S rRNA：与原核生物：与原核生物：与原核生物：与原核生物16S rRNA16S rRNA16S rRNA16S rRNA有广泛同源性。有广泛同源性。有广泛同源性。有广泛同源性。在蛋白质合成中起着积极作用，与在蛋白质合成中起着积极作用，与在蛋白质合成中起着积极作用，与在蛋白质合成中起着积极作用，与mRNAmRNAmRNAmRNA、大亚基、大亚基、大亚基、大亚基、P P P P位和位和位和位和E E E E位位
43、位位tRNAtRNAtRNAtRNA反密码子直接作用。反密码子直接作用。反密码子直接作用。反密码子直接作用。28S rRNA28S rRNA28S rRNA28S rRNA：功能尚不清楚。：功能尚不清楚。：功能尚不清楚。：功能尚不清楚。rRNArRNArRNArRNA与与与与tRNAtRNAtRNAtRNA、mRNAmRNAmRNAmRNA之间的相互关系，以及不同之间的相互关系，以及不同之间的相互关系，以及不同之间的相互关系，以及不同rRNArRNArRNArRNA之间的关系，都之间的关系，都之间的关系，都之间的关系，都是建立在序列互补或同源的基础上。是建立在序列互补或同源的基础上。是建立在序
44、列互补或同源的基础上。是建立在序列互补或同源的基础上。第47页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course3.1 核糖体核糖体3.2 核糖体的基本结构核糖体的基本结构3.3 rRNA 3.4 核糖体的三个核糖体的三个tRNA结合位点结合位点3.5 核糖体的生物学功能核糖体的生物学功能3 核糖体核糖体第48页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course3.4 核糖体的三个核糖体的三个tRNA结合位点结合位点n nAA位点：新到来的氨酰位点：新到来的氨酰位点：新到来的氨酰位点：新到来的氨酰-tRNA的结合位点的结合位点n nP P
45、位点：肽酰位点：肽酰位点：肽酰位点：肽酰-tRNA的的的的结合位点结合位点结合位点结合位点n nE E位点：去氨酰位点：去氨酰-tRNA脱落的位点脱落的位点n ntRNAtRNA移动顺序：移动顺序：移动顺序：移动顺序：AA位位位位P位位位位E E位位位位第49页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course3.5 核糖体的生物学功能核糖体的生物学功能 第50页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course mRNA结合部位；结合部位；结合部位；结合部位；结合结合结合结合/接受氨酰接受氨酰-tRNA-tRNA部位（部位（部位（部位（
46、A位）；位）；位）；位）；结合结合结合结合/接受肽酰接受肽酰-tRNA部位（部位（P位）；位）；位）；位）；空载空载空载空载tRNAtRNA移出部位（移出部位（E位）；位）；位）；位）；肽基转移部位及形成肽键的部位；肽基转移部位及形成肽键的部位；此外，还有用于起始和延伸的此外，还有用于起始和延伸的各种蛋白质因子结合部位。各种蛋白质因子结合部位。各种蛋白质因子结合部位。各种蛋白质因子结合部位。核糖体发挥生物学功能的核糖体发挥生物学功能的 基本部位基本部位/活性中心活性中心第51页，讲稿共123张，创作于星期二本章主要内容本章主要内容1 遗传密码遗传密码2 蛋白质合成中使用的工具蛋白质合成中使用的
47、工具3 核糖体核糖体4 蛋白质合成的生物学机制蛋白质合成的生物学机制5 蛋白质合成的抑制蛋白质合成的抑制6 蛋白质的转运机制蛋白质的转运机制7 蛋白质的降解蛋白质的降解第52页，讲稿共123张，创作于星期二4 蛋白质合成的生物学机制蛋白质合成的生物学机制 4.1 氨基酸活化氨基酸活化 4.2 基本过程基本过程 4.3 蛋白质前体的加工蛋白质前体的加工第53页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course4.1 氨基酸活化氨基酸活化4.1.1 氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶4.1.2 氨基酸的活化氨基酸的活化第54页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular
48、 Biology Course4.1.1 氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶l l 总反应：总反应：总反应：总反应：aminoacyl-tRNA synthetaseaminoacyl-tRNA synthetase AA+tRNA+ATP AA+tRNA+ATP AA-tRNA+AMP+PPil l 实际反应：实际反应：第一步：第一步：第一步：第一步：AA+ATP+E E-AA-AMP+PPi第二步：第二步：E-AA-AMP+tRNA E-AA-AMP+tRNA AA-tRNA AA-tRNA+E+AMP AA:AA:amino acid;amino acid;AA-tRNA:aminoacyl
49、-tRNA E:E:aminoacyl-tRNA synthetase第55页，讲稿共123张，创作于星期二 每一种氨酰每一种氨酰每一种氨酰每一种氨酰-tRNA-tRNA合成酶识别合成酶识别合成酶识别合成酶识别一种一种一种一种氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸和和和和所有所有所有所有能装载该氨能装载该氨能装载该氨能装载该氨基酸的基酸的基酸的基酸的tRNAtRNA。The charging reaction uses ATP同工同工tRNAtRNA第56页，讲稿共123张，创作于星期二Molecular Biology Course4.1.2 氨基酸的活化氨基酸的活化n n氨酰氨酰-tRNA-tRNA合成
50、酶合成酶n n起始氨基酸起始氨基酸n n细菌中细菌中细菌中细菌中，起始氨基酸是，起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸n n真核生物中真核生物中真核生物中真核生物中，起始氨基酸是，起始氨基酸是甲硫氨酸甲硫氨酸 由于甲硫氨酸的特殊性，体内存在两种由于甲硫氨酸的特殊性，体内存在两种tRNAtRNAMet Met Met-Met-tRNAtRNAi iMet-起始肽链合成；起始肽链合成；起始肽链合成；起始肽链合成；Met-Met-tRNAtRNAMet-肽链延肽链延伸中携带伸中携带Met。tRNAtRNAf第57页，讲稿共123张，创作于星期二4 蛋白质合成的生物学机制蛋白质合