蛋白质的生物合成
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蛋白质的生物合成
蛋白质是生命体中最为重要的分子之一,参与了生物体的很多生命过程。
蛋白质的生物合成是指在细胞内通过核糖体合成多肽链,并将多肽链进一步折叠成特定的三维结构的过程。
这个过程需要包括DNA转录、RNA翻译、蛋白质折叠等多个步骤。
在生物体内,DNA中的基因序列被转录成RNA分子。
RNA分子进一步通过核糖体将多个氨基酸连接成一条多肽链。
在这个过程中,RNA 分子会依据基因序列上的密码子来选择相应的氨基酸,并将它们串联在一起。
这个过程中的每一个密码子都对应着一种氨基酸,这种关系被称为遗传密码。
一条多肽链的生命周期并不仅仅是由其基因序列决定的。
在折叠过程中,这条链会被各种分子和酶修饰和加工,最终形成最终的三维结构。
这个过程中的每一个步骤都非常关键,因为一个错误的步骤都可能导致最终的结构失去功能。
蛋白质的生物合成是生命体中最为复杂的分子合成过程之一。
在这个过程中,细胞需要精确地将基因序列转录成RNA分子,并将氨基酸按照正确的顺序连接成多肽链。
同时,细胞还需要通过各种酶和分子来协助蛋白质的折叠和修饰,最终形成具有特定功能的蛋白质。
这个过程非常关键,因为蛋白质的结构和功能决定了生命体的很多生命过程。
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蛋白质生物合成的方式
蛋白质生物合成是生物体内制造蛋白质的过程,它是生物体内的重要生化反应之一。
下面介绍蛋白质生物合成的方式:
1. 氨基酸活化:在蛋白质生物合成中,首先需要将氨基酸激活。
这个过程由特定的酶催化,称为氨基酸激酶。
被激活的氨基酸随后会与另一种分子——核糖磷酸结合,形成称为氨酰-tRNA的化合物。
2. 起始复合物形成:第二个步骤是形成起始复合物。
这个过程涉及氨酰-tRNA 与mRNA的结合,其中mRNA是包含蛋白质序列信息的分子。
这个过程需要核糖体起始因子(eIF)的帮助。
3. 肽链合成:一旦起始复合物形成,蛋白质合成就可以开始了。
每个氨基酸通过肽键连接在一起,形成一个连续的肽链。
这个过程由转录延长因子(eEF)和核糖体来催化。
4. 蛋白质折叠:当肽链合成完成后,蛋白质就会开始折叠成其最终的三维形状。
这个过程需要帮助,包括来自分子伴侣蛋白和折叠酶的帮助。
5. 蛋白质修饰:在某些情况下,还需要对蛋白质进行进一步修饰,例如添加糖基或脂质,或者进行磷酸化或乙酰化等化学修饰。
总的来说,蛋白质生物合成是一个复杂的过程,需要多个酶和分子的协同作用。
通过这个过程,生物体能够制造出其生命活动中所需的蛋白质。
蛋白质的生物合成概述蛋白质的生物合成的概述(1)概念:生物合成又称翻译: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分子中氨基酸序列的过程。
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mR NA、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。
还起适配器的作用,即mRNA序列中密码子的排列顺序通过tRNA“改写”成多肽链中氨基酸的排列顺序。
氨基酸与特定tRNA分子结合,形成氨基酰-tRNA。
氨基酰-tRNA是氨基酸的活化形式。
④蛋白质生物合成需要的酶类、蛋白质因子等:参与蛋白质生物合成的重要酶有:氨基酰-tRNA合成酶,转肽酶和转位酶等。
重要的蛋白质因子包括起始因子、延长因子、释放因子(又称终止因子)等。
第十二章蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成体系:生物体内的各种蛋白质都是生物体利用约20种氨基酸为原料自行合成的。
蛋白质的生物合成过程,就是将DNA传递给mRNA的遗传信息,再具体的解译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程,这一过程被称为翻译(translation)。
参与蛋白质生物合成的各种因素构成了蛋白质合成体系,该体系包括:1.mRNA:作为指导蛋白质生物合成的模板。
mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体,代表一个氨基酸的信息,此三联体就称为密码。
共有64种不同的密码。
遗传密码具有以下特点:①连续性;②简并性;③通用性;④方向性;⑤摆动性;⑥起始密码:AUG;终止密码:UAA、UAG、UGA。
2.tRNA:在氨基酸tRNA合成酶催化下,特定的tRNA可与相应的氨基酸结合,生成氨基酰tRNA,从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成。
tRNA反密码环中部的三个核苷酸构成三联体,可以识别mRNA上相应的密码,此三联体就称为反密码。
反密码对密码的识别,通常也是根据碱基互补原则,即A—U,G—C配对。
但反密码的第一个核苷酸与第三核苷酸之间的配对,并不严格遵循碱基互补原则,这种配对称为不稳定配对。
能够识别mRNA中5′端起动密码AUG的tRNA称为起动tRNA。
在原核生物中,起动tRNA是tRNAfmet;而在真核生物中,起动tRNA是tRNAmet。
3.rRNA和核蛋白体:原核生物中的核蛋白体大小为70S,可分为30S小亚基和50S大亚基。
真核生物中的核蛋白体大小为80S,也分为40S小亚基和60S大亚基。
核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能:⑴小亚基:可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。
⑵大亚基:①具有两个不同的tRNA结合点。
A位——受位或氨酰基位,可与新进入的氨基酰tRNA 结合;P位——给位或肽酰基位,可与延伸中的肽酰基tRNA结合。
②具有转肽酶活性。
在蛋白质生物合成过程中,常常由若干核蛋白体结合在同一mRNA分子上,同时进行翻译。
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:1.234567891011121314151617181920二:是非题1.[ ]氨酰-tRNA合成酶可通过其催化的逆反应对误载的氨基酸进行校对。
2.[ ]在蛋白质生物合成中,所有的氨酰-tRNA都是首先进入核糖体的A部位。
3.[ ]由于遗传密码的通用性,所以真核细胞的mRNA可在原核翻译系统中得到正常的翻译。
4.[ ]核糖体蛋白不仅仅参与蛋白质的生物合成。
5.[ ]在翻译起始阶段,由完整的核糖体与mRNA的5′-端结合,从而开始蛋白质的合成。
6.[ ]所有的氨酰-tRNA的合成都需要相应的氨酰-tRNA合成酶的催化。
7.[ ]EF-Tu的GTPase活性越高,翻译的速度就越快,但翻译的忠实性就越低。
8.[ ]fMet-与Met-的合成由同一种氨酰-tRNA合成酶催化。
9.[ ]对于某一种氨酰-tRNA合成酶来说,在它的催化下,被识别的氨基酸随机的与其相应的tRNA的3′-端CCA的3′-OH或5′-OH形成酯键。
10.[ ]tRNA的个性即是其特有的三叶草结构。
11.[ ]含硒半胱氨酰-tRNA是由游离的含硒半胱氨酸与合成而来。
12.[ ]含硒半胱氨酸的参入需要一种新的延伸因子。
13.[ ]泛素是一种热激蛋白(HSP)。
14.[ ]氨酰-tRNA进入A部位之前,与EF-Tu结合的GTP必须水解。
15.[ ]从DNA分子的三联体密码可以毫不怀疑地推断出某一多肽的氨基酸序列,但从氨基酸序列并不能准确地推导出相应基因的核苷酸序列。
16.[ ]已发现许多蛋白质的三维结构不是由其一级结构决定的,而是由分子伴侣决定的。
17.[ ]多肽链的折叠发生在蛋白质合成结束以后才开始。
18.[ ]在线粒体内的翻译系统中,第一个被参入的氨基酸也都是甲酰甲硫氨酸。
19.[ ]蛋白质翻译一般以AUG作为起始密码子,有时也以GUG为起始密码子,但以GUG为起始密码子,则第一个被参入的氨基酸为Val。
20.[ ]大肠杆菌丙氨酰-tRNA的合成并不需要具有完整的三叶草结构。
21.[ ]与核糖体蛋白相比,rRNA仅仅作为核糖体的结构骨架,在蛋白质合成中没有什么直接的作用。
22.[ ]甲硫氨酸能够刺激蛋白质的生物合成。
23.[ ]绝大多数含硒蛋白是氧化还原酶。
24.[ ]人工合成多肽的方向也是从N端到C端。
25.[ ]在大肠杆菌里表达人组蛋白,可直接从人基因组中获取目的基因。
26.[ ]细胞内的tRNA只参与蛋白质的合成。
答案:错错错对错错对对错错错对对错错错错错错对错错对错对错三:单选题1.[ ]预测一下哪一种氨酰-tRNA合成酶不需要有校对的功能。
A.甘氨酰-tRNA合成酶B.丙氨酰-tRNA合成酶C.精氨酰-tRNA合成酶D.谷氨酰-tRNA合成酶E.色氨酰-tRNA合成酶2.[ ]预测一下哪一种蛋白质的半寿期最长。
A.醛缩酶B.葡萄糖激酶C.HMGCoA还原酶D.丙酮酸激酶E.柠檬酸合成酶3.[ ]某一种tRNA的反密码子为5′IUC3′,它识别的密码子序列是A.AAGB.CAGC.GAGD.GAAE.AGG4.[ ]根据摆动学说,当一个tRNA分子上的反密码子的第一个碱基为次黄嘌呤时,它可以和mRNA密码子的第三位的几种碱基配对?A.1C.3D.4E.55.[ ]如果遗传密码是四联体密码而不是三联体,而且tRNA反密码子前两个核苷酸处于摆动的位置,那么蛋白质正常合成大概需要多少种tRNA?A.约256种不同的tRNAB.150~250种不同的tRNAC.小于20种D.与三联体密码差不多的数目E.取决于氨酰-tRNA合成酶的种类6.[ ]以下蛋白质除了哪一种以外不属于G蛋白家族?A.IF-1B.IF-2C.EF-GD.EF-TuE.EF27.[ ]以下哪一种抑制剂只能抑制真核生物细胞质的蛋白质合成?A.氯霉素B.红霉素C.放线菌酮D.嘌呤霉素E.四环素8.[ ]既能抑制原核又能抑制真核细胞及其细胞器蛋白质合成的抑制剂是A.氯霉素B.红霉素C.放线菌酮D.嘌呤霉素E.蓖麻毒素9.[ ]白喉毒素能够抑制真核生物细胞质的蛋白质合成,是因为它抑制了蛋白质合成的哪一个阶段?A.氨基酸的活化B.起始C.氨酰-tRNA的进位D.转肽E.移位反应10.[ ]一个N端氨基酸为丙氨酸的20肽,其开放的阅读框架至少应该由多少个核苷酸残基组成?A.60B.63D.57E.6911.[ ]真核细胞的蛋白质可经历泛酰化修饰,被修饰的氨基酸残基是A.GlyB.AlaC.LysD.ArgE.Gln12.[ ]使用(GUA)n作为模板在无细胞翻译系统中进行翻译,可得到几种多肽?A.1种B.2种C.3种D.4种E.不确定13.[ ]在蛋白质分子中下面所列举的氨基酸哪一种最不容易突变?A.ArgB.GlyC.ValD.AspE.Met14.[ ]大肠杆菌素Col能够抑制原核细胞的蛋白质合成,其抑制的机理是A.作为一种核酸内切酶切掉16SrRNA的3′-端的一段核苷酸序列B.作为一种核酸内切酶切掉16SrRNA的5′-端的一段核苷酸序列C.作为一种核酸内切酶切掉23SrRNA的3′-端的一段核苷酸序列D.作为一种核酸内切酶切掉23SrRNA的5′-端的一段核苷酸序列E.作为转位酶的抑制剂15.[ ]以下哪一种蛋白质因子在GTP的存在下,至少可以局部地保护防止核酸酶对它的降解?A.EF-TsB.EF-TuC.EF-GD.IF-2E.RF-316.[ ]以下哪一种氨基酸发生的取代突变最容易出现表现型的改变?A.Arg→LysB.Asp→GluC.Ser→ThrD.Val→IleE.Trp→Pro17.[ ]新合成的分泌蛋白和细胞膜蛋白需要经历哪一种形式的翻译后加工?A.Stop-transfer序列的去除B.在高尔基复合体上对N-联结的寡糖链进行修饰C.在离开高尔基体之前填加磷酸多萜醇D.粗面内质网中分泌结合蛋白(BiP)E.激活水解KDEL序列的肽酶18.[ ]一个突变细胞系的甘露糖-6-磷酸的受体基因缺失,预测该细胞系将发生:A.在高尔基体内不能发生O-联结的寡糖链的填加B.溶酶体酶将不能正确地定向C.受体介导的内吞事件将增加D.细胞液中的甘露糖-6-磷酸的浓度将提高E.从内质网上产生的小泡将不能和高尔基体顺面融合19.[ ]美国洛克菲勒大学的Blobel因提出什么学说而获得1999年的诺贝尔医学生理学奖?A.信号肽学说B.氧化磷酸化学说C.第二信使学说D.癌基因学说E.分子伴侣学说答案:ADCDE ACDEA CBAAB EBBA四:问答题1.什么是无细胞翻译系统?经常被使用的无细胞翻译系统有那些?一个无细胞翻译系统中需要那些成分才能满足翻译条件?2.大肠杆菌某一多肽基因的编码链的序列是:5′ACAATGTATGGTAGTTCA TTATCCCGGGCGCAAATAACAAACCCGGGTTTC3′⑴写出该基因的无意义链的序列以及它编码的mRNA的序列。
⑵预测它能编码多少个氨基酸。
⑶标出该基因上对紫外线高敏感位点。
⑷如果使用PCR扩增该基因,需要合成两段作为引物,请写出核苷酸序列。
3.一段人工合成的多聚核苷酸的碱基序列是AUAUAUAUAUAU,将此多聚核苷酸作为模板在大肠杆菌无细胞翻译系统中进行翻译,你预期会产生什么样的多肽?如果将该模板放在从动物细胞线粒体制备出的无细胞翻译系统中进行翻译,得到的产物是-Met-Tyr-Met-Tyr-Met-Tyr-,那么,线粒体与大肠杆菌的密码子有什么差别?4.为什么能够抑制真核细胞的蛋白质合成,但不抑制原核细胞的蛋白质合成?相反人工合成的SD序列能够抑制原核细胞的蛋白质合成,但不抑制真核细胞的蛋白质合成?5.嘌呤霉素和红霉素都能够抑制原核细胞的蛋白质合成,从而抑制细菌的生长,但嘌呤霉素抑制的效果明显低于同剂量的红霉素,试解释这种现象。