分子生物学第 4 章第 1 节：tRNA 与遗传密码

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蛋白质生物合成的过程
1. 翻译的起始：核糖体与 mRNA 结合并与氨酰 tRNA 生成起始复合物
2. 肽链的延伸：核糖体沿着 mRNA 5' 端向 3' 端移动，开始了从 N 端向 C 端的多肽合成
3. 肽链的终止及释放：核糖体从 mRNA 上解离
蛋白质生物合成的条件
- 场所：核糖体
- 模板：mRNA
- 模板与氨基酸之间的接合体：tRNA
蛋白质合成重要性的体现
- 细胞用来进行合成代谢总能量的 90% 消耗在蛋白质合成过程中
- 参与蛋白质合成的各种组分约占细胞干重的 35%
翻译的定义： 将 DNA 链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每 3 个核苷酸代表一个氨基酸的原则，一次合成一条多肽链的过程

[!TIP] 同义突变与无义突变

同义突变： 由于遗传密码的简并性，DNA 片段中某个碱基对的突变有时并不改变所编码的氨基酸

无义突变： DNA 片段中某个碱基对的突变使该密码子转变为终止密码子，导致翻译提前终止

[!NOTE] 反向互补，简单理解就是密码子的首位（第 1 位）与反密码子的最后一位（第 3 位）配对；密码子的最后一位（第 3 位）与反密码子的首位（第 1 位）配对

摆动假说 wobble hypothesis

密码子的第 1、2 位与反密码子的第 3、2 位遵循 A-U、C-G 的碱基互补配对原则

密码子的第 3 位与反密码子的第 1 位则不严格遵循碱基互补配对原则

tRNA 的共性：存在经过特殊修饰的碱基 （如：次黄嘌呤 I） ，tRNA 的 3' 端都以 CCA-OH 结束，该为带你是 tRNA 与相应氨基酸结合的位点

受体臂acceptor arm
- 又叫氨基酸臂
- 是 tRNA 结合氨基酸的位点
- 其 3' 端的最后三个碱基序列永远是 -CCA 序列
- 最后一个碱基的 3' 或 2' 自由羟基（-OH）可以被氨酰化
TψC 臂
- 根据三个核苷酸命名的，其中 ψ 表示假尿嘧啶
反密码子臂
- 根据位于套索中央的三联反密码子命名的
D 臂
- 根据其含有二氢尿嘧啶dihydrouracil命名

起始 tRNA 和延伸 tRNA
- 起始 tRNA：能特异性地识别 mRNA 模板上起始密码子的 tRNA
- 真核生物起始 tRNA：携带 Met
- 原核生物起始 tRNA：携带 fMet （甲酰甲硫氨酸）
- 原核生物中 Met-tRNA $^{{fMet}$ 必须首先甲酰化生成 fMet-tRNA $}{fMet}$ 才能参与蛋白质的生物合成
同工 tRNA cognate tRNA
- 定义：几个代表相同氨基酸的 tRNA
- 在一个同工 tRNA 组内，所有 tRNA 均专一于相同氨酰 tRNA 合成酶
校正 tRNA
- 无义突变nonsense mutation：在蛋白质的结构基因中，一个氨基酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子 （UAG、UGA、UAA），使蛋白质合成提前终止，合成无功能或无意义的多肽
- 错义突变missense mutation：由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码
- 无义突变的校正 tRNA 可通过改变反密码子区校正无义突变
- 错义突变的校正 tRNA 通过反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常的蛋白质

校正 tRNA 的作用机理

无义突变的校正 tRNA 与释放因子竞争识别密码子

错义突变的校正 tRNA 与该密码的正常 tRNA 竞争

氨酰 tRNA 合成酶是一类催化氨基酸连接于 tRNA 的 3' 端特异性酶（令氨基酸活化），包含以下两步反应：
1. 氨基酸活化，生成酶-氨基酰腺苷酸复合物
2. 氨酰基转移到 tRNA 3' 端腺苷残基的 2' 或 3'-羟基上
翻译的保真性：AA-tRNA 合成酶既要识别 tRNA，又能识别氨基酸，它对两者都具有高度的专一性

分子生物学 第 4 章 第 1 节：tRNA 与遗传密码