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第32章 遗传密码.ppt

第32章 遗传密码

小猴o0
2011-07-02 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第32章 遗传密码ppt》,可适用于高等教育领域

第三十七章遗传密码和蛋白质的生物合成第三十七章遗传密码和蛋白质的生物合成一、DNA是遗传信息的携带者一、DNA是遗传信息的携带者(一)细胞含有恒定量的DNADNA含量不受外界环境、营养条件和细胞本身代谢状态的影响DNA含量与生物机体的复杂性有关C值矛盾(重复序列、染色体外基因、细胞器基因)(二)DNA是细菌的转化因子二、遗传密码的破译种碱基如何对应种基本氨基酸?个碱基对应一种AA个碱基对应一种AA个碱基对应一种AA密码子为三联体插入缺失核苷酸的突变体实验证明:三联体密码的正确性非重叠性连续性(无标点符号)Nirenberg均聚核苷酸实验PolyU指导Phe的合成PolyC指导Pro的合成PolyA指导Lys的合成PolyG易形成多股螺旋高浓度的Mg使密码子的阅读起点为任意种核苷酸的共聚物为模板PolyUG:UUUUUGUGUGUUGUGGGUUGGGGG八种不同的三联体可根据底物的比例计算:三联体出现的频率(标记AA掺入频率)可确定种AA密码子组成但排列顺序未知核糖体结合技术直接测定三联体对应的AA人工合成三核苷酸取代mRNA↓无GTP时不能合成Pr三联体及对应的氨酰tRNA结合于核糖体↓反应混合物通过硝酸纤维素膜留在膜上利用化学合成和酶促合成法的结合……UGUGUGUGUGUGUGU…………UGUGUGUGUGUGUGU…………UGUGUGUGUGUGUGU…………UGUGUGUGUGUGUGU……UGU:CysGUG:Val聚二核苷酸…UUCUUCUUCUUCUUCUUC…PhePhePhePhePhePhe…UUCUUCUUCUUCUUCUUC…SerSerSerSerSer…UUCUUCUUCUUCUUCUUC…LeuLeuLeuLeuLeu聚三核苷酸…UUACUUACUUACUUAC…LeuLeuThrTyrUUA和CUU:LeuACU:ThrUAC:Tyr聚四核苷酸三、遗传密码的基本特性()简并性(degeneracy)一种AA有个或以上的密码子同义密码子对应于同一种AA的不同密码子Met和Trp仅一个密码子简并性的生物意义在于减少有害突变个密码子个有意义、个无意义突变使肽链合成提前终止的概率大大提高三个终止密码子:UAA、UAG、UGA碱基的改变仍有可能编码原来的AA()变偶性(wobble)I:A、U、C“三配二”反密码子第位与密码子第位的任意种碱基配对。()密码通用性和变异性生物界有共用的一套遗传密码线粒体DNA具有独特的编码方式tRNA识别两个或四个密码子个:密码子第三位为AG、CU个:密码子第三位为AUCG线粒体中Met具有个密码子?特定生物细胞基因组密码出现变异UGA:TrpUAAUAG:Gln密码子含义的变化大肠杆菌中GUG(Val)和UUG(Leu)作为起始密码子翻译过程掺入修饰AA第个氨基酸硒代半胱氨酸(大肠杆菌中)一类低丰度的丝氨酸tRNA识别ORF中的UGA丝氨酸tRNA携带Ser后↓经酶催化生成硒代半胱氨酸↓识别特定的二级结构(∽插入序列)↓将∽掺入蛋白质()密码的防错系统密码子第位决定AA的极性U:非极性、疏水和支链的AAC:非极性或不带电荷的极性侧链AG:亲水性ACAG第位可以为任意碱基:具有可解离极性侧链的碱性AA(AGN:酸性亲水侧链AA)密码子第位决定简并性密码子中一个碱基的置换导致:编码相同的AA理化性质接近的AA四、蛋白质的生物合成合成场所:核糖体原料:AA、tRNA、mRNA、rRNA其他蛋白因子、ATP、GTP粗面内质网(一)蛋白质合成的分子基础、模板是mRNA含有密码子阅读方向’到’起始密码和终止密码’端:真核生物有PolyA尾巴’端:决定起始密码的选择原核生物mRNA’端的SD序列识别SrRNA核糖体结合位点序列真核生物’端有核糖体进入部位帽子结构帮助识别向’扫描至AUG、tRNA转运活化的AA到模板上每种AA都至少有一种tRNA负责转运书写方式:tRNAPhe、tRNASer通常一种AA具有几种tRNASeemovietRNA分子具有:’CCAOH氨基酸接受位点识别氨酰tRNA合成酶位点核糖体识别位点反密码子位点Cys*半胱氨酰tRNA合成酶tRNACys半胱氨酰*tRNACys↓↓丙氨酰*tRNACys↓Ala插入蛋白中Cys的位置形成氨酰tRNA后去向由tRNA决定、核糖体是蛋白质合成的工厂(二)蛋白质合成的步骤、氨酰tRNA的生成氨酰tRNA合成酶氨酰AMP形成’形式的酯氨酰基团在’’间交换形成’形式的酯形成’形式的酯、氨酰tRNA合成酶识别:AA、tRNA、ATPⅠ型和Ⅱ型酶、氨酰tRNA合成酶的校正功能水解非正确组合的AA和tRNA异亮氨酰–tRNAIle缬氨酰–tRNAVal缬氨酰–tRNAIle则被水解:缬氨酸tRNAIle、一个特殊的tRNA启动蛋白的合成翻译起始于Met的参与tRNAMet:携带Met掺入蛋白内部tRNAiMet:起始Met掺入由同一种tRNA合成酶合成起始因子识别tRNAiMet延伸因子识别tRNAMet原核生物中的甲酰MetfMettRNAiMet、翻译起始于mRNA与核糖体的结合原核生物借助SD序列、蛋白因子帮助合成的起始原核生物(大肠杆菌)三个起始因子(initiationfactor)IF、IF、IF真核生物①IF、IF与S小亚基结合IF防止S亚基与S亚基过早结合mRNA与小亚基结合②fMet–tRNAiMet进入③S大亚基的结合A:aminoacylsiteP:peptidesiteE:exitsite(大部分在大亚基上)、蛋白合成的延伸(elongation)延伸因子EFTuEFTs真核:EF①进位②转肽:肽酰转移酶(核糖体参与催化)③移位:EFG(EF)、翻译的终止(terminate)没有识别终止密码子的tRNA释放因子核糖体释放因子肽酰转移酶活性变为酯酶活性RF:UAAUAGRF:UGARF:刺激活性多核糖体(polysome)多核糖体(polysome)多核糖体与核糖体循环多核糖体与核糖体循环合成完毕的肽链核糖体循环、蛋白质合成的抑制剂、蛋白质合成的抑制剂抗菌素(antibiotics)毒素抗代谢物干扰素()抗菌素()抗菌素链霉素、卡那霉素、新霉素主要抑制G菌Pr合成三个阶段:①起始复合物形成使氨基酰tRNA从复合物脱落②肽链延伸阶段使氨基酰tRNA与mRNA错配③终止阶段阻碍终止因子与核蛋白体结合已合成的多肽链无法释放抑制S核糖体的解离四环素(土霉素、金霉素)①作用于细菌S小亚基抑制起始复合物形成②抑制氨酰tRNA进入核糖体A位阻滞肽链延伸③影响终止因子与核糖体的结合四环素类抗生素对真核细胞核糖体也有抑制但不能通过真核生物细胞膜对S核糖体的敏感性更高氯霉素广谱抗生素①与核糖体A位紧密结合阻碍氨基酰tRNA进入②抑制肽酰转移酶活性肽链延伸受到影响S大亚基蛋白组分()毒素()毒素白喉霉素共价修饰使EF失活一条多肽单链个二硫键个结构域β结构域与细胞表面受体结合→毒素蛋白水解断裂二硫键还原产生A、B两片段:B协助A通过细胞膜A为蛋白修饰酶催化蛋白发生ADP核糖基化()抗代谢物()抗代谢物结构与天然代谢物相似竞争性抑制代谢中酶反应嘌呤霉素结构与TyrtRNATyr相似进入核糖体A位连于肽链的C端形成肽酰嘌呤霉素容易脱落肽链合成提前终止嘌呤霉素对原真核生物翻译过程均有干扰用于肿瘤治疗()干扰素(interferonIFN)()干扰素(interferonIFN)病毒感染的宿主细胞产生白细胞(α)、成纤维~(β)、免疫~(γ)干扰素结合于细胞膜活化抗病毒蛋白基因诱导产生:蛋白激酶使eIF磷酸化失活’’腺嘌呤寡聚核苷酸合成酶’’A激活磷酸二酯酶水解mRNA真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段 原核 真核功能   IF   IF  eIF参与起始复合物的形成    IF  eIF、eIFC起始     CBPI与mRNA帽子结合       eIFABF参与寻找第一个AUG       eIF协助eIF、eIF、eIFC的释放       eIF协助S亚基从无活性的核糖体上解离   EFTu eEF协助氨酰tRNA进入核糖体延长 EFTs eEF帮助EFTu、eEF周转   EFG eEF移位因子   RF终止 eRF释放完整的肽链   RF五、蛋白质的运输及翻译后修饰真核生物多肽链的合成(自学)真核生物多肽链的合成(自学)、真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂、起始氨基酸为Met不是fMet、肽链合成的起始:由S核糖体亚基首先识别mRNA的’端帽子然后沿mRNA移动寻找AUG、起始因子有种但只有种延长因子和种终止因子、真核细胞中线粒体、叶绿体的核糖体大小、组成及蛋白质合成过程都类似于原核细胞。肽链的折叠肽链的折叠肽链折叠是指从多肽链的氨基酸序列形成具有正确三维空间结构的蛋白质的过程。体内多肽链的折叠目前认为至少有两类蛋白质参与称为助折叠蛋白:()酶:蛋白质二硫键异构酶(PDI)()分子伴侣Lasky于年首先提出分子伴侣(mulecularchaperone)的概念这是一类在细胞内能帮助新生肽链正确折叠与装配组装成为成熟蛋白质但其本身并不构成被介导的蛋白质组成部分的一类蛋白因子在原核生物和真核生物中广泛存在。蛋白质的加工修饰蛋白质的加工修饰、肽链末端的修饰:N端fMet或Met的切除、信号序列的切除、二硫键的形成、部分肽段的切除、个别氨基酸的修饰、糖基侧链的添加、辅基的加入实例:胰岛素原的加工胰岛素原的加工胰岛素原的加工切除C肽后形成成熟的胰岛素分子切除信号肽后折叠成稳定构象的胰岛素原多核糖体多核糖体第一个编码区第一个编码区第二个编码区第二个编码区终止起始终止起始mRNAmRNA´´´´蛋白质定位蛋白质定位、分泌蛋白●信号肽假说简图●分泌蛋白质的合成和胞吐作用、线粒体与叶绿体蛋白●蛋白质向线粒体的定位机制信号肽假说简图信号肽假说简图ˊˊSRP循环mRNA内质网膜内质网腔信号肽酶信号肽一些真核细胞多肽链上N端的信号肽的结构一些真核细胞多肽链上N端的信号肽的结构分泌蛋白质的合成和胞吐作用分泌蛋白质的合成和胞吐作用内质网高尔基体泡泡泡融入质膜核糖体芽泡

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