04-蛋白质生物合成
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第十五章蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成:将mRNA分子中由碱基序列组成的遗传信息,通过遗传密码破译的方式转变成为蛋白质中的氨基酸排列顺序,因而称为翻译(translation)。
1、遗传密码1. 遗传密码和密码单位1) 密码子:mRNA中的核苷酸序列与多肽链中氨基酸序列之间的对应关系。
mRNA上每三个连续核苷酸对应一个氨基酸,这三个连续的核苷酸就称为一个密码子,或三联体密码。
2) 遗传密码:密码子的总和。
3) 64个密码子:其中61个代表20种氨基酸,3个代表终止密码子。
4) 遗传密码的破译5) 遗传密码字表起始密码:AUG(编码甲硫氨酸、甲酰甲硫氨酸),少数情况 GUG;终止密码:无义密码子,不编码氨基酸的密码子,它们单个或串联在一起用于多肽链翻译的结束,没有相应的tRNA存在,有UAA、UAG、UGA。
同义密码:编码相同氨基酸的不同密码子。
6) 遗传密码的基本特征方向性:5’到3’,AUG。
遗传密码的连续性:密码子之间没有任何起“标点”作用的空格,阅读是连续的,一次阅读3个核苷酸(碱基)。
遗传密码的不重叠性:在绝大多数生物中,阅读mRNA时是以密码子为单位,不重叠地阅读;但少数噬菌体的的遗传密码是重叠的。
兼并性:遗传密码中,除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外,其余氨基酸有2~4个或多至6个密码子,这种由多个密码子编码同一种氨基酸的现象。
密码的简并性往往表现在密码子的第三位碱基上。
密码的偏爱性:在不同生物中使用同义密码子的频率是不相同的。
意义:减少有害突变,维持物种稳定。
密码的摆动性tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对时,密码子的第一位、第二位碱基配对是严格的,第三位碱基可以有一定变动。
摆动性:tRNA上反密码子的第1位碱基与mRNA密码子的第3位碱基配对时,并不严格遵循碱基配对规律,可以在一定范围内变动的现象,又称变偶性。
密码子的表示法:码子的专一性基本取决于前两位碱基,第三位碱基起的作用有限。
蛋白质的生物合成过程蛋白质是生命体的重要组成部分,参与了多种生理生化过程,包括酶催化、细胞信号传导、受体结构、运输载体等等。
蛋白质的生物合成是一个高度精密的过程,需要通过基因转录、转录后修饰、翻译和后翻译修饰等步骤才能完成。
接下来,我们将详细介绍蛋白质的生物合成过程。
基因转录基因是生命体中蛋白质合成的指导者。
基因转录是指DNA双链解旋成为单链,RNA聚合酶在其中一个单链上反向合成RNA的过程。
在基因转录中,RNA聚合酶识别并结合到起始序列附近的DNA,促进了DNA的解旋作用,使得RNA聚合酶能够读取模板DNA链,将其转录成一条新的RNA链。
在转录过程中,RNA链依据模板DNA链上的氨基酸序列,将其转写成蛋白质相关的RNA单链。
转录后修饰在RNA的生物合成中,有三种不同类型的RNA分子。
一种是mRNA,负责传递信号从基因到细胞合成蛋白质的机器读取;另一种是rRNA,如ribosomes的组成成分,用于蛋白质合成的位置和结构;最后一种是tRNA,作为氨基酸附着的一种形式。
RNA分子的转录后修饰是对RNA分子进行加工处理的过程,以便于RNA分子的转运和存储。
如rRNA的甲基化可以增加rRNA的稳定性和功能;mRNA的剪切则会剔除一些废物RNA,增加正确的转录过程中前后的联系,从而使蛋白质的生物合成更加准确;tRNA的修饰将在另一章节中详细讲解。
翻译翻译是指将RNA信息翻译成蛋白质。
在翻译过程中,mRNA将与ribosome相互配合,然后tRNA质子化或去质子化会识别到特定的mRNA codons,并将其连接到成长中的蛋白质链上。
翻译的过程是高度精确的,必须精确对应RNA的氨基酸序列与mRNA的碱基序列,以便完成正确的蛋白质序列。
在tRNA的作用下,当达到终止codons时,翻译复合物最终会分裂。
后翻译修饰蛋白质的后翻译修饰是指在翻译结束后,对蛋白质进行化学修饰和一些辅助功能的变化。
这些修饰包括截短和延长N-和C-末端的肽链;添加不同的基团如磷酸化基团、糖基化基团、乙酰化基团等;蛋白质的折叠、组装和修复等过程。
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蛋白质是遗传信息表现的功能形式,是生命活动的物质基础。
蛋白质的生物合成体系包括20种原料氨基酸、模板mRNA、氨基酸的运载工具tRNA、肽链的装配机核蛋白体、某些重要的酶类和蛋白质因子、能源物质GTP和ATP,以及无机离子等。
包括3个反应过程:氨基酸的活化;肽链的生物合成;肽链形成后的加工过程。
(2)蛋白质生物合成体系和遗传密码:蛋白质的生物合成是一个由多种分子参与的复杂过程。
①mRNA:mRNA是蛋白质生物合成的直接模板。
存在于mRNA的开放阅读框架区的三联体形式的核苷酸序列称为密码子。
由A、G、C、U这4种核苷酸可组合成64个三联体密码子。
AUG作为起始密码子。
3个密码子UAA、UAG、UGA不编码任何氨基酸,只作为肽链合成终止的信号,称为终止密码子。
遗传密码具有以下重要特点:方向性(5′→3′);连续性(密码子及密码子的各碱基之间没有间隔);简并性(一种氨基酸可具有两个或两个以上的密码子);通用性(遗传密码基本上适用于生物界的所有物种);摆动性(第3位密码子与第1位反密码子之间的配对并不严格)。
密码子的特异性主要由头两位核苷酸决定。
②核蛋白体:rRNA和多种蛋白质构成核蛋白体。
是蛋白质生物合成的场所。
核蛋白体由大、小两个亚基组成。
核蛋白体上的P位、A位分别结合肽酰-tRNA和氨基酰-tRNA.③tRNA:运载氨基酸的作用。