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王鏡巖生物化學(xué)考研復(fù)習(xí)筆記
王鏡巖生物化學(xué)是考取生化方向研究生同學(xué)們的基礎(chǔ)教材，在前期復(fù)習(xí)中同學(xué)們應(yīng)該已經(jīng)將書(shū)通讀一遍，由于書(shū)中內(nèi)容較多，建議同學(xué)們沖刺階段的復(fù)習(xí)，以精煉的筆記為主，下面就由帶著大家復(fù)習(xí)一遍此書(shū)的重點(diǎn)內(nèi)容。
第十一章 蛋白質(zhì)的生物合成(翻譯)
第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系
一、mRNA與遺傳密碼
1. mRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板
原核生物一個(gè)mRNA帶有功能相關(guān)的幾種蛋白質(zhì)的編碼信息，稱(chēng)多順?lè)醋?幾個(gè)基因的復(fù)本);真核生物一個(gè)mRNA一般只帶一種蛋白質(zhì)的編碼信息，稱(chēng)單順?lè)醋�。mRNA的生成要經(jīng)加工，尤其是真核生物細(xì)胞，這就造成mRNA的序列和DNA序列間沒(méi)有完整的一對(duì)一的關(guān)系。遺傳密碼(genetic code)是規(guī)定mRNA的核苷酸序列翻譯成多肽鏈氨基酸序列的一套法則，也就是mRNA的核苷酸序列和多肽鏈氨基酸序列的共線(xiàn)性關(guān)系。
2. 遺傳密碼是三聯(lián)體密碼
20世紀(jì)中葉，數(shù)學(xué)推算編碼20種氨基酸所需的堿基最低數(shù)是3(43=64)，密碼子(codon)應(yīng)是三聯(lián)體(triplet)，即mRNA的序列以三個(gè)核苷酸為一組。
1961年Crick及其同事通過(guò)研究噬菌體基因的移碼突變推測(cè)三聯(lián)體密碼子是非重疊、無(wú)標(biāo)點(diǎn)的。Nirenberg等用人工合成的mRNA在無(wú)細(xì)胞蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)中尋找氨基酸與三聯(lián)體密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系。Khorana和他的同事用化學(xué)合成結(jié)合酶促反應(yīng)，合成含有2、3、4核苷酸重復(fù)序列的多聚核苷酸，以此為模板找出各氨基酸的密碼子。技術(shù)上的突破來(lái)自人工合成的三核苷酸能與對(duì)應(yīng)的氨酰-tRNA一起結(jié)合在核糖體上，由此確定絕大多數(shù)密碼子。1966年全部64個(gè)密碼子破譯，其中AUG編碼甲硫氨酸，又是起始密碼;UAA、UAG、UGA3個(gè)是終止密碼，不編碼氨基酸;還有 61個(gè)編碼一特定的氨基酸。
3. 遺傳密碼特點(diǎn)：①連續(xù)性,指密碼子必須按53方向三個(gè)一組讀碼框往下閱讀，無(wú)標(biāo)點(diǎn)、不重疊、不跳格。正確的讀碼框的確立是由核糖體識(shí)別在編碼序列開(kāi)頭處的起始密碼AUG;②簡(jiǎn)并性，是指同一種氨基酸有兩個(gè)或更多密碼子的現(xiàn)象。編碼同一氨基酸的密碼子稱(chēng)為同義密碼子，通常只在第3位堿基上不同，這樣可減少有害突變。密碼子第3位堿基與tRNA反密碼子不嚴(yán)格遵從堿基配對(duì)規(guī)律(擺動(dòng)堿基配對(duì))，如tRNA反密碼子第一位的I(由A轉(zhuǎn)變而來(lái))可與mRNA密碼子第3位堿基U、C、A形成配對(duì)，U可對(duì)應(yīng)A、G，因而密碼子第3個(gè)位置又稱(chēng)擺動(dòng)位置;③通用性，即所有生物基本共用同一套遺傳密碼。線(xiàn)粒體以及少數(shù)生物基因組的密碼子有變異(如在酵母、哺乳動(dòng)物、果蠅中，AUA = Met而非Ile，UGA=Trp而非終止碼。)
二、tRNA與氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)
1. tRNA是轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具
具備倒L型三級(jí)結(jié)構(gòu)的tRNA由氨酰合成酶催化氨基酸共價(jià)連結(jié)到3端，形成氨酰-tRNA，需要 ATP。tRNA與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的位點(diǎn)至少有4個(gè)，即①3端CCA上的氨基酸接受位點(diǎn);②反密碼子位點(diǎn);③識(shí)別氨酰-tRNA合成酶位點(diǎn);④核糖體識(shí)別位點(diǎn)。
2. tRNA第二套密碼系統(tǒng)
氨酰-tRNA合成酶具有絕對(duì)專(zhuān)一性，對(duì)L-氨基酸、tRNA兩種底物能高度特異識(shí)別。大腸桿菌丙氨酸t(yī)RNA的氨基酸接受臂上的G3?U70堿基對(duì)決定負(fù)載Ala的專(zhuān)一性。精氨酸-tRNA(A20)，異亮氨酸-tRNA(G5?G69)，酵母苯丙氨酸-tRNA(G20,G34,A35,A36)。由于氨基酸和tRNA正確結(jié)合，而tRNA又和mRNA、核糖體準(zhǔn)確配對(duì)，這就確保遺傳信息傳遞的穩(wěn)定。氨酰-tRNA合成酶與tRNA之間的相互作用和tRNA分子中某些堿基或堿基對(duì)決定著攜帶專(zhuān)一氨基酸的作用組成tRNA分子第二套密碼系統(tǒng)。
三、核糖體與肽鏈裝配
1. 核糖體是合成蛋白質(zhì)的部位(或稱(chēng)蛋白質(zhì)合成的分子工廠(chǎng))
1950年P(guān).Zamecnik將放射性同位素標(biāo)記的氨基酸注射到小鼠體內(nèi)，經(jīng)短時(shí)間后，取出肝臟，制成勻漿，離心，分成核、線(xiàn)粒體、微粒體及上清液組分，發(fā)現(xiàn)微粒體中的放射性強(qiáng)度最高，再處理微粒體，將核糖體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中分離出，發(fā)現(xiàn)核糖體的放射強(qiáng)度比微粒體高7倍。
2. 核糖體的組成和結(jié)構(gòu)
有70S和80S兩種，均由大小不同的兩個(gè)亞基組成。70S核糖體存在于原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的線(xiàn)粒體和葉綠體中，其30S小亞基含有一個(gè)16S rRNA和21種不同的蛋白質(zhì)(稱(chēng)S蛋白)，50S大亞基含有一個(gè)23S rRNA、5S rRNA和34種蛋白質(zhì)(L蛋白)。80S核糖體存在于真核細(xì)胞，其40S小亞基含有一個(gè)18S rRNA和34種S蛋白，60S大亞基含有28S rRNA、5S rRNA、5.8S rRNA各一分子和49種L蛋白。在通常情況下，核糖體的大小亞基游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，只有當(dāng)小亞基與mRNA結(jié)合后，大亞基才與小亞基結(jié)合形成完整的核糖體。
核糖體上有兩個(gè)tRNA結(jié)合的位點(diǎn)：A位點(diǎn)是氨酰tRNA結(jié)合位，P位點(diǎn)是肽酰tRNA結(jié)合位。50S亞基上有一個(gè)GTP水解位點(diǎn)，為氨酰-tRNA移位提供能量;兩亞基接觸面空隙有結(jié)合mRNA的位點(diǎn)，還有與起始因子、延伸因子、釋放因子及各種酶相結(jié)合的位點(diǎn)，mRNA和合成的新生多肽鏈通過(guò)外出孔進(jìn)入膜腔。
四、有關(guān)的酶和蛋白因子
除了以上提到的氨酰-tRNA合成酶和L蛋白、S蛋白外，重要的酶還有轉(zhuǎn)肽酶、轉(zhuǎn)位酶等;在肽鏈合成的起始、延伸和終止過(guò)程有許多蛋白因子參與。起始因子(initiation factors，IF)，包括IF1、IF2、IF3;延伸因子(elongation factors，EF)，有EF-T，EF-G;釋放因子(release factors，RF)，包括RF1、RF2。
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