《分子生物学基本理论》课件.pptVIP

*************************************遗传密码密码子氨基酸密码子氨基酸密码子氨基酸UUU苯丙氨酸CUU亮氨酸AUU异亮氨酸UUC苯丙氨酸CUC亮氨酸AUC异亮氨酸UUA亮氨酸CUA亮氨酸AUA异亮氨酸UUG亮氨酸CUG亮氨酸AUG甲硫氨酸(起始)遗传密码是RNA核苷酸三联体（密码子）与特定氨基酸之间的对应关系。64个可能的密码子中，61个编码20种氨基酸，3个为终止密码子（UAA、UAG、UGA）。AUG既编码甲硫氨酸，也作为主要起始密码子。遗传密码具有几个重要特点：简并性（多个密码子可编码同一氨基酸）、无歧义性（一个密码子只编码一种氨基酸）、无重叠性（每个核苷酸只属于一个密码子）、普遍性（大多数生物使用相同密码）和无标点性（密码子之间无分隔符）。tRNA的结构与功能抗密码子tRNA的抗密码环位于分子中部，包含三个核苷酸的抗密码子，可与mRNA上的密码子通过碱基互补配对结合。这种特异性识别是翻译过程中正确氨基酸选择的分子基础。抗密码子的第一个位置（5端）经常含有修饰核苷酸，这允许一种tRNA识别多个密码子，称为摇摆配对。例如，含有尿苷的抗密码子可以与A、G或U配对，增加了翻译系统的灵活性。氨基酸接受臂tRNA的3端是CCA序列，其末端羟基是氨基酸连接位点。氨酰-tRNA合成酶识别特定tRNA，催化其与对应氨基酸连接，形成氨酰-tRNA。这一过程需要ATP提供能量，是翻译准确性的第一道保障。每种氨基酸对应至少一种特异性的tRNA和氨酰-tRNA合成酶。合成酶通过识别tRNA的特定结构特征（如接受臂、抗密码子、D环或TΨC环），确保正确的氨基酸连接到正确的tRNA上，确保遗传密码的准确解读。翻译的起始小亚基结合mRNA在原核生物中，30S核糖体亚基先与mRNA的Shine-Dalgarno序列结合；在真核生物中，40S亚基结合到mRNA的5帽结构，然后沿mRNA扫描寻找起始密码子。起始tRNA定位起始tRNA（携带甲硫氨酸）在起始因子帮助下，结合到P位点上的起始密码子AUG。原核生物使用N-甲酰甲硫氨酰-tRNA，而真核生物使用甲硫氨酰-tRNA。大亚基加入GTP水解释放能量，促进大亚基（原核50S或真核60S）与小亚基结合，形成完整的翻译起始复合物。起始因子在此过程中释放。准备肽链延伸此时起始tRNA位于P位点，A位点空闲，准备接受下一个氨酰-tRNA，开始肽链延伸过程。翻译的延伸氨酰-tRNA结合下一个氨酰-tRNA在延伸因子（EF-Tu/eEF1）帮助下结合到A位点肽键形成肽转移酶催化P位点tRNA上的肽链转移到A位点氨基酸上易位核糖体在延伸因子（EF-G/eEF2）帮助下向3端移动一个密码子循环重复上述步骤直至遇到终止密码子翻译延伸是肽链合成的重复循环过程。首先，与下一个密码子互补的氨酰-tRNA在延伸因子辅助下进入核糖体A位点，此过程需要GTP水解提供能量。然后，核糖体大亚基中的肽基转移酶催化P位点tRNA上的肽链转移到A位点tRNA上的氨基酸上，形成新的肽键。接着，核糖体在另一个延伸因子的帮助下，沿mRNA向3端移动一个密码子（易位），使新生肽链-tRNA移至P位点，脱酰基tRNA移至E位点并随后释放，A位点空出准备接受下一个氨酰-tRNA。这一循环持续进行，肽链不断延长，直至遇到终止密码子。翻译的终止1终止密码子识别当核糖体的A位点遇到终止密码子（UAA、UAG或UGA）时，没有tRNA能够与之配对。此时，释放因子（RF）识别并结合到终止密码子。原核生物有RF1（识别UAA和UAG）和RF2（识别UAA和UGA）；真核生物有eRF1一种因子识别所有三个终止密码子。2肽链释放释放因子促使核糖体肽基转移酶中心催化水分子（而非氨基酸）攻击P位点tRNA上的酯键，导致完成的多肽链从最后一个tRNA上释放。这一水解反应需要释放因子中特定结构域的参与，模拟了tRNA的作用。3核糖体解离在另一种释放因子（原核RF3或真核eRF3）的帮助下，核糖体释放最后一个tRNA，随后核糖体从mRNA上解离，分离为小亚基和大亚基。这一过程需要GTP水解提供能量，是由核糖体再生因子（RRF）和延伸因子G（EF-G）共同催化的。4核糖体循环利用解离的核糖体亚基可以被重新用于新一轮翻译。为了高效利用核糖体资源，细胞中的多个核糖体通常同时翻译同一mRNA分子，形成多聚核糖体（polysome）结构，大大提高了蛋白质合成效率。翻译后修饰蛋白质折叠新合成的多肽链必须折叠成特定的三维结构才能发挥功能。部分蛋