蛋白质生物合成 (5)课件.ppt
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1、关于蛋白质生物合成关于蛋白质生物合成 (5)(5)现在学习的是第1页,共40页 一、一、mRNAmRNA与遗传密码与遗传密码 二、二、rRNArRNA与核糖体与核糖体 三、三、tRNAtRNA 四、蛋白质的生物合成四、蛋白质的生物合成 五、真核生物与原核生物蛋白质合成的差异五、真核生物与原核生物蛋白质合成的差异现在学习的是第2页,共40页教学基本要求教学基本要求 1.1.什么是遗传密码?遗传密码有哪些重要特点?什么是遗传密码?遗传密码有哪些重要特点?2.2.蛋白质的合成过程主要涉及哪些重要的核酸及蛋蛋白质的合成过程主要涉及哪些重要的核酸及蛋白质,这些核酸或蛋白质的主要功能是什么?白质,这些核酸
2、或蛋白质的主要功能是什么?3.3.蛋白质的生物合成分为哪几个阶段?每个阶段的蛋白质的生物合成分为哪几个阶段?每个阶段的主要内容是什么?主要内容是什么?4.4.什么是蛋白质的合成后加工?主要有哪些重要作什么是蛋白质的合成后加工?主要有哪些重要作用?用?5.5.在蛋白质的合成过程中,主要是通过何种方式将在蛋白质的合成过程中,主要是通过何种方式将mRNAmRNA的核苷酸顺序解读为蛋白质中的氨基酸顺序的?的核苷酸顺序解读为蛋白质中的氨基酸顺序的?6.6.密码子、兼并密码、翻译等概念的意义?密码子、兼并密码、翻译等概念的意义?现在学习的是第3页,共40页中心法则指出,遗传信息的表达最终是合成出具有特定中
3、心法则指出,遗传信息的表达最终是合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质,这种以氨基酸顺序的蛋白质,这种以mRNA上所携带的遗传上所携带的遗传信息信息,到多肽链上所携带的遗传信息的传递,就好象以到多肽链上所携带的遗传信息的传递,就好象以一种语言翻译成另一种语言时的情形相似,所以称以一种语言翻译成另一种语言时的情形相似,所以称以mRNA为模板的蛋白质合成过程为翻译为模板的蛋白质合成过程为翻译(translation)。翻译过程十分复杂,需要翻译过程十分复杂,需要mRNA、tRNA、rRNA和和多种蛋白因子参与。在此过程中多种蛋白因子参与。在此过程中mRNA为合成的模板,为合成的模板,tRNA为运输氨基酸
4、工具,为运输氨基酸工具,rRNA和蛋白质构成核糖体,和蛋白质构成核糖体,是合成蛋白质的场所,蛋白质合成的方向为是合成蛋白质的场所,蛋白质合成的方向为NC端。端。现在学习的是第4页,共40页基因有两种功能,一个复制的功能,一个表达的功能。通基因有两种功能,一个复制的功能,一个表达的功能。通过复制,亲代的遗传信息可以传递到子代,使子代获得和过复制,亲代的遗传信息可以传递到子代,使子代获得和亲代完全相同的遗传信息,而传到子代的遗传信息只有通亲代完全相同的遗传信息,而传到子代的遗传信息只有通过基因的表达,才有可能使子代获得和亲代相同的遗传性过基因的表达,才有可能使子代获得和亲代相同的遗传性状。状。蛋白
5、质的生物合成是一个非常精细的过程,是从蛋白质的生物合成是一个非常精细的过程,是从mRNAmRNA的核苷酸语言(核苷酸顺序)到蛋白质中的氨基酸语言的核苷酸语言(核苷酸顺序)到蛋白质中的氨基酸语言(氨基酸顺序)的一种转换过程。该过程涉及(氨基酸顺序)的一种转换过程。该过程涉及mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA三种三种RNARNA分子及许多蛋白质因子的共同作用。分子及许多蛋白质因子的共同作用。现在学习的是第5页,共40页图图10-1 10-1 遗传信息表达示意图遗传信息表达示意图现在学习的是第6页,共40页一、一、mRNAmRNA与遗传密码与遗传密码 (一)遗传密码的概念(一)遗传
6、密码的概念 现现代代研研究究结结果果表表明明,绝绝大大多多数数生生物物体体内内控控制制蛋蛋白白质质合合成成的的遗遗传传信信息息最最终终存存储储在在DNADNA分分子子中中,但但DNADNA不不能能直直接接控控制制蛋蛋白白质质的的生生物物合合成成的的,而而是是需需要要先先将将DNADNA中中的的遗遗传传信信息息根根据据需需要要转转录录形形成成一一定定种种类类的的mRNA mRNA 然然后后再再由由mRNAmRNA去去直直接接控控制制蛋蛋白白质质的的生生物物合合成成。mRNAmRNA分分子子上上特特定定的的核核苷苷酸酸顺顺序就是蛋白质合成所需全部信息的直接来源。序就是蛋白质合成所需全部信息的直接来
7、源。通通常常人人们们将将mRNAmRNA上上核核苷苷酸酸顺顺序序与与蛋蛋白白质质中中氨氨基基酸酸顺顺序序的的对对应应关关系系称称为为遗遗传传密密码码(genetic genetic codecode),mRNAmRNA分分子子中中顺顺序序相相连连的的三三个个核核苷苷酸酸可可以以代代表表一一个个特特定定的的AAAA或或其其它它的的含含义义称称密密码码子子(codoncodon)或或三三联联体体密密码码(triplet triplet codon)codon)。现在学习的是第7页,共40页遗传密码表遗传密码表表表10-110-1现在学习的是第8页,共40页三联体密码的破译三联体密码的破译三联体密码
8、的破译三联体密码的破译2、以随机共聚合指导多肽的合成例:以随机共聚物例:以随机共聚物A、C为模板,任意排列可为模板,任意排列可 出现出现8种三体,获得六种氨基酸组成的多肽。种三体,获得六种氨基酸组成的多肽。1、以均聚物为模板指导多肽的合成以均聚物为模板指导多肽的合成3、以特定的共聚物为模板指导多肽的合成以特定的共聚物为模板指导多肽的合成4、核糖体结合技术核糖体结合技术现在学习的是第9页,共40页以均聚物为模板指导多肽的合成以均聚物为模板指导多肽的合成PolyU为模板,产生的多肽链为为模板,产生的多肽链为PolyphePolyA为模板,产生的多肽链为为模板,产生的多肽链为PolylysPolyC
9、为模板,产生的多肽链为为模板,产生的多肽链为Polypro现在学习的是第10页,共40页以特定的共聚物为模板指导多肽的合成以特定的共聚物为模板指导多肽的合成以特定的共聚物为模板指导多肽的合成以特定的共聚物为模板指导多肽的合成(1)以以多多聚聚二二核核苷苷酸酸作作模模板板可可合合成成由由2个个氨氨基基酸酸组组成成的的多多肽肽 、PolyUG的的模模板板,合合成成产产物物为为Lys和和Val。(2)以多聚三核苷酸作为模板,可得三种氨以多聚三核苷酸作为模板,可得三种氨 基酸组成的多肽。基酸组成的多肽。现在学习的是第11页,共40页核糖体结合技术核糖体结合技术核糖体结合技术核糖体结合技术技术要点:保温
10、 硝酸纤维滤膜过滤分析留在滤膜上的核糖体核糖体-AAtRNA 确定与核糖体结合的AA以人工合成的以人工合成的三核苷酸为模板三核苷酸为模板三核苷酸为模板三核苷酸为模板+核糖体核糖体核糖体核糖体+AA-tRNA现在学习的是第12页,共40页 (二)遗传密码的特性(二)遗传密码的特性 表中所列遗传密码可以发现具有以下几方面的重要特性表中所列遗传密码可以发现具有以下几方面的重要特性(遗传密码表)。(遗传密码表)。1.1.阅读的方向是阅读的方向是5353。2.2.无逗点性无逗点性 mRNAmRNA分子上分子上codoncodon间是没有标点符号的,即蛋间是没有标点符号的,即蛋白质的翻译过程中是从特定的位
11、置开始依次分成一个个密码子白质的翻译过程中是从特定的位置开始依次分成一个个密码子单位进行的,直至结束。同一个单位进行的,直至结束。同一个mRNAmRNA分子(相同的碱基排列顺序)分子(相同的碱基排列顺序),起读的位置不同,含义亦有所不同。,起读的位置不同,含义亦有所不同。5-5-CAUCAUCAUCAU 3CAUCAUCAUCAU 3 CAU Poly His CAU Poly His AUC Poly IIe AUC Poly IIe UCAPoly Ser UCAPoly Ser现在学习的是第13页,共40页 3.3.简并性或兼并性简并性或兼并性 在蛋白质合成中存在的有几种在蛋白质合成中存
12、在的有几种密码子均可以为同一种密码子均可以为同一种AAAA编码的现象。能够为同一种氨编码的现象。能够为同一种氨基酸编码的密码子统称简并密码(同义密码)。不同简基酸编码的密码子统称简并密码(同义密码)。不同简并密码之间的区别主要是体现在第三位碱基种类上。并密码之间的区别主要是体现在第三位碱基种类上。密码子与反密码子的反向补配对时,第三位核苷酸与反密码子相密码子与反密码子的反向补配对时,第三位核苷酸与反密码子相应位置上的碱基配对关系不太严格,可以在一定的范围内变动如应位置上的碱基配对关系不太严格,可以在一定的范围内变动如A A和和G G,C C和和U U,这种现象称为这种现象称为碱基配对的变偶性(
13、摆动性)碱基配对的变偶性(摆动性)。X YX YAGCU或现在学习的是第14页,共40页 另外,在某些反密码中常有另外,在某些反密码中常有I I(次黄嘌呤核苷酸)的存次黄嘌呤核苷酸)的存在,这种核苷酸可以和在,这种核苷酸可以和U U、C C、或或A A三个碱基进行配对。三个碱基进行配对。图图10-2 10-2 密码子与反密码子的反向互补识别密码子与反密码子的反向互补识别现在学习的是第15页,共40页 4.4.专门的起始密码和终止密码专门的起始密码和终止密码 蛋白质的合成有专蛋白质的合成有专门的起始密码和终止密码门的起始密码和终止密码 ,AUGAUG和和GUGGUG是起始密码,是起始密码,UAA
14、UAA、UAGUAG、UGAUGA在蛋白质的合成中没有任何一种氨基酸与其对应,在蛋白质的合成中没有任何一种氨基酸与其对应,起终止作用,是终止密码。起终止作用,是终止密码。5.5.通用性通用性 绝大多数的生物细胞都使用同一套遗传绝大多数的生物细胞都使用同一套遗传密码,同一种密码,同一种mRNAmRNA在不同的生物细胞内可以读出相同的含在不同的生物细胞内可以读出相同的含义,这种现象称为遗传密码的通用性。义,这种现象称为遗传密码的通用性。6.6.线粒体遗传密码线粒体遗传密码 线粒体内的某些遗传密码与常见线粒体内的某些遗传密码与常见的不同功能有所不同。如的不同功能有所不同。如UGAUGA(终止密码)终
15、止密码)色氨酸色氨酸CUACUA(亮氨酸)亮氨酸)苏氨酸苏氨酸AGA/GAGA/G(精氨酸)精氨酸)终止密码终止密码 现在学习的是第16页,共40页原核细胞mRNA的结构特点53顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序插入顺序插入顺序先导区先导区末端顺序末端顺序AGGAGGUAGGAGGUSD区区帽子结构功能帽子结构功能半衰期短半衰期短许多原核生物许多原核生物mRNAmRNA以多顺反子形式存在以多顺反子形式存在AUGAUG作为起始密码;作为起始密码;AUGAUG上游上游7 71212个核苷酸处有一被称为个核苷酸处有一被称为SDSD序列的保守序列的保守区,区,16S rRNA3-16
16、S rRNA3-端反向互补而使端反向互补而使mRNAmRNA与核糖体结合。与核糖体结合。现在学习的是第17页,共40页真核细胞mRNA的结构特点5“帽子帽子”PolyA 3 顺反子顺反子m7G-5ppp-N-3 p帽子结构功能帽子结构功能使使mRNAmRNA免遭核酸酶的破坏免遭核酸酶的破坏使使mRNAmRNA能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋白质白质被蛋白质合成的起始因子所识别,从而促被蛋白质合成的起始因子所识别,从而促进蛋白质的合成。进蛋白质的合成。Poly(A)Poly(A)Poly(A)Poly(A)尾巴的功能尾巴的功能尾巴的功能尾巴的功能是是mRNAmRN
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