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对“翻译”过程中几个问题的探讨  

2018-05-21 16:01:24|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        蛋白质的合成包括转录翻译两个阶段。其中翻译是在核糖体上进行的、以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质(多肽)的过程。以下对该内容的几个知识点进行探讨。

1细胞内转运氨基酸的tRNA有多少种?对“翻译”过程中几个问题的探讨 - 生物清风岭 - 高中生物,生物教学|生物清风岭

        tRNA的作用是携带氨基酸进入核糖体,并使氨基酸按mRNA上的密码子的顺序对号入座tRNA一端的反密码子与mRNA上的密码子通过碱基互补配对而相互识别,但在tRNA中,有一些反密码子与密码子的配对并非严格地对应。在tRNA中,除了有AUGC四种碱基,还有一些稀有碱基,其中的I碱基(次黄嘌呤)参与了反密码子5'端碱基的构成。翻译时反密码子与密码子的碱基在配对区内的链是反向平行的(图1)。

    在反密码子与密码子配成的三个碱基对中,有两对(密码子碱基12与反密码子碱基32)严格遵守碱基互补配对原则,而反密码子的第1个碱基(5’端)与密码子的第3个碱基(3’端)的配对具有一定的变通性(柔性),克里克(Crick)将这种变通性称为摆动,具体的配对方式见表l

对“翻译”过程中几个问题的探讨 - 生物清风岭 - 高中生物,生物教学|生物清风岭

    由表1可见:反密码子能够识别多少个密码子是由反密码子的第1位(5’端)碱基决定的:第1位碱基为AC时,只能识别一种密码子;第1位碱基为GU时,可以识别两种密码子;第1位碱基为I时,可以识别三种密码子。由于密码子的第三个碱基允许有某种程度的摆动性,所以某些tRNA的反密码子可以识别一个以上的密码子(几种同义密码子)。可见,编码20种不同的氨基酸的61个密码子并不需要61个反密码子来识别,即反密码子的个数少于61。因此,在细胞中的tRNA的种数也少于61种。由于密码子与反密码子配对时第3位碱基的摆动,对照遗传密码表,在理论上可以推测:当反密码子的5’端碱基是I(次黄嘌呤)时,最少只需要32tRNA(反密码子)来对应64种密码子。

         根据现有的资料,在原核生物中有30~45tRNA,真核细胞中可能存在50tRNA

2肽链合成终止阶段对终止密码子的识别是tRNA吗?

        遗传密码表有3个终止密码子:UAAUAGUGA,它们是肽链合成的终止信号。终止密码子一般不能被任何的tRNA识别,但能被特殊的蛋白质(释放因子)识别。在肽链延伸的过程中,核糖体沿mRNA5’→3'移动,当终止密码进入核糖体A位时,释放因子能识别这些密码子并与之结合,水解P位上多肽链与tRNA之间的二酯键,于是新合成的肽链和tRNA从核糖体上释放,核糖体大、小亚基解体,肽链的合成结束。释放因子有两类:Ⅰ类释放因子识别终止密码子,并能催化新合成的多肽链从P位点的tRNA上水解释放出来;Ⅱ类释放因子在多肽链释放后刺激Ⅰ类释放因子从核糖体中解离出来。

       在终止阶段,当终止密码出现在核糖体A位时,既没有携带氨基酸的tRNA接上去,也没有某种不带氨基酸的tRNA和终止密码子配对。

3连接在tRNA 3'末端的氨基酸对密码子的识别有无影响?

        由以下实验可以说明:在无细胞蛋白质合成体系中,用多聚(UG)为模板进行多肽合成。由于在此模板上有半胱氨酸的密码子UGU,不含丙氨酸的密码子GCXX可以为UCAG),故在一般情况下,合成的肽链中应含有半胱氨酸(Cys),而不含丙氨酸(Ala)。若在这个体系中加入杂化分子*Ala-tRNAcys(体外用14C标记半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸,得到*Cys-tRNAcys,再用无机催化剂镍将其中的Cys还原成Ala,即得到杂化的分子*Ala-tRNAcys),结果合成的多肽链中就有丙氨酸掺入,说明在杂化分子*Ala-tRNAcys上,虽然tRNA携带的氨基酸发生了变化,但其仍可以识别半觥氨酸的密码子。进一步用血红蛋白mRNA作模板,在血红蛋白合成过程中加入杂化的分子*Ala-tRNAcys。然后,对合成的血红蛋白用胰蛋白酶水解,分析水解后的肽段,发现原来含有半胱氨酸的肽段中有同位素标记的丙氨酸,而原来含有丙氨酸的肽段中却没有同位素14C标记的丙氨酸。

       实验表明,tRNA上携带的氨基酸对密码子的识别没有影响,对密码子的识别过程中tRNA分子本身起着决定作用。

4多肽链合成的方向是从氨基端开始还是从羧基端开始?

        多肽链是具有方向性的。在多肽合成的图示中,由于习惯上将每个氨基酸的氨基写在α-C原子的左侧,羧基写在α-C原子右侧,缩合反应是由前面的氨基酸的羧基与后面的氨基酸的氨基就近脱水缩合形成了肽键,这样就人为规定了多肽链合成的方向。那么在核糖体立体的微空间内,真实的多肽链合成的方向是怎样的呢?即多肽的合成是从氨基端(N端)开始,还是从羧基端(C端)开始的?

        血红蛋白中含有较多亮氨酸,有人用3H标记的亮氨酸,分析了兔网织红细胞在无细胞体系中血红蛋白生物合成的过程。在血红蛋白合成开始后,加入用3H标记的亮氨酸,每隔一段时间后取样分析。将带有标记的蛋白质分离出来,用胰蛋白酶水解血红蛋白,得到长短不一的许多小肽。用纸层析法分离这些小肽,检测带标记的氨基酸在各种小肽内的分布情况,发现放射性氨基酸的含量是羧基端远高于氨基端,而且从氨基端至羧基端的放射性逐渐增加。

         放射性同位素标记的实验表明:多肽链的合成的方向是从氨基端(N端)开始向羧基端(C端)延伸的。

——叶平.生物学教学.2018年(第43卷)第2

资料来源:秦四哥兴趣部落

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