制醫(yī)學(xué)課件生化蛋白質(zhì)的生物合成(已修改)
2025-01-16 05:41 本頁(yè)面
【正文】 蛋白質(zhì)的生物合成 概 述 以 RNA中的 mRNA為模板 ， 將 mRNA的堿基所組成的遺傳密碼轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)分子中氨基酸的排列順序 ， 稱為蛋白質(zhì)的生物合成 ， 也稱為 翻譯 （ translation） 。 生物的遺傳信息儲(chǔ)存在 DNA分子的堿基排列序列中 （ 少數(shù)生物是 RNA） ， 在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中 ， 將 DNA的遺傳信息轉(zhuǎn)移至 mRNA分子中 ， mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的直接模板； tRNA分子與氨基酸結(jié)合形成氨酰 tRNA,將蛋白質(zhì)的合成原料 —氨基酸搬運(yùn)至蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所 —核糖體上； rRNA與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所 。 可見(jiàn) ， 細(xì)胞內(nèi)的主要幾種 RNA（ mRNA、tRNA、 rRNA） 均直接參與了蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程 。DNA雖不直接參與了蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程 ， 但它卻控制著蛋白質(zhì)生物合成的遺傳信息 ， 歸根結(jié)底來(lái)說(shuō) ， 蛋白質(zhì)生物合成的遺傳信息最終是由 DNA決定的 。 參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì) 生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程極為復(fù)雜 ， 有許多物質(zhì)參與 ， 包括： mRNA、tRNA、 核糖體 、 20種 α氨基酸 、 氨酰 tRNA合成酶 、 轉(zhuǎn)肽酶以及多種蛋白質(zhì)因子等 。 mRNA是遺傳信息的攜帶者 mRNA在細(xì)胞內(nèi)含量少，稀有堿基少。 mRNA的長(zhǎng)度差別較大且壽命短。 mRNA的來(lái)源是由核內(nèi) DNA（帶有遺傳信息），按照堿基配對(duì)規(guī)則轉(zhuǎn)錄而來(lái)，因此，將 DNA上不同堿基序列所代表的遺傳信息抄錄至 hnRNA分子中，然后，hnRNA分子通過(guò)轉(zhuǎn)錄后加工、進(jìn)入胞漿，成為mRNA，再結(jié)合于核糖體上，參與蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程。它是蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中遺傳信息的攜帶者， mRNA分子中的堿基排列序列決定了蛋白質(zhì)分子中的氨基酸排列順序。 那么 ， 組成 mRNA分子的 4種堿基 （ A、 C、 G和 U） 怎樣代表蛋白質(zhì)分子中的 20種氨基酸呢 ？ 人們最初采用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)推測(cè)：若 mRNA中的 1個(gè)堿基代表一個(gè)氨基酸 ， 則只能代表 4種氨基酸 ， 顯然不能滿足代表 20種氨基酸的需要；若 mRNA中相鄰的 2個(gè)堿基代表一個(gè)氨基酸 ， 則也只能代表 16種氨基酸 ， 也不能滿足代表 20種氨基酸的需要；若 mRNA中相鄰的 3個(gè)堿基代表一個(gè)氨基酸 ， 則有 64種組合 ， 這是代表 20種氨基酸的最低組合 ， 其中 ， 三個(gè)相鄰的堿基稱為 一組密碼 （ coden） ，或稱 三聯(lián)體密碼 。 用 64組密碼來(lái)代表 20種氨基酸 ， 必然存在一種氨基酸可能有多組不同的密碼 。 上述假設(shè)和推論很快即被證明是完全正確的 。 但是 ， 每一組密碼究竟代表何種氨基酸 ？ 這就是遺傳密碼的破譯 。 在20世紀(jì) 60年代 ， 人們花費(fèi)了大約 5年的時(shí)間 ， 破譯了生物所有的 64組遺傳密碼 。 遺 傳 密 碼 表 密碼的第 1位堿基 (5’端） 密 碼 的 第 二 位 堿 基 密碼的第 3位堿基 (3’端 ) U C A G U UUU苯丙氨酸 UUC苯丙氨酸 UUA亮氨酸 UUG亮氨酸 UCU 絲氨酸 UCC 絲氨酸 UGA 絲氨酸 UCG 絲氨酸 UAU 酪氨酸 UAC 酪氨酸 UAA終止密碼 UAG終止密碼 UGU半胱氨酸 UGC半胱氨酸 UGA終止密碼UGG 色氨酸 U C A G C CUU 亮氨酸 CUC 亮氨酸 CUA 亮氨酸 CUG 亮氨酸 CCU 脯氨酸 CCC 脯氨酸 CCA 脯氨酸 CCG 脯氨酸 CAU 組氨酸 CAC 組氨酸 CAA谷胺酰胺 CAG谷胺酰胺 CGU 精氨酸 CGC 精氨酸 CGA 精氨酸 CGG 精氨酸 U C A G A AUU異亮氨酸 AUC異亮氨酸 AUA異亮氨酸 AUG甲硫氨酸 （兼起始密碼 ） ACU 蘇氨酸 ACC 蘇氨酸 ACA 蘇氨酸 ACG 蘇氨酸 AAU天冬酰胺 AAC天冬酰胺AAA賴氨酸 AAG 賴氨酸 AGU 絲氨酸 AGC 絲氨酸 AGA 精氨酸 AGG 精氨酸 U C A G G GUU 纈氨酸 GUC 纈氨酸 GUA 纈氨酸 GUG 纈氨酸 GCU 丙氨酸 GCC 丙氨酸 GCA 丙氨酸 GCG 丙氨酸 GAU天冬氨酸 GAC天冬氨酸 GAA谷氨酸 GAG 谷氨酸 GGU 甘氨酸 GGC 甘氨酸 GGA 甘氨酸 GGG 甘氨酸 U C A G 遺傳密碼具有以下特點(diǎn)： 1． 密碼的連續(xù)性 （ maless） ： mRNA分子中 ， 一旦從一個(gè)正確的起點(diǎn) （ AUG） 開(kāi)始后 ， 必須連續(xù)三個(gè)堿基一組一組地往下閱讀 ， 中間不能有任何核苷酸間隔 。 mRNA分子中間若有任一個(gè)核苷酸的插入或缺少 ， 可造成移碼突變 （ frame shift） 突變 ， 使下游的相應(yīng)的氨基酸序列發(fā)生完全改變 。 2． 密碼的簡(jiǎn)并性 （ degeneracy） ： 在遺傳密碼表中 ， 共有 64組密碼 （ 43） 。 其中 ， 3組作為翻譯的終止密碼 （ UAA、 UAG和 UGA） ； AUG兼作翻譯的起始密碼 （ AUG是亮氨酸的密碼 ） ， 其余 61組密碼 （ 包括AUG作為亮氨酸的密碼 ） 共同編碼 20種 α氨基酸 。 因此 ， 必然有一種氨基酸由多組密碼編碼的現(xiàn)象 ， 成為密碼的簡(jiǎn)并性 。 實(shí)際上 ， 除色氨酸與亮氨酸 （ 由一個(gè)密碼編碼 ） 外 ， 其余氨基酸均由兩個(gè)或兩個(gè)以上的密碼編碼 。 3． 密碼的專一性： 在組成遺傳密碼的三個(gè)堿基中 ， 代表何種氨基酸主要由密碼的第一 、 二位堿基決定 ， 第三位堿基相對(duì)來(lái)說(shuō) ， 在決定其特異性上要次之 。 密碼的簡(jiǎn)并性往往也只涉及到第三位堿基的變化 。 例如 ， UCU、 UCC、UCA、 UCG均是絲氨酸的遺傳密碼 （ 密碼的簡(jiǎn)并性 ） ， 若遺傳密碼由 UCU變?yōu)?UCC（ 第三位堿基由 U變?yōu)?C） ， 其所代表的氨基酸仍是絲氨酸 ， 但若第一 、 二位密碼任一個(gè)發(fā)生
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