【正文】 () () () 一次刪去 5’GUA . . . UAC GGA U……… 3’讀碼框不變 圖 42 用核苷酸的插入或刪除實(shí)驗(yàn)證明 mRNA模板上每三個(gè)核苷酸組成一個(gè)密碼子 對(duì)煙草壞死衛(wèi)星病毒的研究發(fā)現(xiàn) ， 其外殼蛋白亞基由 400個(gè)氨基酸組成 ， 而相應(yīng)的 RNA片段長(zhǎng)約 1 200個(gè)核苷酸 ， 與假設(shè)的密碼三聯(lián)子體系正好相吻合 。 若以 3個(gè)核苷酸代表一個(gè)氨基酸 ， 有 43=64種密碼子 ， 滿足了編碼 20種氨基酸的需要 。→ 339。因此，活細(xì)胞內(nèi)時(shí)刻進(jìn)行著各種蛋白質(zhì)的合成、修飾、運(yùn)轉(zhuǎn)和降解反應(yīng)。 4. 1 遺傳密碼 —— 三聯(lián)子 所謂翻譯是指將 mRNA鏈上的核苷酸從一個(gè)特定的起始位點(diǎn)開始 ， 按每 3個(gè)核苷酸代表一個(gè)氨基酸的原則 ， 依次合成一條多肽鏈的過程 。 方向連續(xù)閱讀密碼子 ， 直至終止密碼子為止 ， 生成一條具有特定序列的多肽鏈 —— 蛋白質(zhì) 。 Crick等人發(fā)現(xiàn) T4噬菌體 rII位點(diǎn)上兩個(gè)基因的正確表達(dá)與它能否侵染大腸桿菌有關(guān) ， 用吖啶類試劑 （ 誘導(dǎo)核苷酸插入或從 DNA鏈上丟失 ） 處 理 使 T4 噬 菌 體 發(fā) 生 移 碼 突 變（ frameshift mutation） ， 噬菌體就喪失感染能力 。 、 隨機(jī)共聚物和特定序列的共聚物為模板指導(dǎo)多肽的合成 ?！?UGU GUG UGU GUG UGU GUG…… 339?！?UUC UUC UUC UUC UUC…… 339?！?CUU CUU CUU CUU CUU…… 339?！?GUA GUA GUA GUA GUA…… 339?！?AGU AGU AGU AGU AGU…… 339。 若用 20種 AAtRNA做 20組同樣的實(shí)驗(yàn) ， 每組都含 20種 AAtRNA和各種三核苷酸 ， 但只有一種氨基酸用 14C標(biāo)記 ， 看哪一種 AAtRNA被留在濾膜上 ， 進(jìn)一步分析這一組的模板是哪個(gè)三核苷酸 ， 從模板三核苷酸與氨基酸的關(guān)系可測(cè)知該氨基酸的密碼子 。端 )核苷酸 第二位（中間）核苷酸 U C A G 第三位(339。 AUG和 GUG既是甲硫氨酸及纈氨酸的密碼子又是起始密碼子 。 在密碼子與反密碼子的配對(duì)中 ， 前兩對(duì)嚴(yán)格遵守堿基配對(duì)原則 ， 第三對(duì)堿基有一定的自由度 ， 可以 “ 擺動(dòng) ” ， 因而使某些 tRNA可以識(shí)別 1個(gè)以上的密碼子 。） XYC（ 539。） YXG（ 339。 反密碼子 （ 339。） 密碼子 （ 539。） 3．反密碼子第一位是 I時(shí)，可識(shí)別 3種密碼子 反密碼子 （ 339。） 多個(gè)密碼子同時(shí)編碼一個(gè)氨基酸 ， 凡是第一 、 二位堿基不同的密碼子都對(duì)應(yīng)于各自獨(dú)立的 tRNA。 最常見 tRNA分子有 76個(gè)堿基 ， 相對(duì)分子質(zhì)量約為 104， 不同的 tRNA分子可有 74～95個(gè)核苷酸不等 。 TψC臂是根據(jù) 3個(gè)核苷酸命名的 ， 其中 ψ表示擬尿嘧啶；反密碼子臂是根據(jù)位于套索中央的三聯(lián)反密碼子命名的； D臂是根據(jù)它含有二氫尿嘧啶 （ dihydrouracil） 命名的 。 4. 2. 1 tRNA的 L形三級(jí)結(jié)構(gòu) 研究酵母 tRNAPhe、 tRNAfMet和大腸桿菌 tRNAfMet、 tRNAArg等的三級(jí)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)都呈 L形折疊式（圖 46）。 TψC臂和 D臂的套索狀結(jié)構(gòu)位于 “ L”的轉(zhuǎn)折點(diǎn) ， 受體臂頂端的堿基位于 “ L”的一個(gè)端點(diǎn) ， 反密碼子臂的套索狀結(jié)構(gòu)生成了 “ L”的另一個(gè)端點(diǎn) （ 圖 47） 。 只有 tRNA上的反密碼子能與 mRNA上的密碼子相互 識(shí)別 并配對(duì) ， 而氨基酸本身不能識(shí)別密碼子 ， 只有結(jié)合到 tRNA上生成 AAtRNA， 才能被帶到 mRNA核糖體復(fù)合物上 ， 插入到正在合成的多肽鏈的適當(dāng)位置上 。 tRNA 將代表相同氨基酸的不同 tRNA稱為同工 tRNA。 表 47 大腸桿菌無義突變的校正 tRNA 位點(diǎn) tRNA 野生型 校正基因 識(shí)別密碼 反密碼 識(shí)別密碼 反密碼 supD Ser UCG ← CGA UAG ← CUA supE Gln CAG ← CUG UAG ← CUA supC Tyr UAC ← GUA UAG ← CUA supG Lys AAA ← UUU UAA ← UUA supU Trp UGG ← CCA UGA ← UCA 如某大腸桿菌色氨酸合成酶基因中的一個(gè)甘氨酸密碼子 GGA突變成了 AGA(編碼精氨酸 ),指導(dǎo)合成錯(cuò)誤的多肽 （ 錯(cuò)義突變 ） 。 末端腺苷殘基的 239。 研究發(fā)現(xiàn) ， 被錯(cuò)誤活化的纈氨酸不會(huì)被結(jié)合到 tRNAIle上 ， 而是被酶本身水解 ， 即活化階段產(chǎn)生的誤差在后一階段被再次校正了 （ 表48） 。 核糖體蛋白約占原核細(xì)胞總蛋白量的 910%，占細(xì)胞內(nèi)總 RNA量的 7080%。 圖 48 結(jié)合在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體。真核生物核糖體中 RNA占 3/5，蛋白質(zhì)占 2/5。 圖 49 核糖體結(jié)構(gòu)模型及原核與真核細(xì)胞核糖體大小亞基比較。 2． 16S rRNA 長(zhǎng)約 1 475～ 1 544個(gè)核苷酸之間，含有少量修飾堿基，位于 30S小亞基內(nèi)。 3． 23S rRNA 23S rRNA基因有 2 904個(gè)核苷酸，第 1984～2022核苷酸之間存在能與 tRNAMet序列互補(bǔ)的片段，表明核糖體大亞基 23S rRNA可能與 tRNAMet的結(jié)合有關(guān)。 圖 410 真核生物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的多聚核糖體現(xiàn)象。 核糖體小亞基負(fù)責(zé)對(duì)模板 mRNA進(jìn)行序列特異性識(shí)別，大亞基負(fù)責(zé)攜帶氨基酸及tRNA的功能，肽鍵的形成、 AAtRNA、肽基 tRNA的結(jié)合等， A位、 P位、轉(zhuǎn)肽酶中心等主要在大亞基上。 細(xì)胞用來進(jìn)行合成代謝總能量的 90%消耗在蛋白質(zhì)合成過程中。 表 181 人體必需氨基酸 非必需 必需 Alanine Arginine* Asparagine Histidine Aspartate Isoleucine Cysteine Leucine Glutamate Lysine Glutamine Methionine Glycine Phenylalanine Proline Threonine Serie Tryptophan Tyrosine Valine *.哺乳期至幼兒期必需。 Alanine， Glycine和其它至少 6種 gln代謝產(chǎn)物都是 GS活性的變構(gòu)抑制劑，每個(gè)抑制劑都只有部分抑制作用。 同一氨酰 tRNA合成酶具有把相同氨基酸加到兩個(gè)或更多個(gè)帶有不同反密碼子 tRNA分子上的功能 。 甲硫氨酰 tRNAiMet才能與 40S小亞基相結(jié)合 ， 起始肽鏈的合成 ， 普通甲硫氨酰 tRNAMet只能延伸肽鏈 。mRNA 第二步 ， fMettRNAfMet在 IF2的協(xié)同下進(jìn)入小亞基的 P位 ， tRNA上的反密碼子與 mRNA上的起始密碼子配對(duì) 。 圖 413 細(xì)菌 mRNA分子上往往存在一個(gè)與 16S rRNA3’末端相互補(bǔ)的 SD序列。 圖 414 真核生物翻譯起始復(fù)合物的形成。 圖 415 多肽鏈上肽鍵的形成 —— 縮合反應(yīng)。 由于 EFTu只能與 fMettRNA以外的其他 AAtRNA起反應(yīng)，所以起始 tRNA不會(huì)被結(jié)合到 A位上， mRNA內(nèi)部的 AUG不會(huì)被起始 tRNA讀出，肽鏈中間不會(huì)出現(xiàn)甲酰甲硫氨酸。AAtRNA復(fù)合物中 ， AAtRNA占據(jù) A位 ， fMettRNAfMet占據(jù) P位 。 圖 418 細(xì)菌中肽鏈延伸的第三步反應(yīng)：移位 。 4. 4. 4 肽鏈的終止 當(dāng)終止密碼子 UAA、 UAG或 UGA出現(xiàn)在核糖體的 A位時(shí) ， 沒有相應(yīng)的 AAtRNA能與之結(jié)合 ， 而釋放因子能識(shí)別這些密碼子并與之結(jié)合 ， 水解 P位上多肽鏈與 tRNA之間的二酯鍵 ， 釋放新生的肽鏈和 tRNA， 核糖體大 、 小亞基解體 ， 蛋白質(zhì)合成結(jié)束 。 細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在三種釋放因子 （ 或稱終止因子 ， RF1， RF2， RF3） ， RF1能識(shí)別 UAG和UAA， RF2識(shí)別 UGA和 UAA。 eRF1能識(shí)別三個(gè)終止密碼子 。 蛋白質(zhì)合成后往往通過兩個(gè)半胱氨酸的氧化作用生成胱氨酸 。實(shí)驗(yàn)證明，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可能是蛋白質(zhì) N糖基化的主要場(chǎng)所（圖 422）。 不少多肽類激素和酶的前體如血纖維蛋白原 、胰蛋白酶原都要經(jīng)過加工才能變?yōu)榛钚苑肿?。 圖 423 前胰島素原蛋白翻譯后成熟過程示意圖。 分子伴侶是目前研究較多的能夠在細(xì)胞內(nèi)輔助新生肽鏈正確折疊的蛋白質(zhì) 。 鏈霉素是一種堿性三糖 ， 能干擾 fMettRNA與核糖體的結(jié)合 ， 從而阻止蛋白質(zhì)合成的正確起始 ， 也會(huì)導(dǎo)致 mRNA的錯(cuò)讀 。 嘌呤霉素是 AAtRNA的結(jié)構(gòu)類似物 ， 能結(jié)合在核糖體的 A位上 ， 抑制 AAtRNA的進(jìn)入 。 青霉素 、 四環(huán)素和紅霉素只與原核細(xì)胞核糖體發(fā)生作用 ， 從而阻遏原核生物蛋白質(zhì)的合成 ， 抑制細(xì)菌生長(zhǎng) 。 這兩種運(yùn)轉(zhuǎn)方式都涉及到蛋白質(zhì)分子內(nèi)特定區(qū)域與細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系 。 圖 428 蛋白質(zhì)通過其 N端的信號(hào)肽在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中運(yùn)轉(zhuǎn)到不同的細(xì)胞器。 一旦核糖體移到mRNA的 “ 終止 ” 密碼子 ， 蛋白質(zhì)合成即告完成 ， 翻譯體系解散 ， 膜上的蛋白孔道消失 ， 核糖體