生物信息传递下翻译.ppt
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1、关于生物信息的传递下翻译第一张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月 翻译:指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始,按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则,依次合成一条多肽链的过程。蛋白质合成的场所是蛋白质合成的模板是模板与氨基酸之间的接合体是蛋白质合成的原料是核糖体mRNAtRNA20种氨基酸第二张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月 遗传密码三联子 tRNAtRNA的结构、功能与种类的结构、功能与种类 核糖体的结构与功能核糖体的结构与功能 蛋白质合成的过程蛋白质合成的过程 蛋白质的运转机制蛋白质的运转机制Contents第三张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月
2、一、遗传密码三联子(一)三联子密码定义 mRNA链上每三个核甘酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸,这三个核甘酸就称为密码子或三联子密码(triplet coden)。mRNA 5 AUG AGU ACA AAA CCU、3第四张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月(二)三联子密码破译mRNA5AUCGACCUGAGC3420()mRNA5AUCGACCUGAGC342=1620()mRNA5AUCGACCUGAGC343=6420()核甘酸序列氨基酸序列第五张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月(1 1)19541954年年GamowGamow首先对遗传密码进行了探讨;首先对遗
3、传密码进行了探讨;(2 2)19611961年年Crick Crick 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,NirenbergNirenberg以以均聚物、随机共聚物、均聚物、随机共聚物、特定序列的共聚物特定序列的共聚物作模板合成多肽,破译遗传作模板合成多肽,破译遗传密码;密码;(4 4)19641964年年Nirenberg Nirenberg 用用核糖体结合技术核糖体结合技术研究遗研究遗传密码,传密码,直接测出三联体对应的氨基酸直接测出三联体对应的氨基酸;(5 5)到)到19661966年,遗传密码全部破译。年,遗传密码全部破译。遗传密码破
4、译简史遗传密码破译简史第六张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月核糖体结合技术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板三核苷酸为模板 +核糖体核糖体 +20+20 种种AA-tRNAAA-tRNA第七张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月遗传密码字典遗传密码字典第八张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月(三)遗传密码的性质1、连续性翻译由翻译由mRNAmRNA的的55端的起始密码子开始,端的起始密码子开始,一个密码子接下个密码子连续地阅读直到一个密码子接下个密码子连续地阅读直到33终终止密码
5、,密码间既止密码,密码间既无间断也无重叠,无间断也无重叠,即起始密码即起始密码子决定了所有后续密码子的位置,说明三联子决定了所有后续密码子的位置,说明三联子密码是连续的。子密码是连续的。第九张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失,可能导致框移突变(frameshiftmutation)。第十张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列,各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链,称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)。第十一张,PPT共一百一十七页,
6、创作于2022年6月(三)遗传密码的性质20AA61种密码子?由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并(degeneracy),对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(synonymouscodon)。2、简并性简并性第十二张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月第十三张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月同义密码子一般不是随机分布的,因为其第一、第二位核苷酸往往是相同的,而第三位核苷酸的改变并不一定影响所编码的氨基酸,这种安排减少了变异对生物的影响。第十四张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月编码某一氨基酸的密码子越多,该氨基酸在蛋白质中出现的频率就越高。Arg例
7、外,CG双联子出现的频率较低。第十五张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月(三)遗传密码的性质3、通用性与特殊性蛋白质生物合成的整套密码,无论是在体内还是体外,也无论是对病毒、细菌、动物还是植物而言都是通用的。遗传密码子的通用性有助于我们研究生物的进化,在遗传工程中也得到充分运用。已发现少数例外,如支原体、动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。P114第十六张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月生物密码子线粒体DNA编码的氨基酸核DNA编码的氨基酸所有UGA色氨酸终止子酵母CUA苏氨酸亮氨酸果蝇AGA丝氨酸精氨酸哺乳类AGA/G终止子精氨酸哺乳类AUA甲硫氨酸异亮氨酸线粒体与核D
8、NA密码子使用情况的比较第十七张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月(三)遗传密码的性质4、摆动性转转运运氨氨基基酸酸的的tRNA上上的的反反密密码码子子需需要要通通过过碱碱基基互互补补与与mRNA上上的的遗遗传传密密码码子子反反向向配配对对结结合合,在在密密码码子子与与反反密密码码子子的的配配对对中中,前前两两对对严严格格遵遵守守碱碱基基配配对对原原则则,第第三三对对碱碱基基有有一一定定的的自自由由度度,可可以以“摆摆动动”,这这种种现现象象称称为为密密码码子子的摆动性。的摆动性。第十八张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月U摆动配对摆动配对第十九张,PPT共一百一十七页,创
9、作于2022年6月I:次黄嘌呤次黄嘌呤第二十张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG第二十一张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月1、由FrancisCrick提出的密码子与反密码子配对的摆动假说是指()A反密码子的5端碱基允许互补碱基有摆动B反密码子的3端碱基允许互补碱基有摆动C密码子的3端碱基允许互补碱基有摆动D密码子的5端碱基允许互补碱基有摆动2、反密码子中哪个碱基对参与了密码子的简并性(摇摆)?()A.第一个B.第二个C.第三个
10、D.第一个与第三个3、反密码子IGC可以识别的密码子是()A.GCGB.GCAC.ACGD.ICG第二十二张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月4、与tRNA中的反义密码子为GCU反向配对的mRNA中的密码子是()A.UGAB.CGAC.AGUD.AGIB.5、()的密码子可以作为起始密码子.C.酪氨酸B.甲硫氨酸C.色氨酸D.苏氨酸D.6、只有一个密码子的氨基酸是()E.亮氨酸和丝氨酸B.色氨酸和苏氨酸C.甲硫氨酸和色氨酸D.甘氨酸和色氨酸D.7、终止密码子包括()()()第二十三张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月 遗传密码三联子 tRNAtRNA的结构、功能与种类的结构
11、、功能与种类 核糖体的结构与功能核糖体的结构与功能 蛋白质合成的过程蛋白质合成的过程 蛋白质的运转机制蛋白质的运转机制Contents第二十四张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月二、tRNA的结构、功能与种类(一)tRNA的结构 1、二级结构:三叶草形P116第二十五张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月第二十六张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月二、tRNA的结构、功能与种类(一)tRNA的结构 2、三级结构:“L”形 P117氢键第二十七张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月第二十八张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月第二十九张,PPT共一百一
12、十七页,创作于2022年6月(二)tRNA的功能1、解读mRNA的遗传信息2、运输的工具,运载氨基酸tRNA有两个关键部位:3端CCA:接受氨基酸,形成氨酰-tRNA。与mRNA结合部位反密码子部位第三十张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月tRNA is an adaptor第三十一张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月35ICCA-OH53CCA-OHG G CC C GtRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别,把所带氨基酸放到肽链的一定位置。第三十二张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月tRNA特异性特异性只取决于只取决于反密码子反密码子,与携带的氨
13、基酸无关与携带的氨基酸无关 P119第三十三张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月1、起始tRNA和延伸tRNA(三)tRNA的种类能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA,其他tRNA统称为延伸tRNA(P119)。第三十四张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月P119:真核生物:起始密码子AUG 所编码的氨基酸是Met,起始AA-tRNA为Met-tRNAMet。原核生物:起始密码子AUG 所编码的氨基酸并不是 甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸(fMet),起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet第三十五张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月
14、2、同工tRNA(三)tRNA的种类 代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码,又要有某种结构上的共同性,能被相同的氨基酰-tRNA合成酶识别(P119)。第三十六张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月3、校正tRNA(三)tRNA的种类第三十七张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月 无义突变:在蛋白质的结构基因中,一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子(UAG、UGA、UAA),使蛋白质合成提前终止,合成无功能的或无意义的多肽,这种突变就称为无义突变。错义突变:由于结构基因中某个核甘酸的变化使
15、一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子,这种基因突变叫错义突变。GGA(甘氨酸)AGA(精氨酸)第三十八张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月校正tRNA在进行校正过程中必须与正常的tRNA竞争结合密码子一般校正效率不会超过50%第三十九张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月(四)氨酰tRNA合成酶氨酰氨酰tRNA合成酶是一类催化氨基酸与合成酶是一类催化氨基酸与tRNA结结合的特异性酶,其反应式如下:合的特异性酶,其反应式如下:AA+tRNA+ATP AA-tRNA+AMP+PPi 分两步进行:(分两步进行:(P120)蛋白质合成的真实性主要取决于蛋白质合成的真实性主要取决
16、于tRNA能否把正确能否把正确的的AA放到新生多肽链的正确位置上,而这主要取放到新生多肽链的正确位置上,而这主要取决于决于AA-tRNA合成酶合成酶是否能使是否能使AA与其对应的与其对应的tRNA相结合。相结合。酶对酶对AA和和tRNA都具有都具有高度的专一性高度的专一性。第四十张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月 遗传密码三联子 tRNAtRNA的结构、功能与种类的结构、功能与种类 核糖体的结构与功能核糖体的结构与功能 蛋白质合成的过程蛋白质合成的过程 蛋白质的运转机制蛋白质的运转机制Contents第四十一张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月三、核糖体的结构与功能(一)
17、核糖体的结构P121:几十种蛋白质+几种rRNA第四十二张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月/80S/40S/60S第四十三张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月Size comparisons show that the ribosome is large enough to bind tRNAs and mRNA.第四十四张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月Ribosomes are large ribonucleoprotein particles that contain more RNA than protein and dissociate into l
18、arge and small subunits.第四十五张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月 细胞器核糖体:细胞器核糖体:与胞质中的存在明显差异,与胞质中的存在明显差异,并具不同形式。有时与细菌核糖体大小相当并具不同形式。有时与细菌核糖体大小相当(70%rRNA70%rRNA),),有时仅有时仅60 S60 S(30%rRNA 30%rRNA)核糖体存在于每个进行蛋白质合成的细胞中。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虽然在不同生物内其大小有别大小有别,但,但组织结构基本组织结构基本相同相同,而且执行的,而且执行的功能也完全相同功能也完全相同。NOTE:第四十六
19、张,PPT共一百一十七页,创作于2022年6月表14-7原核和真核生物核糖体的组成及功能P123-126核糖体亚基rRNAs蛋白RNA的特异顺序和功能细菌70S50S23S=2904b31种(L1-L31)含CGAAC和GTCG互补2.5106D5S=120b66%RNA30S16S=1542b21种(S1-S21)16SRNA(CCUCCU)和S-D 顺序(AGGAGG)互补哺乳动物80S60S28S=4718b49种有GAUC和tRNAfMat的TCG互补4.2106D5S=120b60%RNA5.8S=160b40S18S=1874b33种和Capm7G结合第四十七张,PPT共一百一十七
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