遺傳密碼(geneticcode):DNA（或RNA）中的核苷酸序列與蛋白質(zhì)中氨基酸序列之間的對應(yīng)關(guān)系稱為遺傳密碼。密碼子(codon)：mRNA上每3個相鄰的核苷酸編碼蛋白質(zhì)多肽鏈中的一個氨基酸，這三個核苷酸就稱為一個密碼子或三聯(lián)體(triplet)密碼。目前一頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點第一節(jié)遺傳密碼的破譯1954年Gamov確認(rèn)核酸分子中三個堿基決定一個氨基酸。1961年Crick等用遺傳學(xué)方法,通過研究T4噬菌體gII位點的兩個基因變異，證實三聯(lián)體密碼子學(xué)說是正確的，并且三聯(lián)體密碼是:非重疊、連續(xù)的、無標(biāo)點的。缺失或插入核苷酸引起三聯(lián)體密碼的改變CATCATCATCATCATCATCAT

CACATCATCATCATCCATCACAXTCATCATCATCAXTXCATXCATCATCAT-1-1,+1+3目前二頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點

1.1961年美國的Nirenberg等人以均聚物為模板指導(dǎo)多肽的合成,尋找到了破譯遺傳密碼的途徑。利用多核苷酸磷酸化酶合成一條由相同核苷酸組成的多核苷酸鏈，用它作模板，利用大腸桿菌體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)。以均聚物為模板指導(dǎo)多肽的合PolyC為模板，產(chǎn)生的多肽鏈為PolyProPolyU為模板，產(chǎn)生的多肽鏈為PolyPhePolyA為模板，產(chǎn)生的多肽鏈為PolyLys

證明三聯(lián)體密碼的三個著名實驗?zāi)壳叭揬總數(shù)六十五頁\編于十三點2.核糖體結(jié)合技術(shù)1964年Nirenberg等人首先合成一個已知序列的核苷酸三聚體，然后與大腸桿菌核糖體和氨酰tRNA一起溫育。由此確定與已知核苷酸三聚體結(jié)合的tRNA上連接的是那一種氨基酸。該實驗確定了50多種三聯(lián)體密碼，對于幾種密碼編碼同一個氨基酸提供了直接的、最好的證據(jù)目前四頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點3.以特定的共聚物為模板指導(dǎo)多肽的合成1964年，

Khorana以共聚物即含有重復(fù)序列的多聚核苷酸指導(dǎo)多肽的合成，加快了破譯遺傳密碼的步伐。以多聚二核苷酸作模板可合成由2個氨基酸組成的多肽,如以PolyUG為模板UGUGUGUGU合成產(chǎn)物為PolyLys-Val。以多聚三核苷酸作為模板，可得三種氨基酸組成的多肽UCGUCGUCG

。PhePhePheSerSerSerLeuLeuLeu到1966年，經(jīng)過5年的努力全部破譯了20種aa的密碼目前五頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點EstablishedthechemicalstructureoftRNADevisedmethodstosynthesizeRNAswithdefinedsequencesEstablishedtheinvitrosystemforrevealingthegeneticcodes目前六頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點遺傳密碼字典UACGUCAGUCAG第二位第一位（5ˊ）第三位（3ˊ）UCAGUCAGUCAG目前七頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點第二節(jié)遺傳密碼的基本特性1、密碼是無標(biāo)點符號的、且相鄰密碼子互不重疊。2、密碼的簡并性：由一種以上密碼子編碼同一個氨基酸的現(xiàn)象稱為簡并性（degeneracy），對應(yīng)于同一氨基酸的密碼子稱為同義密碼子(Synonymouscodon)。密碼的簡并性可以減少有害突變3、密碼的擺動性（變偶性）：密碼的專一性主要是由第一第二個堿基所決定，tRNA上的反密碼子與mRNA密碼子配對時，密碼子的第一、二位堿基是嚴(yán)格的，第三位堿基可以有一定的變動。Crick稱這一為變偶性（wobble）.4、密碼的通用性和變異性5、64組密碼子中，AUG既是Met的密碼，又是起始密碼；有三組密碼不編碼任何氨基酸，而是多肽鏈合成的終止密碼子：UAG、UAA、UGA。6、密碼的防錯系統(tǒng)目前八頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點反密碼子與密碼子之間的堿基配對AUCG反密碼子第一位堿基密碼子第三位堿基GUCUAGIUCA目前九頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點

次黃嘌呤核苷酸（I）常常出現(xiàn)在tRNA反密碼子的5ˊ位，I可以與U，C和A形成氫鍵。帶有反密碼子IGC的tRNAAla分子可以與特異編碼Ala的三個密碼（GCU，GCC，GCA）中的任一個結(jié)合目前十頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點人線粒體中變異的密碼子UGA終止信號TrpAUAIleMetAGAArg終止信號AGGArg終止信號密碼子正常情況下編碼線粒體DNA編碼密碼子UGA編碼了第21種氨基酸—硒代半胱氨酸，密碼子UAG編碼了第22種氨基酸—吡咯賴氨酸。目前十一頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點關(guān)于密碼的防錯系統(tǒng)密碼的簡并性由第三個堿基決定氨基酸的極性由第二個堿基決定如：中間U→非極性、疏水、和有支鏈的aa中間C→非極性或不帶電極性側(cè)鏈aa中間AorG→親水的aa第一個A或C、第二個A或G、第三個任意→可離解、親水側(cè)鏈堿性aa前兩位AG、第三個任意→酸性親水側(cè)鏈aa結(jié)果：一個堿基變化后→相同aa或性質(zhì)相似aa，這是進化的結(jié)果目前十二頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點第38章蛋白質(zhì)的合成及轉(zhuǎn)運目前十三頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點第一節(jié)蛋白質(zhì)合成的分子基礎(chǔ)蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）以氨基酸為原料以mRNA為模板以tRNA為運載工具以核糖體為合成場所起始、延長、終止各階段蛋白因子參與合成后加工成為有活性蛋白質(zhì)目前十四頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點原核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點5′3′順反子順反子順反子先導(dǎo)區(qū)末端順序SD區(qū)特點半衰期短許多原核生物mRNA以多順反子形式存在AUG作為起始密碼；AUG上游7～12個核苷酸處有一被稱為SD序列的保守區(qū)，16SrRNA3’-端反向互補而使mRNA與核糖體結(jié)合。AUGUAAAUGUAAAUGUAA讀碼框架核糖體識別位點一、mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板

mRNA(messengerRNA)是蛋白質(zhì)生物合成過程中直接指令氨基酸摻入的模板。AGGAGGU目前十五頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點5′

“帽子”PolyA

3′

順反子m7G-5′ppp-N-3′pAAAAAAA-OH讀碼框架核糖體識別位點AUGUAA真核生物的18SrRNA與原核生物的16SrRNA在其3‘末端有很大的同源性。由于18SrRNA缺少CCUCC序列(與mRNA上的SD序列互補),因此真核生物mRNA可能并不存在SD序列。大多數(shù)真核生物mRNA起始密碼子AUG附近“上下文”為CCACCAUGG。在帽子結(jié)構(gòu)上形成的40S亞基起始復(fù)合物向3‘方向移動時,如發(fā)現(xiàn)AUG密碼子處于這樣的“上下文”中,就不再向前移動,而是與60S亞基結(jié)合成為完整的核糖體,于是從AUG上開始合成蛋白質(zhì)。目前十六頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點tRNA（transferribonucleicasid）在蛋白質(zhì)合成中起重要作用，它不但為每個三聯(lián)體密碼子譯成氨基酸提供接合體，還為準(zhǔn)確無誤地將活化氨基酸運送到核糖體中mRNA模板上。1、tRNA的結(jié)構(gòu)特征2、tRNA的功能（1）tRNA的接頭(adaptor)作用

3′-端上的氨基酸接受位點

識別氨酰-tRNA合成酶的位點反密碼子位點（2）tRNA的突變與校正基因(回復(fù)突變，reversemutation)二、tRNA轉(zhuǎn)運活化的氨基酸至mRNA模板上目前十七頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點核糖體（ribosome）是由rRNA（ribosomalribonucleicacid）和多種蛋白質(zhì)結(jié)合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，蛋白質(zhì)肽鍵的合成就是在這種核糖體上進行的。2、核糖體的功能1、核糖體的結(jié)構(gòu)和組成三、核糖體是蛋白質(zhì)合成的工場目前十八頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點核糖體的組成34protein21protein23SRNA5SRNA16SRNA50Ssubunit70Sribosome30Ssubunit原核生物核糖體結(jié)構(gòu)示意圖30Ssubunit50Ssubunit原核生物核糖體的組成目前十九頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點16SrRNA的二級結(jié)構(gòu)目前二十頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點多核糖體目前二十一頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點原核細(xì)胞70S核糖體的A位、P位及mRNA結(jié)合部位示意圖30S與mRNA結(jié)合部位P位（結(jié)合肽基的部位—肽酰基位點）A位（結(jié)合AA-tRNA的部位—氨?；稽c）50S53mRNA目前二十二頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點第二節(jié)蛋白質(zhì)合成的步驟氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運肽鏈合成的起始肽鏈的延長肽鏈合成的終止目前二十三頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點氨基酸的活化氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E3-氨酰-tRNA

一、氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運目前二十四頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點氨酰-tRNA合成酶特點專一性：1）對氨基酸有極高的專一性，每種氨基酸都有專一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。2）對tRNA具有極高專一性。校對作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解錯誤活化的氨基酸。目前二十五頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點二、肽鏈合成的起始所需的條件：游離的核糖體大小亞基mRNA5’端的起始信號起始tRNA—tRNAimet

（原核生物fmet-tRNAifmet）GTP三種可溶性起始因子(IF)目前二十六頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點N-甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-

+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-Met-tRNAiMetfMet-tRNAtfMetN10-CHO-FH4FH4轉(zhuǎn)甲酰酶目前二十七頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點三種起始因子IF1IF2

IF3與IF2一起促進fmet-tRNAifmet與mRNA及30S小亞基結(jié)合與IF1一起促進fmet-tRNAifmet與mRNA及30S小亞基結(jié)合有GTP酶活性(起始時消耗1GTP)特異識別fmet-tRNAifmet形成fmet-tRNAifmet-IF2-GTP終止時：促使核糖體解離（真核生物起始因子－eIF有9－11種）目前二十八頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點30S起始復(fù)合物形成1.核糖體亞基的拆離2.mRNA在小亞基上就位3.fmet-tRNAifmet的結(jié)合

IF3起始序列（SD序列）30S小亞基與mRNA識別、結(jié)合IF1、IF3協(xié)助fmet-tRNAifmet-IF2-GTP通過其反密碼與mRNA上的起始密碼AUG相配對目前二十九頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點SD序列(shine-Dalgarno序列):—原核生物1.位于起始密碼上游10個核苷酸左右。2.序列富含嘌呤(如AGGA/GAGG）的一段序列。3.能和原核生物16srRNA3’端7個相應(yīng)的富含嘧啶序列互補。4.在IF3、IF1促進下和30S亞基結(jié)合。目前三十頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點起始密碼SD序列目前三十一頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點70s起始復(fù)合物形成1.IF3脫落2.50S大亞基結(jié)合3.GTPGDP+Pi

4.IF2、IF1脫落70s起始復(fù)合物組成1.小亞基2.mRNA3.fmet-tRNAifmet

結(jié)合于核糖體的P位目前三十二頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點30S亞基?mRNAIF3-IF1復(fù)合物30S?mRNA?GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1復(fù)合物70S起始復(fù)合物codonanticodonA位P位

mRNA

+30S亞基-IF3A位IF-353IF2GTPP位IF3IF2IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亞基IF2+IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始復(fù)合物目前三十三頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點

三.肽鏈的延長（進位、成肽、移位）所需的條件70S起始復(fù)合物tRNA轉(zhuǎn)運氨基酸延長因子(EF）原核生物—EF－Tu、EF－Ts（真核生物EF1，多亞基，具有Tu和Ts的功能）GTP目前三十四頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點1.進位

氨基酰-tRNA根據(jù)遺傳密碼的指引，進入核糖體的A位。參與的延長因子EF-TuEF-Ts協(xié)助AA-tRNA進入A位具有GTP酶活性促進EF-Tu的再利用目前三十五頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點Tu\Ts循環(huán)TsTs-GDP目前三十六頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點2.轉(zhuǎn)肽

肽鍵位置轉(zhuǎn)肽酶（大亞基上）催化形成肽鍵P位：f-met-（肽酰）的α-COO-+A位：氨基酰的α-NH4+形成肽鍵A位：反應(yīng)在此位上進行生成的二肽在A位上。P位：無負(fù)載tRNA目前三十七頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點

肽基轉(zhuǎn)移酶（peptidyltransferase）使一個酯鍵變成了肽鍵。肽基轉(zhuǎn)移酶的活性由核糖體大亞基的23srRNA承擔(dān)（肽基轉(zhuǎn)移酶是一種ribozyme）。嘌呤霉素對蛋白質(zhì)的抑制作用就發(fā)生在肽鍵形成這一步。嘌呤霉素的結(jié)構(gòu)非常類似于氨酰-tRNA的3’末端AMP的結(jié)構(gòu)。因為結(jié)構(gòu)上的相似，嘌呤霉素可以進入核糖體的A位。肽酰轉(zhuǎn)移酶催化新生成的多肽轉(zhuǎn)移至嘌呤霉素的游離的氨基上。由于肽酰－嘌呤霉素在A位處的結(jié)合弱，很快就從核糖體上解離，因此就可終止蛋白質(zhì)的合成。

目前三十八頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點目前三十九頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點3.移位

在A位的二肽鏈連同mRNA進入P位移位因子位置方向EF－G（真核生物EF－2）有GTP酶活性游離tRNA釋放P位：肽-tRNA-mRNAA位：空留,下一個AA進入mRNA：從5’3’移動1個帶有肽鏈的tRNA：從A位P位肽鏈合成：從N端C端延長目前四十頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點4.肽鏈延長過程的能量消耗每合成一個肽鍵，消耗4個高能磷酸鍵活化：2個ATP進位：1個GTP移位：1個GTP目前四十一頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點肽鏈的延長12122323進位轉(zhuǎn)肽移位進位(Tu\Ts)GTPGTPN-端235′3′C-端轉(zhuǎn)肽15′3′（EF-G）

目前四十二頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點四.肽鏈合成的終止終止密碼的辨認(rèn)肽鏈從肽酰-tRNA水解出mRNA從核糖體中分離及大小亞基的拆開蛋白質(zhì)因子的參與（釋放因子）UAA、UAG、UGAGTPGDP+PiIF3結(jié)合30小亞基RF1：作用于UAA、UAGRF2：作用于UAA、UGARF3：刺激RF1、RF2活性

目前四十三頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點肽鏈合成的終止

（1）釋放因子RF1或RF2

進入核糖體A位。（2）多肽鏈的釋放（3）70S核糖體解離53UAG30S亞基50S亞基53UAGtRNARF目前四十四頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點五、真核生物多肽鏈的合成1.真核細(xì)胞核糖體比原核細(xì)胞核糖體更大更復(fù)雜；2.起始氨基酸為Met，不是fMet；3.肽鏈合成的起始：由40S核糖體亞基首先識別mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移動尋找AUG（掃描,AUG附近“上下文”為CCACCAUGG），這過程要消耗ATP，核糖體結(jié)合位點（RBS）在AUG附近；4.起始因子(IF)有9-11種，但只有2種延長因子和1種終止因子5.真核細(xì)胞種線粒體、葉綠體的核糖體大小、組成及蛋白質(zhì)合成過程都類似于原核細(xì)胞。目前四十五頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點真核和原核細(xì)胞參與翻譯的蛋白質(zhì)因子階段原核

真核功能IF1IF2eIF2參與起始復(fù)合物的形成IF3eIF3、eIF4C起始CBPI與mRNA帽子結(jié)合eIF4ABF參與尋找第一個AUGeIF5協(xié)助eIF2、eIF3、eIF4C的釋放eIF6協(xié)助60S亞基從無活性的核糖體上解離EF-TueEF1協(xié)助氨酰-tRNA進入核糖體延長EF-TseEF1

幫助EF-Tu、eEF1周轉(zhuǎn)EF-GeEF2移位因子RF-1終止eRF釋放完整的肽鏈RF-2目前四十六頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點六、蛋白質(zhì)生物合成抑制劑1、抗菌素類阻斷劑

氯霉素:與50S（70S）核糖體結(jié)合,抑制肽酰轉(zhuǎn)移酶。

鏈霉素、新霉素、卡那霉素：與30S核糖體結(jié)合?？梢詮V泛用作治療細(xì)菌感染的藥物。環(huán)己亞胺：與80S核糖體結(jié)合可抑制真核生物蛋白質(zhì)合成。目前四十七頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點2、作為蛋白質(zhì)合成阻斷劑的毒素

細(xì)菌毒素—白喉毒素：是已知的毒性最大的毒素，只要一分子的白喉毒素就足可以使真核細(xì)胞內(nèi)的延伸因子eEF-2失活，對真核生物有劇毒的毒素，抑制蛋白質(zhì)的合成，幾個微克即可致人于死命。

目前四十八頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點第三節(jié)蛋白質(zhì)的運輸及翻譯后修飾目前四十九頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點一、蛋白質(zhì)的運輸

在核糖體上新合成的多肽被送往細(xì)胞的各個部分，以行使各自的生物功能。大腸桿菌新合成的多肽，一部分仍停留在胞漿之中，一部分則被送到質(zhì)膜、外膜或質(zhì)膜與外膜之間的空隙。有的也可分泌到胞外。真核細(xì)胞中新合成的多肽被送往溶酶體、線粒體、葉綠體、胞核等細(xì)胞器。所以新合成的多肽的輸送是有目的地、定向地進行的。目前五十頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點1.蛋白質(zhì)通過信號肽引導(dǎo)到目的地信號肽(signalpeptide):未成熟白質(zhì)中可被細(xì)胞轉(zhuǎn)運系統(tǒng)識別的特征性氨基酸序。

特征：

通常在N末端。N末端至少有一個帶正電荷的氨基酸。10－40個氨基酸范圍內(nèi)，其中部由10-15個疏水氨基酸組成。在C末端有一個可被信號肽酶識別的位點。

作用：把合成的蛋白質(zhì)移向粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。信號肽對靶向輸送有決定作用。目前五十一頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點

一些真核細(xì)胞多肽鏈上N-端的信號肽的結(jié)構(gòu)

目前五十二頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點

識別信號肽的是一種核蛋白體,稱為信號識別體(signalrecognitionparticle,SRP)。分子量:396kD由一分子7SLRNA(300bp)6個不同的多肽分子兩個功能域(domain):一個用以識別信號肽，一個用以干擾進入的氨酰-tRNA和肽酰移位酶的反應(yīng)，以終止多肽鏈的延伸作用。目前五十三頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點(dockingprotein)目前五十四頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點2.新合成多肽的定向運輸Proteinsaresynthesizedintwotypesoflocation:Thevastmajorityofproteinsaresynthesizedbyribosomesinthecytosol.Asmallminorityaresynthesizedbyribosomeswithinorganelles(mitochondriaorchloroplasts).Proteinssynthesizedinthecytosolcanbedividedintotwogeneralclasseswithregardtolocalization:Thosethatarenotassociatedwithmembranes;Thosethatareassociatedwithmembranes目前五十五頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點Proteinsthatarelocalizedpost-translationallyarereleasedintothecytosolaftersynthesisonfreeribosomes.Somehavesignalsfortargetingtoorganellessuchasthenucleusormitochondria.ProteinsthatarelocalizedcotranslationallyassociatewiththeERmembraneduringsynthesis,sotheirribosomesare"membrane-bound".Theproteinspassintotheendoplasmicreticulum,alongtotheGolgi,andthenthroughtheplasmamembrane,unlesstheyhavesignalsthatcauseretentionatoneofthestepsonthepathway.Theymayalsobedirectedtootherorganelles,suchasendosomesorlysosomes.目前五十六頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點ProteinsthatentertheER-Golgipathwaymayflowthroughtotheplasmamembraneormaybedivertedtootherdestinationsbyspecificsignals.目前五十七頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體泡泡泡融入質(zhì)膜核糖體芽泡分泌蛋白質(zhì)的合成目前五十八頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點3.一些線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)是翻譯完成后被運輸?shù)?/p>

線粒體和葉綠體基因組只編碼一小部分自身的蛋白質(zhì)，大部分是由和基因組編碼的。由細(xì)胞游離核糖體合成，在運送到這些細(xì)胞器中。這些蛋白質(zhì)通常在N末端有一段多肽分別稱為線粒體定向肽和葉綠體轉(zhuǎn)移肽。起到信號肽的作用。目前五十九頁\總數(shù)六十五頁\編于十三點線粒體外膜線粒體內(nèi)膜帶有線粒體定向肽（導(dǎo)肽）的線粒體蛋白質(zhì)前體跨膜運送過程示意圖內(nèi)外膜接觸位點的蛋白質(zhì)通道受體蛋白PCB定向肽蛋白酶切除定向肽目前六十頁\總數(shù)六十五頁\編于