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氨酰-tRNA合成酶

指数 氨酰-tRNA合成酶

氨酰tRNA合成酶(aminoacyl tRNA synthetase,通常简写为aaRS)是一类催化特定氨基酸或其前体与对应tRNA发生酯化反应而形成氨酰tRNA的酶。由于每一种的氨基酸与tRNA的连接都需要专一性的氨酰tRNA合成酶来催化,因此氨酰tRNA合成酶的种类与标准氨基酸的数量一样都为20种。 氨酰tRNA合成酶也是自然界中最古老的蛋白质之一。.

目录

  1. 12 关系: 古菌中心法則代谢翻譯 (生物學)D臂转运核糖核酸蛋白质蛋白质生物合成抑制剂类抗生素N-甲酰甲硫氨酸氨酰tRNA拟菌病毒

古菌

古菌(Archaea,来自,意为“古代的东西”)又稱古細菌、古生菌或太古生物、古核生物,是单细胞微生物,构成生物分类的一个域,或一个界。这些微生物属于原核生物,它們與细菌有很多相似之處,即它们没有细胞核与任何其他膜结合细胞器,同時另一些特徵相似於真核生物,比如存在重复序列与核小体。 过去曾经将古菌和细菌一同归为原核生物,并将其命名为“古细菌”,但这种分类方式已过时。事实上古菌有其独特的进化历程,并与其它生命形式有显著的生化差异,所以现在将其列为三域系统中的一个域。在这个系统中,古菌、细菌与真核生物各为一个域,并进一步划分为界与门。到目前为止,古菌已被划分为公认的四个门,随着进一步研究,还可能建立更多的门类。在这些类群中,研究最深入的是泉古菌门与广古菌门。但对古菌进行分类仍然是困难的,因为绝大多数的古菌都无法在实验室中纯化培养,只能通过环境宏基因组检测来分析。 古菌和细菌的大小和形状非常相似,但少数古菌有不寻常的形状,如嗜鹽古菌拥有平面正方形的细胞。尽管看起来与细菌更相似,但古菌与真核生物的亲缘关系更为密切,特别是在一些代谢途径(如转录和转译)有关酶的相似性上。古菌还有一些性状是独一无二的,比如由依赖醚键构成的细胞膜。与真核生物相比,古菌有更多的能量来源,从熟悉的有机物糖类到氨到金属离子直到氢气。(如)可以以太阳光为能源,其它一些种类的古菌能进行;但不像蓝藻与植物,没有一种古菌能同时做到这两者而进行光合作用。古菌通过分裂、出芽、断裂来进行无性生殖,但没有发现能产生孢子的种类。 一开始,古菌被认为都是一些生活在温泉、盐湖之类极端环境的嗜极生物,但近来发现它们的栖息地其实十分广泛,从土壤、海洋、到河流湿地。它们也被发现在人类的大肠、口腔、与皮肤。尤其是在海洋中古菌特别多,一些浮游生物中的古菌可能是这个星球上数量最大的生物群体。现在,古菌被认为是地球生命的一个重要组成部分,在碳循环和氮循环中可能扮演重要的角色。目前没有已知的作为病原体或寄生虫的古菌,他们往往是偏利共生或互利共生。一个例子是,生活在人和反刍动物的肠道中帮助消化,还被用于沼气生产和污水处理。嗜极生物古菌中的酶能承受高温和有机溶剂,在被生物技术所利用。.

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中心法則

分子生物學的中心法则(The central dogma of molecular biology,又譯分子生物學的中心教條),首先由佛朗西斯·克里克於1958年Crick, F.H.C. (1958): Symp.

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代谢

代谢是生物体维持生命的化学反应总称。这些反应使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对环境作出反应。代谢通常被分为两类:分解代谢可以对大的分子进行分解以获得能量(如细胞呼吸);合成代谢则可以利用能量来合成细胞中的各个组分,如蛋白质和核酸等。代谢是生物体不断进行物质和能量的交换过程,一旦物质和能量交换停止,生物体的生命就會結束。 代谢中的化学反应可以归纳为代謝途徑,通过一系列酶的作用将一种化学物质转化为另一种化学物质。酶对于代谢反應来说是非常重要的,因为酶可以通过一個熱力學上易於發生的反應來驅動另一個難以進行的反應,使之變得可行;例如,利用ATP的水解所产生的能量来驱动其他化学反应。一个生物体的代谢机制决定了哪些物质对于此生物体是有营养的,而哪些是有毒的。例如,一些原核生物利用硫化氢作为营养物质,但这种气体对于动物来说却是致命的。代谢速度,或者说代谢率,也影响了一个生物体对于食物的需求量。 代谢有一個特点:無論是任何大小的物种,基本代谢途径也是相似的。例如,羧酸,作为柠檬酸循环(又称为“三羧酸循环”)中的最为人们所知的中间产物,存在于所有的生物体,无论是微小的单细胞的细菌还是巨大的多细胞生物如大象。代谢中所存在的这样的相似性很可能是由于相关代谢途径的高效率以及这些途径在进化史早期就出现而形成的结果。.

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翻譯 (生物學)

--()是蛋白質生物合成(基因表达中的一部分,基因表达还包括转录)过程中的第一步。翻译是根據遺傳密碼的中心法則,将成熟的信使RNA分子(由DNA通过转录而生成)中「碱基的排列顺序」(核苷酸序列)解码,并生成对应的特定氨基酸序列的过程。但也有许多转录生成的RNA,如转运RNA、核糖体RNA和小核RNA等并不被翻译为氨基酸序列。 翻译的過程大致可分作三個階段:起始、延長、终止。翻译主要在细胞质内的核糖体中进行,氨基酸分子通过转运RNA被带到核醣體上。生成的多肽链(即氨基酸链)需要通过正确折叠形成蛋白质,许多蛋白质在翻译结束后还需要进行翻译后修饰才能具有真正的生物学活性。 在原核生物的蛋白質合成中,通常可以使用某些抗生素(如茴香素、放线菌酮、氯霉素、四環黴素)来抑制或阻断翻译的进行;其基本原理是競爭性抑制作用或是共價结合而佔據了核糖体的活性位点。由于原核生物的核糖体结构与真核生物中的不同,这些抗生素可以特异性消灭感染真核宿主的原核生物而不会对宿主造成影响。.

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D臂

D臂(D arm)是转运RNA(tRNA)的一个三级结构,包括有两个D茎和一个D环,得名于D环上所含有的特殊碱基二氢尿嘧啶(Dihydrouracil)。 D环的主要功能是用于识别,现在普遍认为D环是氨酰tRNA合成酶(一个将tRNA使之携带氨基酸的酶)的识别位点。D茎也可能有识别作用,但这还有待证明。 这是一个高度可变的区域,它不寻常的鳥苷残基过密结构很值得注意,它似乎对tRNA的三级结构的稳定起到重要作用。.

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转运核糖核酸

转运核糖核酸(Transfer RNA,简称tRNA,又称傳送核糖核酸、转移核糖核酸,是小RNA分子,能夠在轉譯時,攜帶特定的氨基酸到正在加上氨基酸的多肽鏈(polypeptide chain)的ribosomal site上。tRNA能認得特定的密碼子,有個能使氨基酸接附在其上的位置。藉由反密碼子使得每個tRNA能辨識的密碼子均不同。(反密碼子包含一段與mRNA上一段互補的序列)每個tRNA分子理論上只能與一種氨基酸接附,但是遺傳密碼有简并性(degeneracy),使得有多於一個以上的tRNA可以跟一種氨基酸接附。 按照英國生物物理學家佛朗西斯·克里克的假设,tRNA是一种“适配”分子,介导mRNA序列上密码子的识别,并且翻译成相应的氨基酸。1962年,佛朗西斯·克里克因提出去氧核糖核酸雙螺旋結構模型及其遺傳機制而獲諾貝爾獎。.

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酶(Enzyme( ))是一类大分子生物催化劑。酶能加快化學反應的速度(即具有催化作用)。由酶催化的反應中,反應物稱爲底物,生成的物質稱爲產物。幾乎所有細胞內的代謝過程都離不開酶。酶能大大加快這些過程中各化學反應進行的速率,使代謝產生的物質和能量能滿足生物體的需求。細胞中酶的類型對可在該細胞中發生的代謝途徑的類型起決定作用。對酶進行研究的學科稱爲「酶學」(enzymology)。 目前已知酶可以催化超過5000種生化反應。大部分酶是蛋白質,有少部分酶是具有催化活性的RNA分子,这些酶被称为核酶。酶的特異性是由其獨特的三級結構決定的。 和所有的催化劑一樣,酶通過降低反應活化能加快化學反應的速率。一些酶可以將底物轉化爲產物的速率提高數百萬倍。一個比較極端的例子是。該酶可以使在無催化劑條件下需要進行數百萬年的化學反應在幾毫秒內完成。從化學原理上講,酶和其它所有催化劑一樣,反應不會使其物質量發生變化。酶亦不能改變化學平衡,這一點和其它催化劑也是一樣的。酶和其它催化劑的不同之處在於,它們的專一性要強得多。一些分子可以影響酶的活性。如酶抑制劑能降低酶的活性,酶激活劑能提高酶的活性。許多藥物及毒物是酶的抑制劑。當超出適宜的溫度和pH值後,酶的活性會顯著下降。 酶在工业和人们的日常生活中的应用也非常广泛。例如,药厂用特定的合成酶来合成抗生素;洗衣粉中添加酶能加速附着在衣物上的蛋白质、淀粉或脂肪漬的分解;嫩肉粉中加入木瓜蛋白酶能將蛋白質分解爲稍小的分子,使肉的口感更嫩滑。.

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蛋白质

蛋白质(protein,旧称“朊”)是大型生物分子,或高分子,它由一个或多个由氨基酸残基组成的长链条组成。氨基酸分子呈线性排列,相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过肽键连接在一起。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸,在蛋白质中,某些氨基酸残基还可以被改變原子的排序而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以一起,往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物,发挥某一特定功能。 与其他生物大分子(如多糖和核酸)一样,蛋白质是地球上生物体中的必要组成成分,参与了细胞生命活动的每一个进程。酶是最常见的一类蛋白质,它们催化生物化学反应,尤其对于生物体的代谢至关重要。除了酶之外,还有许多结构性或机械性蛋白质,如肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白,以及细胞骨架中的微管蛋白(参与形成细胞内的支撑网络以维持细胞外形)。另外一些蛋白质则参与细胞信号传导、免疫反应、细胞黏附和细胞周期调控等。同时,蛋白质也是动物饮食中必需的营养物质,这是因为动物自身无法合成所有氨基酸,动物需要和必须从食物中获取必需氨基酸。通过消化过程将蛋白质降解为自由氨基酸,动物就可以将它们用于自身的代谢。.

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蛋白质生物合成抑制剂类抗生素

蛋白质生物合成抑制剂类抗生素是一类通过抑制原核生物内蛋白质生物合成,从而达到杀死病原体目的的抗生素。 原核细胞合成蛋白质包括氨基酰-tRNA合成、肽链合成的起始、延伸及终止等阶段,不同蛋白质生物合成抑制剂类抗生素可以作用在不同阶段。.

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N-甲酰甲硫氨酸

N-甲酰甲硫氨酸(N-Formylmethionine,简写为fMet)是一种存在于细菌及相关的真核生物细胞器中的蛋白氨基酸。它是氨基酸甲硫氨酸的衍生物,其中一个甲酸基被加到原甲硫氨酸的氨基上。他专门用于蛋白质合成的起始阶段,之后它可被移除。 N-甲酰甲硫氨酸在细菌、线粒体和叶绿体的蛋白质生物合成中起到至关重要的角色。但它并不用于真核生物胞质溶胶中的蛋白质生物合成,真核细胞的细胞溶质中只有核基因被翻译。它亦不被用于古菌中。在人体中,N-甲酰甲硫氨酸会被免疫系统识别为外源性物质并刺激机体对抗潜在感染。.

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氨酰tRNA

氨酰tRNA(Aminoacyl-tRNA)是一种与之对应的氨基酸相结合的tRNA(也被称作“转移核糖核酸”)。它的职责是将氨基酸传递到核糖体中,在那里会与正在延伸中的多肽链合并将氨基酸加入其中。特定的氨基酸加到与之对应的tRNA上,这点是相当重要的,因为这意味着只有当反密码子配对(可以形成临时的碱基对)正在翻译为蛋白质的信使RNA的下一个密码子时,特定的氨基酸才会被结合到它上面。 在正确的氨基酸与与之对应的tRNA之间形成特定共价键的任务是由氨酰tRNA合成酶完成的。由于遗传密码存在简并性,一些不同的tRNA可以有相同的氨基酸连接到它们上面。.

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拟菌病毒

拟菌病毒是一个包括Acanthamoeba polyphaga mimivirus(APMV)的一个属,或许是与演化史相关的巨型病毒。通常所说的“拟菌病毒”就指APMV。在口語中,APMV更普遍簡稱為“米米病毒”(mimivirus)。2011年10月中旬,科學家發現了Megavirus chilensis,這是已知衣壳直径最大的病毒。拟菌病毒比起其他病毒有着庞大的基因组。拟菌病毒(mimicking microbe)的命名反映了它的体积及革兰氏染色的特性。.

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亦称为 氨基酰-tRNA合成酶,氨酰tRNA合成酶。