第十三章蛋白质的生物合成
一、教学基本要求
解释翻译的概念。
写出蛋白质生物合成体系的组成，论述mRNA,tRNA和核蛋白的作用原理。
复述蛋白质生物合成过程。
简要写出真核与原核生物蛋白质合成异同及肽链合成后的加工过程。
解释分子病，并举例说明。
简要叙述蛋白质合成阻断剂作用原理。
二、教材内容精要
（一）蛋白质的生物合成:
1.蛋白质的生物合成的概念
在生物体细胞内，以mRNA为模板合成蛋白质多肽链的过程即蛋白质的生物合成。在蛋白质的生物合成过程中，多肽链的氨基酸顺序是模板mRNA中的核苷酸排列顺序决定的，因此这一过程又称翻译（translation）。
2.蛋白质的生物合成体系
除合成原料氨基酸外，蛋白质的生物合成体系还包括mRNA、tRNA核（糖核）蛋白体、有关的酶、蛋白质因子、ATP、GTP等功能物质及必要的无机离子。
(1)mRNA：它是蛋白质多肽链合成的模板。mRNA5′至3′方向，若有AUG开始，可以称为一个开放读码框架（open reading），读码框架内每3个核苷酸组成一个密码子，如AAA 或AAG代表赖氨酸；5′端第一个AUG表示起动信号（initiator codon），并代表甲酰蛋氨酸（细菌）或蛋氨酸（高等动物）；UAA,UAG或UGA表示终止信号（terminator codon）。为氨基酸编码的密码子具有如下特点：①简并性（degenerate），即一个以上密码子体现一个氨基酸遗传信息的现象。②连续性（commaless），密码的三联体不间断，须3个一组连续读下去。③通用性（universal)从病毒、植物到人类，所有生物在蛋白质生物合成中都使用一套遗传密码。模板上的密码子可与tRNA的反密码子（anticodon）互补结合。
(2)tRNA及核（糖核）蛋白体：tRNA是氨基酸的运载体。一种tRNA可携带一种氨基酸；而一种氨基酸可由数种tRNA携带。tRNA反密码子与mRNA密码子第三个核苷酸配对时，除A-U,G-C外，还可有U-G,I-C,I-A等不稳定配对（wobble base pair）。核（糖核）蛋白体是多肽链的“装配机”。由大、小亚基组成，亚基又分别由不同的rRNA分子与多种蛋白质分子构成。原核小亚基为30S，真核为40S；原核大亚基为50S，真核为60S。整个原核核（糖核）蛋白体大小为70S，真核为80S。在细胞内，一类核（糖核）蛋白体附着于内质网，参与分泌蛋白质的合成；另一类游离于胞质中。
(3)蛋白质因子：现以原核生物中蛋白质生物合成为例，介绍参与这一过程的蛋白质因子。A1：启动因子（initiation factor）参与起动。
①IF1：促使携带氨基酰的起动tRNA与小亚基结合。
②IF2：功能同上，并有GTP酶活性。
③IF3：促进小亚基与mRNA特异结合；在终止阶段后促使脱落的核蛋白体解离为大、小亚基。
B1：延长因子（elongation factor）。
④EFTu和EFTs延长因子（elongation factor）作用于肽链延长阶段。促进氨基酰-tRNA 进人核蛋白体的“受位”（acceptorsate)，具有GTP酶活性。
⑤EFG作用于肽链延长阶段。具有GTP酶活性，使转肽后失去肽链或蛋氨酰-tRNA从“给位”(donor site）上脱落，并促进移动。
C:释放因子。
⑥)RF：识别终止信号，使大亚基转肽酶（transpeptidase）将“给位”上已合成的肽链水解释放。
3.蛋白质多肽链的生物合成过程
蛋白质的翻译过程包括氨基酸的活化与转运，以及核蛋白体循环（ribosome cycle）。核蛋白体循环是本章重点内容。
(1）氨基酸的活化与转运—即参加蛋白质合成的氨基酸在特异的氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)催化下由ATP供能并与相应得tRNA结合。氨基酰-tRNA合成酶具有绝对的专一性，酶对氨基酸、tRNA两种底物都能高度特异的识别。氨基酰-tRNA合成酶还有校对活性，当tRNA携带了错误的氨基酸时，氨基酰-tRNA合成酶具有水解错误氨基酸酯键的功能，换上与密码子相对应的氨基酸。
(2）核蛋白体循环可分为启动(initiation）、肽链延长（elongation）及终止（termination)3个阶段。
1)启动过程中形成启动复合体，此时需要GTP,真核体系中还需ATP.
具体步骤：mRNA与小亚基结合，并有IF1和IF3辅助，与此同时fmet-RNA辨认结合于mRNA的起始密码子AUG上，此时IF3脱落，而IF2与GTP参与反应；50S的大亚基与小亚基结合，启动因子IF1、IF2脱落。fmet-RNA携带的第一个蛋氨酸位于核蛋白体的给位（donor site)又叫肽位(peptidyl site)，它位于核蛋白体的左半部分，给位的右侧称受位(acceptor site)，在核蛋白体的右侧。
2)肽链延长阶段，每增加一个氨基酸，就按进位、转肽、脱落和移位这四个步骤重复进行。具体步骤：进位：第二个氨基酸进人受位，此步需要延长因子EFTu和EFTs及GTP、Mg2十参加。转肽：50S大亚基给位有转肽酶的存在，可催化肽键形成。经转肽酶催化，给位上的甲酰蛋氨酸被转移到受位上，与受位的氨基酸的氨基形成肽键，此步需要Mg2十和K+。
脱落：在给位上的RNA fmet脱落。
移位：核蛋白体向mRNA的3′端移动一个密码子，下一个密码子进人受位，同时携有肽链的tRNA由受位移至给位，反应需要延长因子EFG、GTP与tRNA由受位移至给位，反应需要延长因子EFG\GTP与Mg2十
3)终止阶段，需终止因子RF参与,RF使给位的转肽酶变为水解作用，合成好的肽链被水解并从核蛋白体上释放。从mRNA上脱落的核蛋白体，分解为大、小两个亚基，核蛋白体的解缔过程需要启动因子3(IF3)。蛋白质合成是需能反应，每生成一个肽键，共需消耗四个高能磷酸键。
4)真核生物的蛋白质合成与原核大同小异，它的核蛋白体为80S；有启动作用的氨基酰-tRNA不需要甲酰化，而原核生物需要甲酰化；真核生物的延长因子为EFT1和EFT2；其终止因子为RF，它可以识别3种终止密码子，而原核生物的终止因子有3种，即RF1,RF2和RF3。蛋白质合成具有方向性，即由N端向C端延伸。
4.肽链合成后的加工（processing）
某些蛋白质经此过程方能形成有生物学活性的分子。该过程包括：多肽链的切除修饰、C端氨基酸酰胺化修饰、N末端乙酰化修饰，以及加糖、加脂、磷酸化、羟化、甲基化与羟甲基化等。单纯蛋白质是由多条肽链组成，多个亚单位构成的蛋白质需经亚基聚合过程，复合蛋白尚有辅助成分参与组成。
5.蛋白质合成与医学的关系
(1)分子病(molecular diseases)的概念：由于基因缺陷，则可出现RNA与蛋白质合成异常，最终导致机体某些结构与功能变异引起的疾病，称为分子病，例如镰刀状红细胞贫血。这类患者血红蛋白β链N端的第六个氨基酸残基由谷氨酸转变为缬氨酸，这是因结构基因
中相应得核苷酸的密码子由来的CTT转变为CAT所致。
（2）蛋白质生物合成的阻断剂：某些抗生素、细菌毒素、植物毒素、以及干扰素(interferon)等对蛋白质合成阻断作用，可用于对细菌和肿瘤细胞的治疗（表12-1）。
1)抗生素
2)白喉毒素：在哺乳动物体内特异的抑制肽链延长因子2(EFT-2）的活性，从而抑制蛋白质合成。
3)干扰素：干扰素抑制病毒蛋白质合成的途径有两方面，一是在双链RNA存在下可以诱导一种蛋白激酶，由蛋白激酶使eIF-2磷酸化失活，进而抑制病毒蛋白质合成；二是干扰素可诱导生成一种寡核苷酸，称为2′-5′A,2′-5′A则活化一种核酸内切酶——RNaseL，RNaseL通过降解病毒RNA，实现对病毒蛋白合成的抑制。
【记忆方法】蛋白质生物合成包括几方面的内容，一是概念定义，例如：翻译、分子病等，这需要在理解的基础上加以记忆。二是掌握合成的体系都含有哪些成分，他们的结构和功能是什么？三是合成过程与机制以及真核与原核合成的差异，这需要了解每一步合成的具体反应，催化的酶及其他的辅助因子，合成的差异用比较方法来记忆，找出真核与原核合成的共同点与不同之处即可。
三、典型试题分析
A型题
1.遗传密码的简并性指的是（1995年生化试题）
A.一些三联体密码可缺少一个嘌呤碱或嘧啶碱
B.密码中有许多稀有碱基
C.大多数氨基酸有一组以上的密码
D.一些密码适用于一种以上的氨基酸
E.以上都不是
【答案】C
【评析】本题考点：密码子的特性。
在mRNA的编码区，每三个前后相联的核苷酸组成一个密码子，每个密码子只为一个氨基酸编码，共有64个密码子，密码子不重叠使用核苷酸，也无核苷酸间隔。所有生物使用同一套密码子仅有极少数例外，此为密码子的通用性。一种氨基酸可有多个密码子，此特点称为密码子的简幷性。
2.原核生物蛋白质生物合成中肽链延长所需的能量来源于（1996年生化试题）
A.ATP
B.GTP
C.GDP
D.UTP
E.CTP
【答案】B
【评析】本题考点：合成过程中不同阶段的能量来源。
蛋白质合成为二个具体步骤：（1）氨基酸的活化与活化氨基酸的搬运（2）活化氨基酸在核蛋白体上的缩合。第一个步骤需要ATP供能。第二个步骤又称核蛋白体循环。具体分为三个阶段：（1）启动阶段（2）肽链延长阶段（3）终止阶段。肽链延长阶段是由进位、转肽、脱落、移位四个具体步骤组成，其中进位和移位都需要GTP供能。
3.下列关于氨基酸密码的叙述哪一项是正确的（1996年生化试题）
A.由DNA链中相邻的三个核苷酸组成
B.由tRNA链相邻的三个核苷酸组成
C.由mRNA链中相邻的三个核苷酸组成
D.由rRNA链中相邻的三个核苷酸组成
E.由多肽链中相邻的三个氨基酸组成
【答案】C
【评析】本题考点：哪种物质具有编码氨基酸的功能。
核酸是遗传物质，它由DNA和RNA组成，DNA是遗传物质的携带者，它以碱基互补配对原则将信息传递给RNA分子。RNA分为三种，tRNA具有携带氨基酸的功能，rRNA是合成蛋白质的场所，mRNA将从DNA转录得遗传信息，以三个核苷酸组成一个氨基酸密码子的形式，编码了全部20种氨基酸的密码子。
4.氯霉素的抗菌作用事由于抑制了细菌的（1997年生化试题）
A.细胞色素氧化酶
B.核蛋白体上的转肽酶
C.基因表达
D.二氢叶酸还原酶
【答案】B
【评析】本题考点:抗生素阻断蛋白质合成的作用。
抗生素对人体的许多代谢过程都有干扰作用，例如磺胺类药物对细菌四氢酸还原酶的竞争性抑制，嘌呤核苷酸代谢物是嘌呤氨基酸或叶酸的类似物，而不同的抗生素阻断蛋白质合成的机制不同。例如：链霉素的作用事抑制蛋白质的合成的启动，金霉素的作用阻碍氨基酰tRNA与小亚基结合等，氯霉素红霉素等的作用事抑制核蛋白体上的转录酶。
5.一个mRNA的部分顺序和密码编号如下（1998年生化试题）
CAG CUC UAU CGG UAG AAU AGC
140 141 142 143 144 145 146
以此功mRNA为模板，经翻译后生成多肽链含有的氨基酸数是
A.140
B.141
C.142
D.143
E.146
【答案】D
【评析】本题考点：终止密码子。
在64个密码子中，启始密码子是AUG，代表蛋氨酸。三个终止密码子是：UAA,UAG、UGA，它们只提供终止信号，不编码任何氨基酸，题中的144位是终止信号。故合成的氨基酸数应是143。
6.核蛋白体“受位”的功能是（2003年生化试题）
A.催化肽键形成
B.从tRNA水解新生肽链
C.接受新进位的氨基酸tRNA
D.转肽
E.活化氨基酸
【答案】C
【评析】本题考点：核蛋白体大亚基的功能。
核蛋白体由大小亚基组成，在肽链合成阶段，大亚基上的“给位”与携带起始密码子的氨基酰-tRNA相结合，同时接受每延长一个氨基酸的肽链，并有转肽酶活性，终止时有水解新生肽链的作用。“受位”接受携带每次合成所需要的氨基酰-tRNA，氨基酸之间的肽键
形成在此完成。
X型题
1.下列哪些氨基酸是蛋白质合成后加工过程形成的（1997年生化试题）
A.羟赖氨酸
B.磷酸酪氨酸
C.羟脯氨酸
D.磷酸丝氨酸
【答案】ABCD
【评析】本题考点：蛋白质合成后的加工与修饰。
有些蛋白质合成后并没有活性，需要进一步加工后才有生物学功能，加工的方式包括：肽段的切除和修饰、亚单位的聚合及分泌蛋白的加工。肽段的修饰又有磷酸化、羟基化、糖基化、甲基化及乙酰化等。肽段中的赖氨酸和脯氨酸通常被羟基化，肽链中的磷酸化主要发生在苏氨酸、酪氨酸和丝氨酸上。
2.下列哪些成分是核蛋白循环终止阶段所需要的（1999年生化试题）
A.核蛋白体
B.终止因子
C.遗传密码(UAA,UAG,UGA）
D.GTP
【答案】ABC
【评析】本题考点：参与核蛋白循环终止阶段的组分。
多肽链合成完成时，核蛋白体复合物上的受位出现终止信号（UUA），这个标志转入终止阶段。终止阶段包括合成完肽链的水解，核蛋白体与tRNA从mRNA上脱落的过程，这一阶段需要终止因子（RF）或称释放因子参与。
四、复习自测试题
（一）名词解释
1．翻译（Protein Biosynthesis，Translation）
2．顺反子(cistron)
（二）选择题
A型题
Ⅰ类题
1.真核生物在蛋白质生物合成中的启动tRNA是
A.亮氨酸tRNA
B.丙氨酸tRNA
C.赖氨酸tRNA
D.甲酰蛋氨酸tRNA
E.蛋氨酸tRNA
2.哺乳动物核蛋白体大亚基的沉降常数是
A.40S
B.70S
C.30S
D.80S
E.60S
Ⅱ类题
1.使核蛋白体大小亚基保持分离状态的蛋白质因子是
A.IFl
B.IF2
C.IF3
D.ER
E.EF2
2.兼可抑制真、原核生物蛋白质生物合成的抗生素是
A.放线菌酮
B.四环素
C.链霉素
D.抓霉素
E.嘌呤霉素
B型题．
A.嘌呤霉素
B.氯霉素
C. 利福霉素
D.环己酰亚胺
E.青霉素
1.真核生物蛋白质合成特异抑制剂
2.原核生物蛋白质合成特异抑制剂
X型题
Ⅰ类题
1.真核生物合成蛋白质，需要ATP的阶段是
A.氨基酸活化阶段
B.启动阶段
C.肽链延长阶段
D.终止阶段、
2.无密码子的氨基酸是
A.精氨酸
B.异亮氨酸
C.羟脯氨酸
D.鸟氨酸
Ⅱ类题
1.新生肽链合成后加工，可被磷酸化的氨基酸是
A.Thr
B.His
C.Tyr
D.Ser
2.细胞内不同的多核蛋白体可有如下差别
A.合成的蛋白质不同
B.与内质网结合状况不同
C.所含核蛋白体个数不同
D.所含mRNA不同
（三）填空题
1.遗传密码共有________个，为氨基酸编码的密码共有________个。
2.真核细胞肽链合成的起始密码只有一个，那就是________。
（四）简答题
1.蛋白质生物合成体系。
2.遗传密码的特点。
五、习题参考答案
（一）名词解释
1．蛋白质生物合成也称为翻译，是细胞内以mRNA为模板、按照mRNA分子中由核苷酸组成的密码信息合成蛋白质的过程。
2．遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。
（二）选择题
A型题
Ⅰ类题
1.E
2.E
Ⅱ类题
1.C
2.E
B型题
1.D
2.B
X型题
Ⅰ类题
1.AC
2.CD
Ⅱ类题
1.ACD
2.ABCD
（三）填空题
1.64；61
2.AUG
（四）简答题
1.（1) 合成原料：20种编码氨基酸。
（2）酶及蛋白因子：氨基酰tRNA合成酶；转肽酶；蛋白因子包括起始因子（initiation factor, IF），延长因子（elongation factor, EF）和释放因子（releasing factor, RF）。
（3）RNA：mRNA是蛋白质生物合成的直接模板；tRNA起接合器的作用，视为氨基酸的搬运工具；rRNA与多种蛋白质共同构成超分子复合体——核糖体，是多肽链合成的场所。
（4）供能物质及无机离子：ATP或GTP提供能源，并需Mg2+和K+参与。
2. 连续性；简并性；方向性；通用性；摆动性。
第十五章蛋白质的生物合成 一：填空题 1.蛋白质的生物合成是以________________作为模板，________________作为运输氨基酸的工具， ________________作为合成的场所。 2.细胞内多肽链合成的方向是从________________端到________________端，而阅读mRNA的方向是从________________端到________________端。 3.核糖体上能够结合tRNA的部位有________________部位、________________部位和 ________________部位。 4.ORF是指________________，已发现最小的ORF只编码________________个氨基酸。 5.蛋白质的生物合成通常以________________作为起始密码子，有时也以________________作为起始密码子，以________________、________________和________________作为终止密码子。 6.SD序列是指原核细胞mRNA的5′-端富含________________碱基的序列，它可以和16SrRNA的3′-端的________________序列互补配对，而帮助起始密码子的识别。 7.含硒半胱氨酸的密码子是________________。 8.原核生物蛋白质合成的起始因子(IF)有________________种，延伸因子(EF)有________________种，终止释放因子(RF)有________________种；而真核生物细胞质蛋白质合成的延伸因子通常有 ________________种，真菌有________________种，终止释放因子有________________种。 9.密码子的第2个核苷酸如果是嘧啶核苷酸，那么该密码子所决定氨基酸通常是________________。 10.原核生物蛋白质合成中第一个被参入的氨基酸是________________。 11.真核生物细胞质蛋白质合成对起始密码子的识别主要通过________________机制进行。 12.无细胞翻译系统翻译出来的多肽链通常比在完整的细胞中翻译的产物要长，这是因为 ________________。 13.蛋白质的半寿期通常与________________端的氨基酸性质有关。 14.tmRNA是指________________。 15.同工受体tRNA是指________________。 16.疯牛病的致病因子是一种________________。 17.已发现体内大多数蛋白质正确的构象的形成需要________________的帮助，某些蛋白质的折叠还需要________________和________________酶的催化。 18.SRP是指________________，它是一种由________________和________________组成的超分子体系，它的功能是________________。 19.蛋白质定位于溶酶体的信号是________________。 20.分子伴侣通常具有________________酶的活性。 答案：1. 2 3 4
第十二章蛋白质的生物合成 一、知识要点 （一）蛋白质生物合成体系的重要组分 蛋白质生物合成体系的重要组分主要包括mRNA 、tRNA 、rRNA、有关的酶以及几十种蛋白质因子。其中，mRNA是蛋白质生物合成的直接模板。tRNA的作用体现在三个方面：3ˊCCA接受氨基酸；反密码子识别mRNA链上的密码子；连接多肽链和核糖体。rRNA和几十种蛋白质组成合成蛋白质的场所——核糖体。 遗传密码的特点：无标点性、无重叠性；通用性和例外；简并性；变偶性。 （二）蛋白质白质生物合成的过程 蛋白质生物合成的过程分四个步骤：氨基酸活化、肽链合成的起始、延伸、终止和释放。 其中，氨基酸活化即氨酰tRNA的合成，反应由特异的氨酰tRNA合成酶催化，在胞液中进行。氨酰tRNA合成酶既能识别特异的氨基酸，又能辩认携带该氨酰基的一组同功受体tRNA分子。 肽链合成的起始对于大肠杆菌等原核细胞来说，是70S起始复合物的形成。它需要核糖体30S和50S亚基、带有起始密码子AUG的mRNA、fMet-tRNA f 、起始因子IF1、IF2、IF3（分子量分别为10 000、80 000和21 000的蛋白质）以及GTP和Mg2+的参加。 肽链合成的延伸需要70S起始复合物、氨酰-tRNA、三种延伸因子：一种是热不稳定的EF-Tu，另一种是热稳定的EF-Ts，第三种是依赖GTP的EF-G以及GTP和Mg2+。 肽链合成的终止和释放需要三个终止因子RF1、RF2、RF3蛋白的参与。 比较真核细胞蛋白质生物合成与原核细胞的不同。 （三）蛋白质合成后的修饰 蛋白质合成后的几种修饰方式：氨基末端的甲酰甲硫氨酸的切除、肽链的折叠、氨基酸残基的修饰、切去一段肽链。 二、习题 （一）（一）名词解释 1．密码子(codon) 2．反义密码子(synonymous codon) 3．反密码子(anticodon) 4．变偶假说(wobble hypothesis) 5．移码突变(frameshift mutant) 6．氨基酸同功受体(isoacceptor) 7．反义RNA(antisense RNA) 8．信号肽(signal peptide) 9．简并密码(degenerate code) 10．核糖体(ribosome) 11．多核糖体(poly some) 12．氨酰基部位(aminoacyl site) 13．肽酰基部位(peptidy site) 14．肽基转移酶(peptidyl transferase) 15．氨酰- tRNA合成酶(amino acy-tRNA synthetase) 16．蛋白质折叠(protein folding)
第十五章蛋白质生物合成 一、填空题： 1．三联体密码子共有 64 个，其中终止密码子共有 3 个，分别为 UAA 、 UAG 、 UGA 。2．密码子的基本特点有四个分别为从5′→3′无间断性、简并性、变偶性、通用性。3．次黄嘌呤具有广泛的配对能力，它可与 U 、 C 、 A 三个碱基配对，因此当它出现在反密码子中时，会使反密码子具有最大限度的阅读能力。 4．原核生物核糖体为 70 S，其中大亚基为 50 S，小亚基为 30 S；而真核生物核糖体为 80 S，大亚基为 60 S，小亚基为 40 S。 5．原核起始tRNA，可表示为 tRNA f甲硫，而起始氨酰tRNA表示为f Met-tRNA f甲硫；真核生物起始tRNA可表示为 tRNA I甲硫，而起始氨酰-tRNA表示为 Met-tRNA f甲硫。 6．肽链延伸过程需要进位、转肽、移位三步循环往复，每循环一次肽链延长 1 个氨基酸残基，原核生物中循环的第一步需要 EF-Tu 和 EF-Ts 延伸因子；第三步需要 EF-G 延伸因子。 7．原核生物mRNA分子中在距起始密码子上游约10个核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤碱基的序列称为Shine-Dalgrano序列，它可与16S-rRNA 3′－端核苷酸序列互补。 8．氨酰-tRNA的结构通式可表示为： O tRNA－O－C－R NH2， 与氨基酸键联的核苷酸是 A（腺嘌呤核苷酸）。 9．氨酰-tRNA合成酶对氨基酸和相应tRNA都具有较高专一性，此酶促反应过程中由 ATP 水解提供能量。 10．肽链合成的终止阶段， RF1因子和 RF2因子能识别终止密码子，以终止肽链延伸，而 RF3因子虽不能识别任何终止密码子，但能协助肽链释放。 11．蛋白质合成后加工常见的方式有磷酸化、糖基化、脱甲基化、信号肽切除。12．真核生物细胞合成多肽的起始氨基酸为甲硫氨酸，起始tRNA为 tRNA I甲硫，此tRNA 分子中不含 T C 序列。这是tRNA家庭中十分特殊的。 二、选择题(只有一个最佳答案)： 1．下列有关mRAN的论述，正确的一项是（ C ） A、mRNA是基因表达的最终产物 B、mRNA遗传密码的阅读方向是3′→5′ C、mRNA遗传密码的阅读方向是5′→3′ D、mRNA密码子与tRNA反密码子通过A-T，G-C配对结合 E、每分子mRNA有3个终止密码子 2．下列反密码子中能与密码子UAC配对的是（ D ） A、AUG B、AUI C、ACU D、GUA 3．下列密码子中，终止密码子是（ B ） A、UUA B、UGA C、UGU D、UAU
第十三章蛋白质的生物合成 一、教学基本要求 解释翻译的概念。 写出蛋白质生物合成体系的组成，论述mRNA,tRNA和核蛋白的作用原理。 复述蛋白质生物合成过程。 简要写出真核与原核生物蛋白质合成异同及肽链合成后的加工过程。 解释分子病，并举例说明。 简要叙述蛋白质合成阻断剂作用原理。 二、教材内容精要 (一)蛋白质的生物合成 : 1.蛋白质的生物合成的概念 在生物体细胞内，以 mRNA为模板合成蛋白质多肽链的过程即蛋白质的生物合成。在蛋白质的生物合成过程中，多肽链的氨基酸顺序是模板mRNA中的核苷酸排列顺序决定的，因 此这一过程又称翻译( translation )。 2.蛋白质的生物合成体系 除合成原料氨基酸外，蛋白质的生物合成体系还包括mRNAtRNA核(糖核)蛋白体、 有关的酶、蛋白质因子、ATP GTP等功能物质及必要的无机离子。 ⑴mRNA:它是蛋白质多肽链合成的模板。mRNA5至3'方向，若有AUG开始，可以称 为一个开放读码框架( open reading )，读码框架内每 3 个核苷酸组成一个密码子，如 AAA 或AAG代表赖氨酸；5'端第一个AUG表示起动信号(initiator codon),并代表甲酰蛋氨 酸(细菌)或蛋氨酸(高等动物) ;UAA,UAG或 UGA表示终止信号(terminator codon )。为氨基酸编码的密码子具有如下特点：①简并性( degenerate ),即一个以上密码子体现一个 氨基酸遗传信息的现象。②连续性(commaless),密码的三联体不间断，须3个一组连续读 下去。③通用性 (universal) 从病毒、植物到人类，所有生物在蛋白质生物合成中都使用一套遗传密码。模板上的密码子可与tRNA的反密码子(anticodon )互补结合。 (2)tRNA及核(糖核)蛋白体：tRNA是氨基酸的运载体。一种tRNA可携带一种氨基酸； 而一种氨基酸可由数种 tRNA携带。tRNA反密码子与 mRNA密码子第三个核苷酸配对时，除 A-U,G-C 外，还可有 U-G,I-C,I-A 等不稳定配对( wobble base pair )。核(糖核)蛋白体是多肽链的“装配机”。由大、小亚基组成，亚基又分别由不同的rRNA分子与多种蛋白质 分子构成。原核小亚基为30S,真核为40S;原核大亚基为50S,真核为60S。整个原核核(糖核)蛋白体大小为 70S，真核为80S。在细胞内，一类核(糖核)蛋白体附着于内质网，参与分泌蛋白质的合成；另一类游离于胞质中。 (3)蛋白质因子：现以原核生物中蛋白质生物合成为例，介绍参与这一过程的蛋白质因 子。A1 :启动因子(initiation factor )参与起动。 ①IF 1：促使携带氨基酰的起动 tRNA与小亚基结合。 ②IF 2：功能同上，并有 GTP酶活性。 ③IF 3:促进小亚基与mRNA寺异结合；在终止阶段后促使脱落的核蛋白体解离为大、小亚基。 B1:延长因子(elongation factor )。 ④EFTu和EFTs延长因子(elongation factor )作用于肽链延长阶段。促进氨基酰-tRNA 进人核蛋白体的“受位” (acceptorsate)，具有GTP酶活性。 ⑤EFG作用于肽链延长阶段。具有GTP酶活性，使转肽后失去肽链或蛋氨酰 -tRNA从“给位” (donor site )上脱落，并促进移动。
1．一个编码蛋白质的基因，由于插入一段4个核苷酸序列而被破坏的功能，是否可被一个核苷酸的缺失所恢复？解释原因。 解答：一个编码蛋白质的基因，如果插入4个核苷酸序列，就会发生移码突变，即从插入处开始此蛋白质的氨基酸顺序都发生了变化，导致此蛋白质功能的丧失。但如果在此插入段相邻处缺失一个核苷酸，此蛋白质仅在插入处的几个氨基酸发生了改变，如果此变异不是蛋白质发挥功能必需的部位，那么此蛋白质可能恢复其功能。 2．一个双螺旋DNA片段的模板链含有顺序： 5'GTTAACACCCCTGACTTCGCGCCGTCG 3' (a)写出从这条链转录产生的mRNA的碱基顺序； (b)从(a)中的mRNA的5-末端开始翻译产生的肽链的氨基酸顺序是什么?（参考密码表） (c)合成此多肽需消耗多少ATP 解答：（a）转录产生mRNA的碱基顺序为： 5-CGACGGCGCGAAGUCAGGGGUGUUAAC-3 (b) Arg-Arg-Arg-Glu-Val-Arg-Gly-Val-Lys（不考虑起始密码和终止密码） (c) 在蛋白质合成过程中，每个氨基酸活化消耗2个高能键（ATP→AMP），进位和转肽各需要1个GTP，每往肽链中加入1个氨基酸要消耗4个ATP，所以以上肽链合成需要9×4=36个ATP （不考虑起始和终止）。 3．原核生物是如何区分AUG是起始密码还是多肽链内部Met的密码的? 解答：原核生物在起始密码上游约10个核苷酸处(即-10区)通常有一段富含嘌呤的序列，称为SD序列（Shine-Dalgain sequence）。SD序列可以与小亚基16S rRNA 3′-末端的序列互补，使mRNA与小亚基结合，使得核糖体能够识别正确的起始密码AUG。而多肽链内部Met的密码前没有SD序列。 4．原核生物蛋白质合成体系由哪些物质组成？各起什么作用？ 解答：原核生物蛋白质合成体系的物质组成和作用。详见。 5．简述蛋白质合成的起始、延长和终止过程。 解答：详见15.2.3，，。 6．试比较原核生物与真核生物在蛋白质合成上的差异。 解答：（1）原核生物转录和翻译同步进行，真核生物转录产物要加工后才进行翻译。 （2）原核生物核糖体为70S，由50S与30S两个亚基组成；真核生物核糖体为80S，由60S与40S两个亚基组成。 （3）原核生物的蛋白质合成起始于甲酰甲硫氨酸，需起始因子IF-1、IF-2、 IF-3及GTP、Mg2+参加。真核生物的蛋白质合成起始于甲硫氨酸，起始因子为 eIF-1、eIF-2、eIF-3、
第13章蛋白质的生物合成 ──形成性评价 一、选择题 1．绝大多数真核生物mRNA 5’-端有( C ×)。P306 A A、帽子结构 B、PolyA C、起始密码 D、终止密码 E、开放阅读框架2．羟脯氨酸（ B ）。不造 A、有三联体密码子 B、无三联体密码子 C、线粒内有其三联体密码子 D、有特殊的三联体密码子 E、以上都不对 3．大肠杆菌蛋白质合成起始时，其模板mRNA首先结合于核糖体上的位点是( B )。P314 A、30S亚基的蛋白 B、30S亚基中的16S rRNA C、50S亚基的23S rRNA D、50S亚基的蛋白 E、80S亚基 4．能与密码子ACU相识别的反密码子是( A ×)。D P308摆动配对 A、UGA B、IGA C、AGA D、AGU E、AGT 5．原核细胞中进入新生肽链的N-末端第一个氨基酸是( C )。P312 A、甲硫氨酸 B、蛋氨酸 C、甲酰甲硫氨酸 D、任何氨基酸 E、乙酰蛋氨酸 6．tRNA的作用是（D ）。P309 A、把一个氨基酸连到另一个氨基酸上 B、将mRNA连到rRNA上 C、增加氨基酸的有效浓度 D、活化并转运氨基酸到mRNA的特定位置上。 E、充当mRNA和rRNA之间的桥梁 7．下列关于遗传密码的描述哪一项是错误的？( C ) A、密码阅读有方向性，5'端开始，3'端终止 B、密码第3位碱基与反密码子的第1位碱基配对时可不严格遵循碱基互补规律 C、一种氨基酸只能有一种密码子 D、一种密码子只代表一种氨基酸 E、遗传密码连续阅读，无标点符号 8．蛋白质合成所需的能量来自( C )。P312~315 A、ATP B、GTP C、A TP和GTP D、CTP E、UTP 9．蛋白质生物合成中多肽的氨基酸排列顺序取决于( C )。 A、相应tRNA的专一性 B、相应氨酰tRNA合成酶的专一性 C、相应mRNA中核苷酸排列顺序 D、相应tRNA上的反密码子 D、核糖体中rRNA的碱基序列 10．不参与蛋白质生物合成的物质是( C )。 A、mRNA B、rRNA C、内含子 D、tRNA E、氨基酰-tRNA合成酶11．下列哪一个是起始密码？( E ) P306 A、UAA B、UAC C、UAG D、UGA E、AUG 12．下面关于原核细胞翻译过程的叙述哪一个是正确的？( B )P315 A、肽链的形成是释放能量的过程 B、肽链合成的方向是从N端到C端 C、核糖体上肽酰tRNA移动所需的能量来自于ATP D、翻译是直接把DNA分子中的遗传信息转变为氨基酸的排列顺序
第十四章蛋白质的生物合成 一、单项选择题 1、原核生物中起始氨基酰-tRNA是 A．fMet-tRNA fMet B.Met-tRNA Met C. Arg-tRNA Arg D.leu- tRNA leu E.Asn--tRNA Asn 2、与mRNA上5′-ACG-3′密码子相应的tRNA反密码子（5′→3′）是 A.CGA B.IGC C.CIG D.CGI E.GGC 3、tRNA分子具有下列结构特征 A.密码环 B.有5'端-C-C-AOH末端 C.有反密码环和5'端-C-C-AOH末端 D.有多聚A尾 E. 3'端有C-C-AOH末端，另一侧有反密码环 4、在蛋白质生物合成中催化氨基酸之间形成肽键的酶是 A．氨基酸合成酶 B．羧基肽酶 C．转肽酶 D．氨基肽酶 E．氨基酸连接酶 5、原核生物翻译起始复合物有下列组分 A. DNA模板＋RNA＋RNA聚合酶 B. 翻译起始因子＋核糖体 C. 核糖体＋fMet-tRNA fMet＋mRNA D. 核糖体＋起始－tRNA E．氨基酰－tRNA合成酶 6、催化氨基酸活化的酶是 A.氨基酸- tRNA 转移酶 B.氨基酰- tRNA 合成酶 C.氨基肽酶 D.氨基酸转移酶 E.羧基肽酶 7、蛋白质生物合成的终止信号由下列哪种因子识别？ A. σ B. RF C. EF D. IF E. ρ 8、通过结合细菌的核糖体大亚基而杀灭或抑制细菌的抗生素是 A.四环素 B.氯霉素 C.链霉素 D.嘌呤霉素 E.放线菌酮 9、翻译延长阶段所需的酶是 A. 转肽酶 B. 磷酸化酶 C. 肽链聚合酶 D. 氨基酰－tRNA合成酶 E.氨基肽酶 10、肽链延长时接受氨基酰-tRNA的部位是 A.小亚基 B.大亚基 C.A位 D.P位 E.肽位 11、氨基酸是通过那种化学键与tRNA 结合的 A. 肽键 B.磷酸酯键 C.酐键 D.酯键 E.氢键 12、在mRNA分子的5'端,下列密码子具有起始信号作用 A. UAA B. UAG C. UGA D.GUA E.AUG
12-生物化学习题与解析--蛋白质的生物合成
蛋白质的生物合成 一、选择题 （一） A 型题 1 ．蛋白质生物合成 A ．从 mRNA 的 3 ' 端向 5 ' 端进行 B ．由 N 端向 C 端进行 C ．由 C 端向 N 端进行 D ．由 28S-tRNA 指导 E ．由 5S-rRNA 指导 2 ．蛋白质生物合成的延长阶段不需要 A ．转肽酶 B ． GTP C ． EF-Tu 、 EF-Ts 、 EFG D ． mRNA E ． fMet-tRNA fMet 3 ．有关蛋白质合成的叙述正确的是 A ．真核生物先靠 S-D 序列使 mRNA 结合核糖体 B ．真核生物帽子结合蛋白复合物（ eIF -4F 复合物）在起始过程中发挥作用 C ． IF 比 eIF 种类多 D ．原核生物和真核生物使用不同的起始密码 E ．原核生物有 TATAAT 作为起始序列，真核生物则是 TATA 4 ．关于氨基酸密码子的描述错误的是 A ．密码子有种属特异性，所以不同生物合成不同的蛋白质 B ．密码子阅读有方向性，从 5 ' 端向 3 ' 端进行 C ．一种氨基酸可有一组以上的密码子 D ．一组密码子只代表一种氨基酸 E ．密码子第 3 位（ 3 ' 端）碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面重要性较小 5 ．遗传密码的简并性是 A ．蛋氨酸密码可作起始密码 B ．一个密码子可编码多种氨基酸 C ．多个密码子可编码同一种氨基酸 D ．密码子与反密码子之间不严格配对 E ．所有生物可使用同一套密码 6 ．遗传密码的摆动性正确含义是 A ．一个密码子可以代表不同的氨基酸 B ．密码子与反密码子可以任意配对 C ．一种反密码子能与第三位碱基不同的几种密码子配对 D ．指核糖体沿着 mRNA 从 5 ' 端向 3 ' 端移动 E ．热运动所导致的 DNA 双螺旋局部变性 7 ．一个 tRNA 的反密码子为 5 '- IGC-3 ' ，它可识别的密码是 A ． GCA B ． GCG C ． CCG D ． ACG E ． UCG 8 ．信号肽识别颗粒（ signal recognition particles ， SRP ）可识别 A ． RNA 聚合酶 B ． DNA 聚合酶 C ．核小体 D ．分泌蛋白的 N 端序列 E ．多聚腺苷酸 9 ．下列关于多聚核糖体（ polysome ）叙述正确的是 A ．是一种多顺反子 B ．是 mRNA 的前体 C ．是 mRNA 与核糖体小亚基的聚合体 D ．是核糖体大、小亚基的聚合体 E ．是一组核糖体与一个 mRNA 不同区段的结合物 10 ．关于蛋白质生物合成的描述哪一项是错误的
15 蛋白质的生物合成 1．一个编码蛋白质的基因，由于插入一段4个核苷酸序列而被破坏的功能，是否可被一个核苷酸的缺失所恢复解释原因。 解答：一个编码蛋白质的基因，如果插入4个核苷酸序列，就会发生移码突变，即从插入处开始此蛋白质的氨基酸顺序都发生了变化，导致此蛋白质功能的丧失。但如果在此插入段相邻处缺失一个核苷酸，此蛋白质仅在插入处的几个氨基酸发生了改变，如果此变异不是蛋白质发挥功能必需的部位，那么此蛋白质可能恢复其功能。 2．一个双螺旋DNA片段的模板链含有顺序： 5'GTTAACACCCCTGACTTCGCGCCGTCG 3' (a)写出从这条链转录产生的mRNA的碱基顺序； (b)从(a)中的mRNA的5-末端开始翻译产生的肽链的氨基酸顺序是什么（参考密码表） (c)合成此多肽需消耗多少ATP 解答：（a）转录产生mRNA的碱基顺序为： 5-CGACGGCGCGAAGUCAGGGGUGUUAAC-3 (b) Arg-Arg-Arg-Glu-Val-Arg-Gly-Val-Lys（不考虑起始密码和终止密码） (c) 在蛋白质合成过程中，每个氨基酸活化消耗2个高能键（ATP→AMP），进位和转肽各需要1个GTP，每往肽链中加入1个氨基酸要消耗4个ATP，所以以上肽链合成需要9×4=36个ATP （不考虑起始和终止）。 3．原核生物是如何区分AUG是起始密码还是多肽链内部Met的密码的 解答：原核生物在起始密码上游约10个核苷酸处(即-10区)通常有一段富含嘌呤的序列，称为SD序列（Shine-Dalgain sequence）。SD序列可以与小亚基16S rRNA 3′-末端的序列互补，使mRNA与小亚基结合，使得核糖体能够识别正确的起始密码AUG。而多肽链内部Met的密码前没有SD序列。 4．原核生物蛋白质合成体系由哪些物质组成各起什么作用 解答：原核生物蛋白质合成体系的物质组成和作用。详见。 5．简述蛋白质合成的起始、延长和终止过程。 解答：详见15.2.3，，。 6．试比较原核生物与真核生物在蛋白质合成上的差异。 解答：（1）原核生物转录和翻译同步进行，真核生物转录产物要加工后才进行翻译。 （2）原核生物核糖体为70S，由50S与30S两个亚基组成；真核生物核糖体为80S，由60S与40S两个亚基组成。 （3）原核生物的蛋白质合成起始于甲酰甲硫氨酸，需起始因子IF-1、IF-2、 IF-3及GTP、Mg2+参加。真核生物的蛋白质合成起始于甲硫氨酸，起始因子为 eIF-1、eIF-2、eIF-3、
蛋白质的生物合成 一、选择题 （一） A 型题 1 ．蛋白质生物合成 A ．从 mRNA 的 3 ' 端向 5 ' 端进行 B ．由 N 端向 C 端进行 C ．由 C 端向 N 端进行 D ．由 28S-tRNA 指导 E ．由 5S-rRNA 指导 2 ．蛋白质生物合成的延长阶段不需要 A ．转肽酶 B ． GTP C ． EF-Tu 、 EF-Ts 、 EFG D ． mRNA E ． fMet-tRNA fMet 3 ．有关蛋白质合成的叙述正确的是 A ．真核生物先靠 S-D 序列使 mRNA 结合核糖体 B ．真核生物帽子结合蛋白复合物（ eIF -4F 复合物）在起始过程中发挥作用 C ． IF 比 eIF 种类多 D ．原核生物和真核生物使用不同的起始密码 E ．原核生物有 TATAAT 作为起始序列，真核生物则是 TATA 4 ．关于氨基酸密码子的描述错误的是 A ．密码子有种属特异性，所以不同生物合成不同的蛋白质 B ．密码子阅读有方向性，从 5 ' 端向 3 ' 端进行 C ．一种氨基酸可有一组以上的密码子 D ．一组密码子只代表一种氨基酸 E ．密码子第 3 位（ 3 ' 端）碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面重要性较小 5 ．遗传密码的简并性是 A ．蛋氨酸密码可作起始密码 B ．一个密码子可编码多种氨基酸 C ．多个密码子可编码同一种氨基酸 D ．密码子和反密码子之间不严格配对 E ．所有生物可使用同一套密码 6 ．遗传密码的摆动性正确含义是 A ．一个密码子可以代表不同的氨基酸 B ．密码子和反密码子可以任意配对 C ．一种反密码子能和第三位碱基不同的几种密码子配对 D ．指核糖体沿着 mRNA 从 5 ' 端向 3 ' 端移动 E ．热运动所导致的 DNA 双螺旋局部变性 7 ．一个 tRNA 的反密码子为 5 '- IGC-3 ' ，它可识别的密码是 A ． GCA B ． GCG C ． CCG D ． ACG E ． UCG 8 ．信号肽识别颗粒（ signal recognition particles ， SRP ）可识别 A ． RNA 聚合酶 B ． DNA 聚合酶 C ．核小体 D ．分泌蛋白的 N 端序列 E ．多聚腺苷酸 9 ．下列关于多聚核糖体（ polysome ）叙述正确的是 A ．是一种多顺反子 B ．是 mRNA 的前体 C ．是 mRNA 和核糖体小亚基的聚合体 D ．是核糖体大、小亚基的聚合体 E ．是一组核糖体和一个 mRNA 不同区段的结合物 10 ．关于蛋白质生物合成的描述哪一项是错误的 A ．氨基酸必须活化成活性氨基酸
蛋白质的生物合成 一、单项选择题 1、原核生物中起始氨基酰-tRNA是 A．fMet-tRNA fMet B.Met-tRNA Met C. Arg-tRNA Arg D.leu- tRNA leu E.Asn--tRNA Asn 2、与mRNA上5′-ACG-3′密码子相应的tRNA反密码子（5′→3′）是 A.CGA B.IGC C.CIG D.CGI E.GGC 3、tRNA分子具有下列结构特征 A.密码环 B.有5'端-C-C-AOH末端 C.有反密码环和5'端-C-C-AOH末端 D.有多聚A尾 E. 3'端有C-C-AOH末端，另一侧有反密码环 4、在蛋白质生物合成中催化氨基酸之间形成肽键的酶是 A．氨基酸合成酶 B．羧基肽酶 C．转肽酶 D．氨基肽酶 E．氨基酸连接酶 5、原核生物翻译起始复合物有下列组分 A. DNA模板＋RNA＋RNA聚合酶 B. 翻译起始因子＋核糖体 C. 核糖体＋fMet-tRNA fMet＋mRNA D. 核糖体＋起始－tRNA E．氨基酰－tRNA合成酶 6、催化氨基酸活化的酶是 A.氨基酸- tRNA 转移酶 B.氨基酰- tRNA 合成酶 C.氨基肽酶 D.氨基酸转移酶 E.羧基肽酶 7、蛋白质生物合成的终止信号由下列哪种因子识别？ A. σ B. RF C. EF D. IF E. ρ 8、通过结合细菌的核糖体大亚基而杀灭或抑制细菌的抗生素是 A.四环素 B.氯霉素 C.链霉素 D.嘌呤霉素 E.放线菌酮 9、翻译延长阶段所需的酶是 A. 转肽酶 B. 磷酸化酶 C. 肽链聚合酶 D. 氨基酰－tRNA合成酶 E.氨基肽酶 10、肽链延长时接受氨基酰-tRNA的部位是 A.小亚基 B.大亚基 C.A位 D.P位 E.肽位 11、氨基酸是通过那种化学键与tRNA 结合的 A. 肽键 B.磷酸酯键 C.酐键 D.酯键 E.氢键 12、在mRNA分子的5'端,下列密码子具有起始信号作用 A. UAA B. UAG C. UGA D.GUA E.AUG 13、在蛋白质生物合成过程中,下列物质不参与肽链的延长 A.转肽酶 B.GTP C.EFTu、EFTs D. IF E. EFG 14、在翻译延长阶段中,成肽是指 A.核糖体在mRMA上移动一个密码 B. 下一位氨基酸-tRMA进入核糖体A位 C.又称为进位 D.将P位上的氨酰基转移到A位形成一个肽键 E.又称转位
第七章蛋白质的生物合成——翻译 (一)名词解释 1．翻译2．密码子3．密码的简并性4．同义密码子5．变偶假说6．移码突变7．同功受体8．多核糖体 (二)问答题 1．参与蛋白质生物合成体系的组分有哪些?它们具有什么功能? 2．遗传密码是如何破译的? 3．遗传密码有什么特点? 4．简述三种RNA在蛋白质生物合成中的作用。 5．简述核糖体的活性中心的二位点模型及三位点模型的内容。 6．氨基酸在蛋白质合成过程中是怎样被活化的? 7．简述蛋白质生物合成过程。 8．蛋白质合成中如何保证其翻译的正确性? 9．原核细胞和真核细胞在合成蛋白质的起始过程有什么区别。 10．蛋白质合成后的加工修饰有哪些内容? 11．蛋白质的高级结构是怎样形成的? 12．真核细胞与原核细胞核糖体组成有什么不同?如何证明核糖体是蛋白质的合成场所? 13. 已知一种突变的噬菌体蛋白是由于单个核苷酸插入引起的移码突变的，将正常的蛋白质和突变体蛋白质用胰蛋白酶消化后，进行指纹图分析。结果发现只有一个肽段的差异，测得其基酸顺序如下：正常肽段Met-Val-Cys-Val-Arg 突变体肽段Met-Ala-Met-Arg （1）什么核苷酸插入到什么地方导致了氨基酸顺序的改变？ （2）推导出编码正常肽段和突变体肽段的核苷酸序列. 提示：有关氨基酸的简并密码分别为 Val：GUU GUC GUA GUG Arg：CGU CGC CGA CG AGA AGG Cys：UGU UGC Ala：GCU GCC GCA CGC 14. 试列表比较核酸与蛋白质的结构。 15. 试比较原核生物与真核生物的翻译。 (三)填空题 1．蛋白质的生物合成是以___________为模板，以___________为原料直接供体，以_________为合成杨所。 2．生物界共有______________个密码子，其中___________个为氨基酸编码，起始密码子为_________；终止密码子为_______、__________、____________。 3．原核生物的起始tRNA以___________表示，真核生物的起始tRNA以___________表示，延伸中的甲硫氨酰tRNA以__________表示。 4．植物细胞中蛋白质生物合成可在__________、___________和___________三种细胞器内进行。 5．延长因子T由Tu和Ts两个亚基组成，Tu为对热___________蛋白质，Ts为对热________蛋白质。 6．原核生物中的释放因子有三种，其中RF-1识别终止密码子_____________、____________；RF-2识别__________、____________；真核中的释放因子只有___________一种。 7．氨酰-tRNA合成酶对__________和相应的________有高度的选择性。
第十二章蛋白质的生物合成及转运 蛋白质的生物合成在细胞代谢中占有十分重要的地位。目前已经完全清楚，贮存遗传信息的DNA并不是蛋白质合成的直接模板，DNA上的遗传信息需要通过转录传递给mRNA。mRNA才是蛋白质合成的直接模板。mRNA是由4种核苷酸构成的多核苷酸，而蛋白质是由20种左右的氨基酸构成的多肽，它们之间遗传信息的传递与从一种语言翻译成另一种语言时的情形相似。所以人们称以mRNA为模板合成蛋白质的过程为翻译或转译(translation)。 翻译的过程十分复杂，几乎涉及到细胞内所有种类的RNA和几十种蛋白质因子。蛋白质合成的场所是核糖体，合成的原料是氨基酸，反应所需能量由A TP和GTP提供。蛋白质合成的早期研究工作都是用大肠杆菌的无细胞体系进行的，所以对大肠杆菌的蛋白质合成机理了解最多。真核细胞蛋白质合成的机理与大肠杆菌的有许多相似之处。 第一节遗传密码 任何一种天然多肽都有其特定的严格的氨基酸序列。有机界拥有1010～1011种不同的蛋白质，构成数目这么庞大的不同的多肽的单体却只有20种氨基酸。氨基酸在多肽中的不同排列次序是蛋白质多样性的基础。目前已经清楚，多肽上氨基酸的排列次序最终是由DNA上核苷酸的排列次序决定的，而直接决定多肽上氨基酸次序的却是mRNA。不论是DNA还是mRNA，基本上都由4种核苷酸构成。这4种核苷酸如何编制成遗传密码，遗传密码又如何被翻译成20种氨基酸组成的多肽，这就是蛋白质生物合成中的遗传密码的翻译问题。 一、密码单位 用数学方法推算，如果mRNA分子中的一种碱基编码一种氨基酸，那么4种碱基只能决定4种氨基酸，而蛋白质分子中的氨基酸有20种，所以显然是不行的。如果由mRNA 分子中每2个相邻的碱基编码一种氨基酸，也只能编码42=16种氨基酸，仍然不够。如果采用每3个相邻的碱基为一个氨基酸编码，则43=64，可以满足20种氨基酸编码的需要。所以这种编码方式的可能性最大。应用生物化学和遗传学的研究技术，已经充分证明了是 293
第12章蛋白质的生物合成 学习要求 1．掌握参与蛋白质生物合成的体系；原核生物蛋白质生物合成的基本过程及重要概念。 2．熟悉真核生物蛋白质合成过程；蛋白质合成后的加工修饰；蛋白质合成所需的各种因子；信号肽的概念及组成特点。 3．了解蛋白质的靶向输送；抗生素对翻译的抑制；干扰蛋白质生物合成的生物活性物质。 基本知识点 蛋白质的生物合成即翻译，是以20种编码氨基酸为原料，mRNA为模板，tRNA为运载工具，核糖体提供场所，酶、蛋白质因子、能源物质及无机离子参与的反应过程。蛋白质生物合成分三个阶段，即氨基酸的活化、肽链形成和肽链形成后的加工和靶向输送。 氨基酸的活化是氨基酸与特异tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程，由氨基酰-tRNA合成酶催化。原核生物起始的氨基酰tRNA是fMet-tRNA fMet，真核生物是Met-tRNAi Met。 肽链的生物合成过程也称核糖体循环，分起始、延长和终止三个阶段。原核生物蛋白质生物合成起始阶段由mRNA与核糖体小亚基先结合，之后fMet-tRNA fMet与核糖体小亚基结合，最后结合了mRNA、fMet-tRNA fMet的小亚基再与核糖体大亚基结合共同组装成翻译起始复合物，需要IF-1、2和3参与。真核生物翻译起始与原核生物相似，区别在于核糖体小亚基先结合Met-tRNAi Met，再结合mRNA。原核生物肽链延长过程经进位、成肽、转位三个步骤不断反复，使肽链从N端到C端不断延长。当核糖体A位上出现终止密码时，原核生物由RF-1、2和3，真核生物由eRF识别并与之结合，肽链合成终止。 翻译后加工是使新生多肽链经加工后转变为具有天然构象的功能蛋白质。翻译后修饰包括多肽链折叠、一级结构和空间结构的修饰等。蛋白质的靶向输送使合成的蛋白质前体定向输送到相应细胞部位发挥作用。在真核细胞胞液合成的分泌型蛋白、溶酶体蛋白、内质网蛋白、线粒体蛋白、质膜蛋白和细胞核蛋白等前体肽链中特有的信号序列引导蛋白通过不同机制而被靶向输送。 某些药物和生物活性物质能抑制或干扰蛋白质的生物合成。许多抗生素通过作用于蛋白质生物合成过程中的不同环节从而抑制蛋白质生物合成，最终发挥杀
第十三章蛋白质的生物合成（翻译） 蛋白质的生物合成也称为翻译，意思就是把核酸中由A，G，C，T／U四种符号组成 的遗传信息，破读为蛋白质分子中的20种氨基酸排列顺序。遗传信息贮存在DNA分子 上，转录生成mRNA。mRNA是指导翻译的直接模板，蛋白质是基因表达的最终产物。 翻译过程也可分为起始、延长、终止三个阶段来叙述。翻译出的多肽链，多数要经过翻 译后修饰成为具备活性的蛋白质。 第一节参与蛋白质生物合成的物质 合成蛋白质的原料是氨基酸。氨基酸在mRNA指引下逐一聚合。聚合过程中，氨基 酸需由tRNA携带。蛋白质合成的全过程是在由mRNA和蛋白质所组成的核蛋白体大分 子上进行的。换句话说：蛋白质的生物合成，以mRNA为模板，tRNA 为运载体，核蛋白体为装配场所，共同协调完成。 此外，翻译过程还需众多的蛋白质因子参加；起始阶段需要起始因子（initiation factors，IF），真核生物的起始因子冠以e字头（eukaryote），称为eIF。延长阶段需延长因子（elongation factor ，EF），原核和真核生物各自有不同的EF。终止阶段需要的蛋白质因子称为释放因子（release factors，RF）以及核蛋白体释放因子（ribosomal release factors，RR）。 本节先复习和深化有关RNA的基本知识。IF、EF、RF等各种因子，分别在起始。 延长、终止过程中论述。 一、mRNA是翻译的直接模板 mRNA种类很多，分子大小不一。在各种RNA中，mRNA的寿命（以半衰期表示）最短。这说明mRNA在生命活动中是非常活跃的大分子物质。原核生物一段连续的mRNA 往往为功能相关的几种蛋白质（例如一个酶系统）编码。例如E.coli血乳糖操纵子结构基 因转录出的mRNA，可翻译出利用乳糖的三种酶，即β－半乳糖苷酶、通透酶和乙酰转移酶。这段DNA或mRNA可以说是处于一个相同的基因单元内，用遗传学的互补试验（顺反实验）可以确定其功能关系。所以过去也把原核生物的一段mRNA称为一个顺反子
第十四章蛋白质生物合成.. (一A型题 1 遗传密码的简并性指的是(1995年生化试题 A 一些三联体密码可以缺少一个嘌呤碱或嘧啶碱 B 密码中有许多稀有碱基 C 大多数的氨基酸有一组以上的密码 D 一些密码适用于一种以上的氨基酸 E 以上都不是 [答案] C 2 原核事物蛋白质合成中肽链延长所需的能量来源于(1996年生化试题 A. ATP B. GTP C. GDP D. UTP E. CTP [答案] B 3.下列关于氨基酸密码的叙述哪一项是正确的(1996年生化试题、 A.由DNA链中相邻的三个核苷酸组成, B.由tRNA链中相邻的三个核苷酸组成
C.由mRNA链中相邻的三个核苷酸组成 D.由rRNA链中相邻的三个核苷酸组成 E.由多肽链中相邻的三个氨基酸组成 (答案 C 4.氯霉素的抗菌作用是由于抑制了细菌的(1997年生化试题 A.细胞色素氧化酶 B.核蛋白体上的转肽酶 C.嘌呤核苷酸代谢 D.基因表达E,二氢叶酸还原酶 答案B 5 一个mRNA的部分顺序和密码编号如下(1998年生化试题..CAG CUC UAU CGG UAG AAU AGC..... 140 141 142 143 144 145 146 以此mRNA为模板,经翻译后生成多肽链含有的氨基酸数是: A.140 B.141 C.142 D.143 E.146
(答案 D (二X型题 1.下列哪些氨基酸是蛋白质合成后加工过程形成的(1997年生化试题 A.羟赖氨酸B,磷酸酪氨酸C.羟脯氨酸D,磷酸丝氨酸 (答案 A、B C D 2.下列哪些成分是核蛋白循环终止阶段所需要的(1999年生化试题 A.核蛋白体B,终止因子· C.遗传密码(UAA,UAG UGA D.GTP (答案 A、B、C 四、测试题 (一A型题 1.真核生物在蛋白质生物合成中的启动tRNA是 A。亮氨酸tRNA B.丙氨酸tRNA C,赖氨酸tRNA D。甲酰蛋氨酸tRNA E.蛋氨酸tRNA 2.哺乳动物核蛋白体大亚基的沉降常数是· A.40S B,70S C.30S D.80S E.60S 3。使核蛋白体大小亚基保持分离状态的蛋白质因子是 A IF1.B.IF2 C,IF3 D.EFl E.EF2
蛋白质合成 （一）名词解释 1．密码子3．反密码子4．摆动假说9．简并密码11．多核糖体12．氨酰基部位13．肽酰基部位 14．肽基转移酶15．氨酰- tRNA 合成酶 （三） 填空题 1．蛋白质的生物合成是以______作为模板，______作为运输氨基酸的工具，_____作为 合成的场所。 2．细胞内多肽链合成的方向是从_____端到______端，而阅读mRNA 的方向是从____端到____端。 3．核糖体上能够结合tRNA 的部位有_____部位，______部位。 4．蛋白质的生物合成通常以_______作为起始密码子，有时也以_____作为起始密码子，以______，______，和______作为终止密码子。 5．SD 序列是指原核细胞mRNA 的5ˊ端富含_____碱基的序列，它可以和16SrRNA 的3ˊ端的_____序列互补配对，而帮助起始密码子的识别。 6．原核生物蛋白质合成的起始因子（IF）有_____种，延伸因子（EF）有_____种，终止释放（RF）有_____种；而真核生物细胞质蛋白质合成的延伸因子通常有_____种，真菌有_____种，终止释放因子有_____种。7．原核生物蛋白质合成中第一个被掺入的氨基酸是_____。 12．某一tRNA 的反密码子是GGC，它可识别的密码子为_____和_____。 15．生物界总共有_____个密码子。其中_____个为氨基酸编码；起始密码子为_____；终止密码子为_____，_____，_____。 17．原核细胞内起始氨酰- tRNA 为__ ___；真核细胞内起始氨酰- tRNA 为 _____。 18．原核生物核糖体50S 亚基含有蛋白质合成的_____部位和_____部位，而mRNA 结合部位_____。 19．许多生物核糖体连接于一个mRNA 形成的复合物称为_____。 20．肽基转移酶在蛋白质生物合成中的作用是催化_____和_____。 21．核糖体___亚基上的___协助识别起始密码子。 22．延长因子G 又称___，它的功能是___，但需要___。 25．遗传密码的特点有方向性、连续性_____和_____。 26．氨酰- tRNA 合成酶利用_____供能，在氨基酸_____基上进行活化，形成氨基酸AMP中间复合物。 29．肽链延伸包括进位_____和_____三个步骤周而复始的进行。 35．乳糖操纵子的诱导物是_____，色氨酸操纵子的辅阻遏物是_____。 （四）选择题 2．某一种tRNA 的反密码子是5′UGA3′，它识别的密码子序列是： A．UCA B．ACU C．UCG D．GCU 3．为蛋白质生物合成中肽链延伸提供能量的是： A．ATP B．CTP C．GTP D．UTP 5．在蛋白质生物合成中tRNA 的作用是： A．将一个氨基酸连接到另一个氨基酸上 B．把氨基酸带到mRNA 指定的位置上 C．增加氨基酸的有效浓度 D．将mRNA 连接到核糖体上 9．以下有关核糖体的论述哪项是不正确的： A．核糖体是蛋白质合成的场所 B．核糖体小亚基参与翻译起始复合物的形成，确定mRNA 的解读框架 C．核糖体大亚基含有肽基转移酶活性 D．核糖体是储藏核糖核酸的细胞器 10．关于密码子的下列描述，其中错误的是： A．每个密码子由三个碱基组成 B．每一密码子代表一种氨基酸