生物蛋白
蛋白质的复制合成,看懂这几个过程后,思路很清晰
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简介:
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简介:
 先来给大家讲述回顾一下遗传密码的历史,便于各位学者加深生物蛋白技术的理解。1954年Gamov G首先对遗传密码进行探讨,指出遗传密码子应该是三联体。1961年,Crick F H C及其同事观察了噬菌体特定位点插入或缺失核苷酸,对噬菌体感染能力的影响,证明三联体密码子是非重叠的,并且没有标点。而其中小编觉得最重要的证明三联体密码子的三个著名实验分别如下:

第一个实验:多聚同一核苷酸的翻译

Nirenberg M W和Matthaej J H 采用人工合成的多核苷酸链,在无细胞蛋白合成系统中寻找氨基酸和三联体密码子的对应关系。

第二个实验:核糖体结合技术

以人工合成的三核苷酸,在含核糖体、AA-tRNA的适当离子强度的反应液中保温。使反应液通过硝酸纤维素滤膜,游离的AA-tRNA因相对分子质量小能自由通过滤膜。加入三核苷酸模板可以促使其对应的AA-tRNA结合到核糖体上,体积超过膜上的微孔而被滞留,这样就能把已结合到核糖体上的AA-tRNA与未结合的AA-tRNA分开。用14C标记特定氨基酸,从模板三核苷酸与氨基酸的关系可测知该氨基酸的密码子。

第三个实验:多聚重复核苷酸的翻译

Jones,Khorana利用有机化学和酶法制备了已知的核苷酸重复序列,以此多聚核苷酸作模板,在体外进行蛋白质合成,发现可以生成三种重复的多肽链(下图C)。若从A翻译,则合成出多聚Ile,即AUC对应Ile;若从U翻译,则合成出多聚Ser,即UCA对应Ser;若从C翻译,则合成出多聚His,即CAU对应His。这是因为体外合成是无调控的合成,可以随机地从A、或U、或C翻译,所以有三种重复的多肽链生成。

tRNA的架构和功能:

说到tRNA的架构和功能,小编我觉得还是很好理解的。首先,tRNA的二级结构受体臂(acceptor arm) 3' 端的最后3个碱基序列永远是CCA,最后一个碱基的3' 或2' 自由羟基(-OH)可以被氨酰化。接着小编我和大家讲解下,TψC臂是根据3个核苷酸命名的,其中ψ表示拟尿嘧啶。反密码子臂含有三联反密码子。D臂中含有二氢尿嘧啶(dihydrouracil)。可变臂,tRNA大小变化最大的区域。

核糖体的功能和结构:

核糖体(或称核糖核蛋白体)由蛋白质和rRNA组成,是存在于细胞质内的微小颗粒。小编我觉得这样的概念还是很好理解的。接着,小编来给大家说下核糖体的基本功能:结合mRNA,在mRNA上选择适当的区域开始翻译密码子(mRNA)和反密码子(tRNA)的正确配对、肽键的形成。

核糖体的存在:核糖体可游离存在,真核中,也可同内质网结合,形成粗糙的内质网。原核中,与mRNA形成多聚核糖体。核糖体的活性位点:A位点(氨酰基tRNA 位点,amino acyl-tRNA site)在延伸过程中与进入的负载tRNA结合。P位点(肽酰tRNA 位点,peptidyl-tRNA site)与携带新生多肽链的tRNA结合。E-位点(退出位点,Exit site),脱酰-tRNA占据的位点,空载的tRNAs从此位点被排出。肽基转移酶位点,在50S亚基上,提供肽键形成的催化活性。EF-G结合位点,其活性是核糖体在mRNA移位所必需的多肽出口位点,核糖体通过这个区域附着在膜上。

肽链合成的起始:

肽链的合成有几个步骤,小编现在和大家讲解一下。第一步,30S小亚基首先与翻译起始因子IF-1,IF-3结合,通过SD序列与mRNA模板结合。第二步,在IF-2和GTP的帮助下,fMet-tRNA进入小亚基的P位,tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。第三步, IF-1,IF-3释放,带有tRNA,mRNA的小亚基复合物与50S大亚基结合,GTP水解,释放翻译起始因子IF-2 。

翻译起始因子:细菌有3种起始因子IF-1,IF-2和IF-3。①IF-3是30S亚基与mRNA起始位点的特异结合所必须的。② IF-2特异地和起始tRNA结合,并把它带到起始复合体中。③ IF-1结合于A位点,阻止氨酰-tRNA的进入。

其中,IF3因子具有多重功能:其第一个功能是控制了核糖游离态和结合态之间的平衡。IF-3和游离的30S亚基相结合,但不和70S核糖体结合。当IF-3与30S亚基相结合时,阻止此亚基和50S亚基的结合,其作用实际上是抗缔合因子(antiassociation factors)。IF-3的第二个功能是控制30S亚基与mRNA结合的能力,小亚基失去此因子 就不能和mRNA形成起始复合体(但mRNA上SD位点的选择是核糖体亚基的功能,IF-3并不涉及特异位点的选择)。在30S亚基和50S亚基结合之前,IF-3被释放出来。最后一个功能是参与识别起始氨酰-tRNA。

另外,小编和大家讲解下起始tRNA的特征:仅在tRNAifMet 中,接受臂的最后一对碱基不能互补配对;此特征对甲酰化反应是必需的;如果通过突变使这两个碱基互补配对,tRNAifMet就能参与延伸反应;tRNAifMet反密码子臂茎部有3个G·C对,是fMet-tRNAi 进入P位点的必要特征。

起始过程中mRNA和rRNA的碱基互补配对:

SD序列:原核mRNA起始密码子AUG上游约10bp左右的寡聚嘌呤序列AGGAGG,可以和16S rRNA的3’端互补配对。多顺反子mRNA中,各基因的翻译其实过程是相互独立的。

好了,今天关于生物蛋白技术的学术讲解就到这里了,内容有点长,但是值得各位学者读完,希望我的专业知识能够帮助大家解答困惑,如果有什么问题也可以在下方评论区咨询我哦!

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