1、l mRNA上存在遺傳密碼上存在遺傳密碼mRNA分子上從分子上從5至至3方向，由方向，由AUG開場(chǎng)，每開場(chǎng)，每3個(gè)核苷酸為一組，決議肽鏈上某個(gè)核苷酸為一組，決議肽鏈上某一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號(hào)，一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號(hào)，稱為三聯(lián)體密碼稱為三聯(lián)體密碼(triplet coden)。起始密碼起始密碼(initiation coden): AUG 終止密碼終止密碼(termination coden): UAA，UAG，UGA 目目 錄錄從從mRNA 5端起始密碼子端起始密碼子AUG到到3端終端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個(gè)三聯(lián)體密碼止密碼子之間的核苷酸序列，各個(gè)三聯(lián)體

2、密碼延續(xù)陳列編碼一個(gè)蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為開放閱延續(xù)陳列編碼一個(gè)蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為開放閱讀框架讀框架(open reading frame, ORF)。 l遺傳密碼的特點(diǎn)遺傳密碼的特點(diǎn)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼延續(xù)閱讀，密碼間既無延續(xù)也無交叉。碼延續(xù)閱讀，密碼間既無延續(xù)也無交叉。 目目 錄錄目目 錄錄 蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。人類都通用。 已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動(dòng)物細(xì)胞的線粒體、植已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動(dòng)物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體。物細(xì)胞的葉綠體。 密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同密碼的

3、通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同一祖先。一祖先。 轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNAtRNA的反密碼需求經(jīng)過的反密碼需求經(jīng)過堿基互補(bǔ)與堿基互補(bǔ)與mRNAmRNA上的遺傳密碼反向配對(duì)結(jié)上的遺傳密碼反向配對(duì)結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)厲遵守常見的堿合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)厲遵守常見的堿基配對(duì)規(guī)律，稱為擺動(dòng)配對(duì)?；鋵?duì)規(guī)律，稱為擺動(dòng)配對(duì)。 U擺動(dòng)配對(duì)擺動(dòng)配對(duì)目目 錄錄tRNA反密碼子反密碼子第第1位堿基位堿基IUGACmRNA密碼子密碼子第第3位堿基位堿基U, C, AA, GU, CUGl mRNA是遺傳信息的攜帶者是遺傳信息的攜帶者 遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱為順反遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單

4、位稱為順反子子(cistron)。 原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)構(gòu)造基因常串聯(lián)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)構(gòu)造基因常串聯(lián)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順反子關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順反子(polycistron) 。 真核真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順反子只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順反子(single cistron) 。 反密碼環(huán)反密碼環(huán)氨基酸臂氨基酸臂氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶1 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l

5、 氨基酸的活化氨基酸的活化tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATPl氨基酰氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都有都有高度特異性。高度特異性。l氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性合成酶具有校正活性(proofreading activity) 。l氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法：的表示方法：lAla-tRNAAla lSer-tRNASerlMet-tRNAMet 真核生物：真核生物： Met-tRNAiMet原核生物：原核生物： fMet-tRNAifMet2 起始肽鏈合成的氨基酰起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA原核生物原核生物真核生物真核生物核蛋核

6、蛋白體白體小亞基小亞基大亞基大亞基核蛋核蛋白體白體小亞基小亞基大亞基大亞基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白蛋白質(zhì)質(zhì)rpS 21種種rpL 36種種rpS 33種種rpL 49種種 不同細(xì)胞核蛋白體的組成不同細(xì)胞核蛋白體的組成 目目 錄錄 l翻譯的起始翻譯的起始(initiation)l翻譯的延伸翻譯的延伸(elongation)l翻譯的終止翻譯的終止(termination )整個(gè)翻譯過程可分為整個(gè)翻譯過程可分為 ：l核蛋白體大小亞基分別；核蛋白體大小亞基分別；lmR

7、NAmRNA在小亞基定位結(jié)合；在小亞基定位結(jié)合；l起始氨基酰起始氨基酰-tRNA-tRNA的結(jié)合；的結(jié)合； l核蛋白體大亞基結(jié)合。核蛋白體大亞基結(jié)合。IF-3IF-11. 核蛋白體大小亞基分別核蛋白體大小亞基分別A U G53IF-3IF-12. mRNA在小亞基定位結(jié)合在小亞基定位結(jié)合IF-3IF-1IF-2GTP3. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )結(jié)合到結(jié)合到小亞基小亞基A U G53目目 錄錄IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4. 核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物構(gòu)成核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物構(gòu)成A U G53IF-3IF-1A U G53IF-2

8、GTPIF-2-GTPGDPPi指根據(jù)指根據(jù)mRNAmRNA密碼序列的指點(diǎn)，次序添加密碼序列的指點(diǎn)，次序添加氨基酸從氨基酸從N N端向端向C C端延伸肽鏈，直到合成終止端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。的過程。 l肽鏈延伸在核蛋白體上延續(xù)性循環(huán)式進(jìn)展，又肽鏈延伸在核蛋白體上延續(xù)性循環(huán)式進(jìn)展，又稱為核蛋白體循環(huán)稱為核蛋白體循環(huán)(ribosomal cycle)，每次循環(huán)，每次循環(huán)添加一個(gè)氨基酸，包括以下三步：添加一個(gè)氨基酸，包括以下三步：l進(jìn)位進(jìn)位(entrance)l成肽成肽(peptide bond formation)l轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位(translocation)l延伸過程所需蛋白因子稱為延伸因子

9、延伸過程所需蛋白因子稱為延伸因子(elongation (elongation factor, EF)factor, EF)l原核生物：原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts)EF-T (EF-Tu, EF-Ts)lEF-GEF-Gl真核生物：真核生物：EF-1 EF-1 、EF-2 EF-2 原核延長(zhǎng)原核延長(zhǎng)因子因子生物功能生物功能對(duì)應(yīng)真核延對(duì)應(yīng)真核延長(zhǎng)因子長(zhǎng)因子EF-Tu促進(jìn)氨基酰促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)入進(jìn)入A位，位，結(jié)合分解結(jié)合分解GTPEF-1-EF-Ts調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基EF-1-EFG有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位前移到位前移到P位，

10、位，促進(jìn)卸載促進(jìn)卸載tRNA釋放釋放EF-2肽鏈合成的延伸因子肽鏈合成的延伸因子 延伸過程延伸過程1 1 進(jìn)位注冊(cè)：進(jìn)位注冊(cè)： 氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA根據(jù)遺傳密碼的指引，進(jìn)入核蛋白根據(jù)遺傳密碼的指引，進(jìn)入核蛋白體的體的A A位。位。 AUG P位 A位EFT2 2 成肽成肽 P位位 A位位 P位 A位P位 A位終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子 (release factor, RF) 一是識(shí)別終止密碼，如一是識(shí)別終止密碼，如RF-1特異識(shí)別特異識(shí)別UAA、UAG；而；而RF-2可識(shí)別可識(shí)別UAA、UGA。二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改動(dòng)為酯酶活性，相當(dāng)于催化二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽

11、酶改動(dòng)為酯酶活性，相當(dāng)于催化肽酰基轉(zhuǎn)移到水分子肽?；D(zhuǎn)移到水分子-OH上，使肽鏈從核蛋上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。白體上釋放。 釋放因子的功能釋放因子的功能原核生物釋放因子：原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物釋放因子：真核生物釋放因子：eRF RF1,2MetMetMet 5 5 水解修飾水解修飾以以POMCPOMC為例為例 信號(hào)肽信號(hào)肽 N細(xì)胞膜加工區(qū)加工區(qū)信號(hào)肽胞漿l蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶點(diǎn)。它們就是經(jīng)過阻斷真核、原核生物蛋作用靶點(diǎn)。它們就是經(jīng)過阻斷真核、原核生物蛋白質(zhì)翻譯體系某組分功能，干擾和抑制蛋

12、白質(zhì)生白質(zhì)翻譯體系某組分功能，干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過程而起作用的。物合成過程而起作用的。 l可針對(duì)蛋白質(zhì)生物合成必需的關(guān)鍵組分作為研討可針對(duì)蛋白質(zhì)生物合成必需的關(guān)鍵組分作為研討新抗菌藥物的作用靶點(diǎn)。同時(shí)盡量利用真核、原新抗菌藥物的作用靶點(diǎn)。同時(shí)盡量利用真核、原核生物蛋白質(zhì)合成體系的任何差別，以設(shè)計(jì)、挑核生物蛋白質(zhì)合成體系的任何差別，以設(shè)計(jì)、挑選僅對(duì)病原微生物特效而不損害人體的藥物。選僅對(duì)病原微生物特效而不損害人體的藥物。 l抗生素抗生素(antibiotics)l是微生物產(chǎn)生的可以殺滅或抑制細(xì)菌的一類是微生物產(chǎn)生的可以殺滅或抑制細(xì)菌的一類藥物。藥物。l抗代謝藥物抗代謝藥物l指能干擾生物代謝

13、過程，從而抑制細(xì)胞過度生指能干擾生物代謝過程，從而抑制細(xì)胞過度生長(zhǎng)的藥物，如：長(zhǎng)的藥物，如：6-MP。l 某些毒素也作用于基因信息傳送過程。某些毒素也作用于基因信息傳送過程。抗生素抗生素作用點(diǎn)作用點(diǎn)作用原理作用原理應(yīng)用應(yīng)用四環(huán)素族（金霉素四環(huán)素族（金霉素 新霉素、土霉素）新霉素、土霉素）鏈霉素、卡那霉素、鏈霉素、卡那霉素、新霉素新霉素氯霉素、林可霉素氯霉素、林可霉素紅霉素紅霉素梭鏈孢酸梭鏈孢酸 放線菌酮放線菌酮嘌呤霉素嘌呤霉素原核核蛋白原核核蛋白體小亞基體小亞基原核核蛋白原核核蛋白體小亞基體小亞基原核核蛋白原核核蛋白體大亞基體大亞基原核核蛋白原核核蛋白體大亞基體大亞基原核核蛋白原核核蛋白體大亞

14、基體大亞基真核核蛋白真核核蛋白體大亞基體大亞基真核、原核真核、原核核蛋白體核蛋白體 抑制氨基酰抑制氨基酰-tRNA與小亞基與小亞基結(jié)合結(jié)合改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤、抑改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤、抑制起始制起始抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長(zhǎng)抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長(zhǎng)抑制轉(zhuǎn)肽酶、妨礙轉(zhuǎn)位抑制轉(zhuǎn)肽酶、妨礙轉(zhuǎn)位與與EFG-GTP結(jié)合，抑制肽結(jié)合，抑制肽鏈延長(zhǎng)鏈延長(zhǎng)抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長(zhǎng)抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長(zhǎng)氨基酰氨基酰-tRNA類似物，進(jìn)位類似物，進(jìn)位后引起未成熟肽鏈脫落后引起未成熟肽鏈脫落抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥醫(yī)學(xué)研究醫(yī)學(xué)研究抗腫瘤藥抗腫瘤藥抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理 四四環(huán)環(huán)素素族族氯霉素氯霉素鏈霉素和卡那霉素鏈霉素和卡那霉素嘌呤霉素嘌呤霉素放線菌酮放線菌酮l毒素毒素(toxin)l干擾素