第四章 生物信息的传递(下)翻译课件.ppt
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1、1,第四章 生物信息的传递(下) 从mRNA到蛋白质,2,翻译:指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始,按每三个核苷酸代表一个氨基酸的原则,依次合成一条多肽链的过程。,蛋白质合成的场所是蛋白质合成的模板是模板与氨基酸之间的接合体是蛋白质合成的原料是,核糖体,mRNA,tRNA,20种氨基酸,3,4, 遗传密码三联子 tRNA的结构、功能与种类 核糖体的结构与功能 蛋白质合成的过程 蛋白质的运转机制,Contents,5,一、遗传密码三联子,(一)三联子密码定义 mRNA链上每三个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸,这三个核苷酸就称为密码子或三联子密码(triplet coden)
2、 。,mRNA 5 GCU AGU ACA AAA CCU 3,6,(二)三联子密码破译,核苷酸序列,氨基酸序列,7,至1966年,20种氨基酸对应的61个密码子和三个终止密码子全部被查清。,遗传密码的破译,即确定代表每种氨基酸的具体密码。,8,(三)遗传密码的性质,1、简并性,由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并(degeneracy),对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(synonymous codon)。,9,10,减少了变异对生物的影响,11,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就越高。Arg例外,12,简述密码的简并性(degeneracy)和同义密
3、码子(synonymous codon) 武汉大学2003年试题,13,(三)遗传密码的性质,2、普遍性与特殊性,蛋白质生物合成的整套密码,从原核生物到人类都通用。已发现少数例外,如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。,14,线粒体与核DNA密码子使用情况的比较,15,(三)遗传密码的性质,3、 连续性,编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读,密码间既无间断也无交叉。,16,基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失,可能导致框移突变(frameshift mutation)。,17,从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列,各个三联体密码连续排列编码一个
4、蛋白质多肽链,称为开放阅读框架(open reading frame, ORF)。,18,(三)遗传密码的性质,4、摆动性,转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合,在密码子与反密码子的配对中,前两对严格遵守碱基配对原则,第三对碱基有一定的自由度,可以“摆动”,这种现象称为密码子的摆动性。,19,U,摆动配对,20,21,密码子、反密码子配对的摆动现象,22, 遗传密码三联子 tRNA的结构、功能与种类 核糖体的结构与功能 蛋白质合成的过程 蛋白质的运转机制,Contents,23,二、tRNA的结构、功能与种类,(一) tRNA的结构,tRNA由7
5、3-93个核苷酸组成,含大量稀有碱基,如假尿嘧啶核苷(),各种甲基化的嘌呤和嘧啶,二氢尿嘧啶(hU或D)和(T)等。tRNA分子是单股RNA。二级结构:三叶草形,24,25,二、tRNA的结构、功能与种类,(一) tRNA的结构,2、三级结构: “L”形,氢键,26,27,28,(二) tRNA的功能,1、解读mRNA的遗传信息2、运输的工具,运载氨基酸,tRNA有两个关键部位: 3端CCA:接受氨基酸,形成氨酰-tRNA。 与mRNA结合部位反密码子部位,29,tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别,把所带氨基酸放到肽链的一定位置。,30,1、起始tRNA和延伸tRNA,(三
6、) tRNA的种类,能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA,其他tRNA统称为延伸tRNA(P119)。,31,P119、P120:真核生物:起始密码子AUG 所编码的氨基酸是Met,起始AA-tRNA为Met-tRNAMet。原核生物:起始密码子AUG 所编码的氨基酸并不是 甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨酸,起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet,32,2、同工tRNA(cognate RNA),(三) tRNA的种类,代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。 同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码,又要有某种结构上的共同性,能被相同的
7、氨基酰-tRNA合成酶识别(P119)。,33,3、校正tRNA,(三) tRNA的种类,校正无义突变和错义突变。,34,无义突变(nonsense mutation):在蛋白质的结构基因中,一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子(UAG、UGA、UAA),使蛋白质合成提前终止,合成无功能的或无意义的多肽,这种突变就称为无义突变。 错义突变(missense mutation):由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子,这种基因突变叫错义突变。 GGA(甘氨酸) AGA(精氨酸),35,无义突变,36,37,错义抑制,38, 遗传密码三联子
8、 tRNA的结构、功能与种类 核糖体的结构与功能 蛋白质合成的过程 蛋白质的运转机制,Contents,39,三、核糖体的结构与功能,(一)核糖体的结构,大小两个亚基核糖体蛋白核糖体RNA,40, 占总RNA量的80%。 原核rRNA主要分为5S、16S、23S三种 真核rRNA主要分为5S、28S、5.8S、18S,rRNA,41,核糖体的组成,42,原核和真核生物核糖体的组成及功能核糖体亚基 rRNAs 蛋白 RNA的特异顺序和功能 细菌 70S 50S 23S=2904b 31种(L1-L31)含CGAAC和GTCG互补2.5106D 5S=120b66%RNA 30S 16S=1542
9、b 21种(S1-S21) 16SRNA(CCUCCU)和S-D 顺序(AGGAGG)互补 哺乳动物 80S 60S 28S=4718b 49种 有GAUC和tRNAfMat的TCG互补4.2106D 5S=120b 60%RNA 5.8S=160b 40S 18S=1874b 33种 和Capm7G结合,43,44,45,三、核糖体的结构与功能,(二)核糖体的功能:,合成蛋白质,46,在单个核糖体上,可划分多个功能活性中心,在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能。8个重要的功能域位点:与mRNA结合部位小亚基结合或接受AA-tRNA部位A (aminoacyl-tRNA site)大亚基
10、在肽链延长过程中与肽链的结合位点P (peptide site)大亚基空载tRNA离开核糖体的出口位点E(exit site)大亚基形成肽键的部位(转肽酶中心)大亚基延伸因子-氨基酰-tRNA-GTP复合体进入核糖体位点(EF-Tu-aa-tRNA-GTP site)肽链转位因子结合位点(EF-G site)核糖体大亚基与5sRNA结合位点(5s RNA site),47,48, 遗传密码三联子 tRNA的结构、功能与种类 核糖体的结构与功能 蛋白质翻译的过程 蛋白质的运转机制,Contents,49,四、蛋白质翻译的过程P126,氨基酸的活化翻译的起始肽链的延伸肽链的终止蛋白质前体的加工,5
11、0,(一)氨基酸的活化,氨基酸的活化:必须在氨基酰-tRNA合成酶(AAtRNA)的作用下先生成活化的氨基酸。,51,氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreading activity) 。氨基酰-tRNA的表示方法:Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet,52,原核生物中,起始氨基酸是: 起始AA-tRNA是:真核生物中,起始氨基酸是: 起始AA-tRNA是:,甲酰甲硫氨酸fMet-tRNAfMet甲硫氨酸Met-tRNAMet,53,第一步反应 氨基酸的腺苷酰化,氨基酸 ATP-E 氨基酰
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