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第十三章主宰生命奥秘的分子
核糖體不斷的在mRNA上由5‘端向3’端移動,使原來在P位已不帶胺基酸的tRNA移到E位然後脫離,A位帶有多肽鏈的tRNA相對移轉至P位 核糖體又空出A位,可讓下一個帶胺基酸的tRNA填補 依序將胺基酸接到鏈上,多肽鏈愈來愈長 終止(termination) 多肽鏈合成的過程中,當核糖體遇到mRNA上的終止密碼子時 即停止轉譯工作,隨後多肽鏈會由核糖體釋出 並與tRNA分離,於是多肽鏈形成,同時核糖體的大型與小型次單位與mRNA各自分離 聚核糖體(polyribosome) 核糖體由兩個次單位組成,兩個次單位組合一起構成核糖體後,才能進行蛋白質合成 當核糖體經過起始密碼子開始進行轉譯時 第二個核糖體隨即附在mRNA上,隨後有許多核糖體依序附在同一條mRNA上進行轉譯作用 聚核糖體:這一整串核糖體連同mRNA分子 在電子顯微鏡下可以觀察到聚核糖體的存在 想一想 若一蛋白質由300個胺基酸組成,則其相對應的基因最少有多少個核苷酸? 原核生物(細菌)與真核生物之轉錄及轉譯 原核生物因無核膜和核仁,轉錄及轉譯均在細胞質中完成 製造出來的mRNA不需經過修飾與剪接即可進行轉譯,故可一面轉錄、一面轉譯 真核生物因具有核膜和核仁,mRNA在核內轉錄好 經過修飾及剪接成成熟的mRNA後,才送至細胞質內進行轉譯工作 原核與真核生物的起始密碼子均是AUG 真核生物一條mRNA上只有一個基因,其5端帽即為核糖體附著處 真核生物 當核糖體移動至起始密碼子AUG,即開始進行轉譯 當核糖體移到終止密碼子,即停止轉譯工作 一條mRNA只能做出一種多肽鏈 原核生物 mRNA上有很多基因 每個基因都有供核糖體附著的位置,附在mRNA上不同位置的核糖體,轉譯出來的多肽鏈則不同 一條mRNA可以做出多種多肽鏈 蛋白質的分泌機制 核糖體雖是製造蛋白質的工廠 只有內質網上的核糖體所合成的蛋白質才能分泌到細胞外 訊息假說(signal hypothesis) 德裔美籍生物學家布洛柏爾(Gunter Blobel, 1936~)等人提出: 認為分泌蛋白前端帶有一小片段具有特殊胺基酸序列的訊息胜肽,可帶領此分泌蛋白到其所歸屬的胞器 第三節 基因與蛋白質的合成 分子生物學的中心法則(central dogma) DNA上的基因可經轉錄作用與轉譯作用而合成蛋白質→ DNA分子表現出遺傳性狀的主要過程 DNA→RNA→蛋白質 DNA上的遺傳訊息如何被解讀? 蛋白質如何被合成? 13-3.1 密碼子與胺基酸 細胞無法直接將DNA中的遺傳訊息轉譯成胺基酸,其中必須經過轉錄,由mRNA上的密碼子轉譯成胺基酸。 組成蛋白質中的胺基酸種類有20種 mRNA上的鹼基共有4種 若每兩個鹼基構成一組,則只有16(42)種可能組合,顯然不足以決定20種胺基酸 若三個鹼基構成一組,則可以有64(43)種組合 這一數目足夠用以決定20種胺基酸 密碼子 合成蛋白質時,三個鹼基為一組用以決定一種胺基酸 1960年代 美國的奈倫堡(Marchall Nirenberg, 1927~)與柯拉拿(Har Gobind Khorana, 1922~): 利用試管內人工合成多肽鏈的技術,將密碼子與胺基酸的對應關係全部解讀出來 1968年獲得諾貝爾獎 密碼子共有64種 61種可以決定20種胺基酸 一種胺基酸可由兩種或兩種以上的密碼子所決定 終止密碼子(stop codon) 1種密碼子只能決定1種胺基酸 3種UAA、UGA、UAG:未對應任何1種胺基酸,它們是合成蛋白質時的停止訊號 起始密碼子(start codon) 密碼子AUG兼具雙重功能: 決定甲硫胺酸 代表轉譯所有蛋白質的起始訊號 遺傳密碼:密碼子與胺基酸的對應規則 除了少數例外,密碼子在生物界中是共通的語言 例如:生物體內的密碼子CCG皆被轉譯成脯胺酸 基因由一物種被轉移至另一物種後,仍然能正確的轉錄及轉譯 轉殖水母的綠螢光基因於青魚的胚胎 轉殖綠螢光基因於病毒上,再感染小菜蛾幼蟲,均能使青魚及小菜蛾幼蟲發螢光 tRNA的構造有一部分為雙股 3端可與胺基酸相連,其攜帶的胺基酸種類與中間的三個含氮鹼基有關,此三個含氮鹼基一組稱為補密碼 補密碼可與mRNA的密碼子依反向平行方式配對 tRNA可以攜帶胺基酸至核糖體 酵素再依序將胺基酸連接成多肽鏈,細胞中tRNA約有數十種 一種胺基酸由一個tRNA來攜帶,但有些含不同補密碼的tRNA可攜帶同種特定的胺基酸 如:補密碼為GUG與GUA的tRNA皆能攜帶組胺酸 mRNA在細胞核中合成後,經修飾剪接,再由核孔進入細胞質中,附在核糖體上 轉錄的過程中,DNA所含的遺傳訊息便抄錄至mRNA中,這些mRNA所代表的遺傳訊息則藉tRNA將之翻譯成蛋白質中胺基酸的排列順序
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