4.1 遗传密码
密码子特征
遗传密码：mRNA上编码氨基酸的三联体密码子
| 特征 | 说明 |
|---|---|
| 密码子数 | 64个（4³） |
| 编码氨基酸 | 61个 |
| 终止密码子 | 3个：UAA、UAG、UGA |
| 起始密码子 | AUG（编码Met） |
密码子特点：
- 简并性：多个密码子编码同一氨基酸
- 通用性：几乎所有生物共用
- 连续性：无标点，不重叠
- 方向性：5'→3'阅读
4.2 tRNA与氨基酸活化
tRNA结构
tRNA（转运RNA）的功能：
- 携带特定氨基酸
- 识别mRNA上的密码子（反密码子）
结构特征：
- 长度：73-93个核苷酸
- 三叶草二级结构
- L形三级结构
- 氨基酸臂：3'端CCA，结合氨基酸
- 反密码子环：识别密码子
氨基酸活化
氨酰-tRNA合成酶（aaRS）：
- 催化氨基酸与tRNA连接
- 高度特异性（一种酶对应一种氨基酸）
- 具有校对机制确保翻译保真性
摆动配对
摆动假说：反密码子5'位碱基与密码子3'位配对有一定灵活性
4.3 核糖体
核糖体结构
核糖体是蛋白质合成的场所：
| 亚基 | 原核 | 真核 |
|---|---|---|
| 大亚基 | 50S | 60S |
| 小亚基 | 30S | 40S |
| 完整 | 70S | 80S |
核糖体功能位点
| 位点 | 名称 | 功能 |
|---|---|---|
| A位 | 氨酰位 | 接受新氨酰-tRNA |
| P位 | 肽酰位 | 携带正在延伸的肽链 |
| E位 | 出口位 | 释放空载tRNA |
4.4 翻译过程
起始阶段
原核生物：
- 小亚基识别mRNA：SD序列与16S rRNA 3'端互补
- 起始tRNA进入：fMet-tRNA进入P位
- 大亚基结合：形成70S起始复合物
真核生物：
- 5'帽识别：eIF4F复合物识别m⁷G帽
- 扫描机制：43S前起始复合物从5'端扫描到AUG
- 起始密码子识别：Kozak序列
- 大亚基结合：形成80S起始复合物
延伸阶段
延伸循环：
- 氨酰-tRNA进入A位
- 肽键形成：肽酰转移酶催化（rRNA的核酶活性）
- 核糖体移位
- 空载tRNA释放
终止阶段
终止信号：终止密码子UAA、UAG、UGA
释放因子识别终止密码子，促进多肽链释放
4.5 翻译后修饰
蛋白质折叠
分子伴侣：
- Hsp70：防止新生肽链聚集
- Hsp60/GroEL：提供折叠腔室
- Hsp90：稳定特定蛋白质
化学修饰
| 修饰类型 | 位点 | 功能 |
|---|---|---|
| 磷酸化 | Ser/Thr/Tyr | 信号转导、活性调控 |
| 糖基化 | Asn/Ser/Thr | 蛋白质定位、稳定性 |
| 乙酰化 | Lys | 蛋白质相互作用 |
| 泛素化 | Lys | 蛋白质降解标记 |
4.6 翻译调控
翻译起始调控
eIF4E结合蛋白（4E-BP）：
- 与eIF4E竞争结合
- mTOR激酶磷酸化4E-BP，释放eIF4E
- 营养信号调控翻译
全局调控
eIF2磷酸化：
- 应激条件下eIF2α磷酸化
- 抑制全局翻译起始
- 但激活特定应激基因翻译
本章小结
- 遗传密码具有简并性、通用性、连续性
- tRNA通过反密码子识别密码子，携带特定氨基酸
- 核糖体是蛋白质合成的场所，具有A、P、E三个位点
- 翻译分起始、延伸、终止三个阶段
- 翻译后修饰决定蛋白质的最终功能和定位
- 翻译水平调控是基因表达调控的重要环节
思考题
- 遗传密码的简并性有什么生物学意义？
- 比较原核生物和真核生物翻译起始的差异。
- 为什么肽酰转移酶活性由rRNA而不是蛋白质执行？