第四章_蛋白质合成预案.ppt

Molecular biology course 第四章 生物信息的传递(下) ------从mRNA到蛋白质 4.1 遗传密码---三联子 4.2 蛋白质生物合成体系 4.3 蛋白质合成的生物学机制 4.4 蛋白质运转机制 (2)无细胞蛋白合成系统 无细胞（或体外）蛋白合成系统：包括蛋白合成的全部必须的细胞成分，但却完全缺少内源mRNA，利用人工合成的RNA分子作为信息转译。 无细胞体系中Mg2+浓度很高，人工合成的多聚核苷酸不需起始密码子就能指导多肽的生物合成，读码起始是随机的。 然而，在生理Mg2+条件下，无起始密码子的多核苷酸不能被用作多肽合成的模板。 (1). 以均聚物、随机共聚物和特定序列的共聚物为模板指导多肽的合成 制备大肠杆菌的无细胞合成体系 在含DNA、mRNA、tRNA、核糖体、AA-tRNA合成酶及其他酶类的抽提物中加入DNase，降解体系中的DNA，耗尽mRNA时，体系中的蛋白质合成即停止，当补充外源mRNA或人工合成的各种均聚物或共聚物作为模板以及ATP、GTP、氨基酸等成分时又能合成新的肽链，新生肽链的氨基酸顺序由外加的模板所决定。 因此，分析比较加入的模板和合成的肽链即可推知编码某些氨基酸的密码。 将两种以上的核苷酸随机地渗入来合成RNA分子，在无细胞系统中以这种比例合成的mRNA产生的氨基酸的比例也应是相应的，在无细胞蛋白合成体系中计算各种氨基酸的得出率，可以推测出密码子的组成，从而估计氨基酸密码子。 以U. G为例，渗入比例为U(76%)和G(24%)，那么由此随机共聚产生的各种三联体的几率和氨基酸的渗入情况如下： 2. 核糖体结合技术 1964年Nirenberg又采用三联体结合实验 (1) tRNA和氨基酸及三联体的结合是特异的； (2) 上述结合的复合体大分子是不能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而tRNA-氨基酸的复合体是可以通过的。 ? 这个方法是以人工合成的三核苷酸如UUU、UCU、UGU等为模板，在含核糖体、AA-tRNA的适当离子强度的反应液中保温，然后使反应液通过硝酸纤维素滤膜。 发现，游离的AA-tRNA因相对分子质量小能自由通过滤膜，加入三核苷酸模板可以促使其对应的AA-tRNA结合到核糖体上，体积超过膜上的微孔而被滞留，这样就能把已结合到核糖体上的AA-tRNA与未结合的AA-tRNA分开。 ? 若用20种AA-tRNA做20组同样的实验，每组都含20种AA-tRNA和各种三核苷酸，但只有一种氨基酸用14C标记，看哪一种AA-tRNA被留在滤膜上，进一步分析这一组的模板是哪个三核苷酸，从模板三核苷酸与氨基酸的关系可测知该氨基酸的密码子。 一个tRNA究竟能识别多少个密码子是由反密码子的第一位碱基的性质决定的，反密码子第一位为A或C时只能识别1种密码子，为G或U时可以识别2种密码子，为I时可识别3种密码子。如果有几个密码子同时编码一个氨基酸，凡是第一、二位碱基不同的密码子都对应于各自独立的tRNA。 同义密码子一般都不是随机分布的，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。一般说来，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也越高。 4.1.2 遗传密码的性质 4.1.2.2 密码的普遍性与特殊性 密码的普遍性密码的特殊性 线粒体与核DNA密码子使用情况的比较 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 4.1.2 遗传密码的性质 4.1.2.3 密码子与反密码子的相互作用 在蛋白质生物合成过程中，tRNA的反密码子在核糖体内是通过碱基的反向配对与mRNA上的密码子相互作用的。 1966年，Crick根据立体化学原理提出摆动假说（wobble hypothesis）。 摆动性(wobble): 　　密码子与反密码子配对出现不严格遵守常见的碱基配对规律的情况，第三对碱基有一定的自由度，称为摆动配对。 摆动性(wobble) 　 * * DNA RNA protein translation transcription Reverse transcription 翻译(translation):包含在mRNA分子中以核苷酸顺序形式排列的遗传密码，转变成蛋白质多肽链中氨基酸排列顺序的生化过程，也称蛋白质合成。 第四章 生物信息的