(6)--第六章 蛋白质的生物合成.doc

第六章蛋白质的生物合成

第一节mRNA的结构

一、原核生物mRNA的特征

1、半衰期短

2、多顺反子形式

3、无帽子结构，无polyA结构，无修饰碱基

4、AUG作起始密码，有时GUG，UUG

5、存在SD序列（Shine-Dalgarnosequence）

AUG上游的9-13个核苷酸有一段可与核糖体结合的共同序列，一般为AGGAGG，称为SD序列

与核糖体16SrRNA的3端的CCUCCU互补，使结合于30S亚基上的起始tRNA正确定位于mRNA的起始密码子AUG。

二、真核生物mRNA的特征

1、5`加帽

2、3`加polyA结构

3、无SD序列

4、单顺反子形式

5、起始密码子为AUG

AUG上游的-3常为嘌呤A

紧跟AUG的+4常常是G

ANNAUGGN

-4、-2、-1位通常是A或C

先导序列长度对mRNA的翻译活性有影响。

起始AUG与帽子结构之间距离太短（小于12bp），就不能有效地利用这个AUG，就会从下游适当的AUG开始翻译

当距离在17-80bp时，离体翻译效率与距离成正比

第二节遗传密码

一、遗传密码

20种氨基酸vs4种碱基

三联体——密码子

每个密码子代表一个特定的氨基酸

有4x4x4=64种不同的密码子——20种不同的氨基酸

二、遗传密码的破译

1、以均聚物为模板指导多肽的合成

1961年，Nirenberg

以polyU为人工mRNA，进行细胞外蛋白质合成试验，发现新合成的肽链是poly（Phe），从而推断UUU代表Phe

AAA（Lys）；CCC（Pro）；

类似的实验不能证明GGG是何种氨基酸的密码子，因为polyG产生牢固的氢键结合，形成三股螺旋，而不与核糖体结合。

2、以特定序列的共聚物为模板指导多肽的形成

A、以多聚二核苷酸作为模板可合成由2个氨基酸组成的多肽

B、以多聚三核苷酸作为模板可得到由3种AA组成的多肽

三、遗传密码的性质

1、密码的简并性与兼职

简并（degeneracy）：由一种以上密码子编码同一AA

同义密码子（synonymcodon）：对应于同一AA的不同密码子

同义密码子不是随机分布的，其第1、2位核苷酸是相同的，第3位核苷酸的改变并不影响所编码的AA，从而减少了变异对生物的影响

2个密码是兼职的：AUG（Met）、GUG（Val）；都是起始密码

2、密码的普遍与特殊性

体内或体外；病毒、细菌、动物或植物

特殊性

A、支原体中，终止密码UGA编码Trp

B、嗜热四膜虫中，终止密码UAA编码Gln

C、线粒体DNA的密码子具有特殊性

3、密码子与反密码子的相互作用

1966年，Crick提出了摆动假说

认为密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定自由度可以摆动，因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子

四、密码子的使用规律

1、原核生物中大部分以AUG为起始密码子，少数使用GUG；真核生物全部使用AUG为起始密码子

2、终止密码子UAA、UAG和UGA都被使用，有时连用两个密码子，以便更保险地终止肽链合成。

3、在哺乳动物中，对同义密码子的使用差异较大，有的广泛使用，有些则有所偏爱和偏废。

紧随终止密码子的第4个核苷酸不是随机的，而是高度偏颇的，认为翻译终止的信号是四核苷酸终止信号。

哺乳动物：

UAAU：终止活性最大，出现频率最高（56%）

UAAA：终止活性较大，出现频率较高（20%）

UAAG：终止活性中等，出现频率中等（19%）

UAAC：终止活性最小，出现频率最小（5%）

4、在E.coli中，以C、U结尾的同义密码子，若前两个碱基为A、U，则第3位碱基优先使用C，若前两个碱基为C、G，则优先使用U。

UUU和UUC（Phe）；UAU和UAC（Tyr）

AUU和AUC（Ile）；AAU和AAC（Asn）

CCU和CCC（Pro）；CGU和CGC（Arg）

GCU和GCC（Ala）；GGU和GGC（Gly）

5、基因组中富含AT，密码子的三位多为U和；若富含GC，则密码子第三位多用C和G

6、如果反密码子的摇摆碱基是修饰的U，则与A配对的机会多于G；如果摇摆碱基是I，与U、C配对的机会多于A。

7、人和牛线粒体基因在使用同义密码子时，较多使用以A或C结尾的密码子

第三节tRNA

一、tRNA的结构

1、三叶草结构——“五臂四环”

受体臂、TψC臂、反密码子臂、D臂、多余臂

T环，反密码子环、D环、多余环

2、倒L型的三级结构

二、tRNA的功能

专一性识别氨基酸，形成氨基酰-tRNA。

识别氨基酸密码子

三、氨基酸的活化

1、氨基酸接受ATP，形成氨基酰AMP

AA+ATP——AA-AMP+Ppi

2、氨基酰AMP和tRNA形成AA-tRNA

AA-AMP+tRNA——AA-tRNA+AMP

AA+ATP