基础生物化学蛋白质合成

第十一章蛋白质的生物合成11-1 遗传密码（下册 P504，37章）蛋白质是生物主要的功能分子，它参与所有的生命活动过程，并起着主导作用。

蛋白质的合成由核酸所控制，决定蛋白质结构的遗传信息编码在核酸分子中。

遗传密码：编码氨基酸的核苷酸序列，通常指核苷酸三联体决定氨基酸的对应关系。

一一一三联密码：核酸分子中只有四种碱基，要为蛋白质分子20种氨基酸编码。

三个碱基编码64个，又称三联密码。

密码子：mRNA上有三个相邻核苷酸组成一个密码子，代表某种氨基酸、肽链合成的起始或终止信号。

蛋白质翻译：在RNA控制下根据核酸链上每3个核苷酸决定一种氨基酸的规则，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质过程。

全部64个密码子破译后，编写出的遗传密码字典。

见P511 表37-5。

一一一遗传密码的基本特性一1一密码的基本单位遗传密码按5‘→3‘方向编码，为不重叠、无标点的三联体密码子。

起始密码子兼Met：AUG。

终止密码子：UAA、UAG和UGA。

其余61个密码子对应20种氨基酸。

一2一密码的简并性同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象称为密码的简并性。

同一种氨基酸不同密码子称为同义密码子，氨基酸密码子的简并见P512表37-6。

简并可以减少有害突变，对物种稳定有一定作用。

一3一密码的变偶性（摆动性）编码同一个氨基酸的密码子前两位碱基都相同，第三位碱基不同，为变偶性。

即密码简并性往往表现在密码子第三位碱基上，如Gly的密码子为GGU、GGC、和GGA。

一4一密码的通用性和变异性通用性：各种低等和高等生物，包括病毒、细菌及真核生物基本上共用一套遗传密码。

变异性：已知线粒体DNA（mtDNA），还有原核生物支原体等少数生物基因密码有一定变异。

一5一密码的防错系统密码的编排方式使得密码子中一个碱基被置换，其结果常常是编码相同的氨基酸或是为物理化学性质接近的氨基酸取代。

11-2 蛋白质合成及转运下册 P5171、氨基酸是怎样被选择及掺入到多肽链当中去的。

简述蛋白质合成的过程蛋白质合成是生物体内的一种生物化学过程，涉及DNA转录和翻译两个步骤。

简单来说，蛋白质合成的过程可以概括为：1. 转录（Transcription）：在细胞核中，DNA的一个特定部分被转录成为一段称为信使RNA（mRNA）的分子。

这一过程中，DNA的其中一条链上的碱基依次与反向互补的RNA核苷酸配对，形成一条mRNA链。

这个过程由RNA聚合酶酶催化完成。

2. 剪接（Splicing）：在转录过程中，生成的mRNA分子可能包含一些无用或冗余的信息，称为非编码区（non-coding region）或内含子（intron）。

这些非编码区需要被剪接出去，只留下编码区（coding region）或外显子（exon）。

这一过程由剪接体（spliceosome）在细胞核中完成。

3. 翻译（Translation）：mRNA离开细胞核进入细胞质，在细胞质中与核糖体（ribosome）相结合进行翻译。

核糖体沿着mRNA的编码区从5'端开始读取，以三个核苷酸为一个密码子进行翻译。

每个密码子对应一种氨基酸，核糖体根据密码子的序列选择相应的氨基酸，将其连接成一条聚氨基酸链，即蛋白质。

4. 蛋白质折叠（Protein Folding）：蛋白质合成后，新合成的聚氨基酸链称为原始蛋白质（primary protein）。

原始蛋白质会经过一系列的折叠和修饰过程，形成特定的三维结构，这是蛋白质发挥功能的基础。

5. 蛋白质后修饰（Post-translational Modification）：在蛋白质合成后，还会进行一些后修饰的过程，例如磷酸化、甲基化、乙酰化等。

这些修饰对于蛋白质的功能发挥具有重要的影响。

总的来说，蛋白质合成是一个复杂的过程，涉及DNA转录、mRNA剪接、mRNA翻译、蛋白质折叠和后修饰等多个步骤，每个步骤都至关重要，影响着最终形成的功能蛋白质。

蛋白质合成的基本过程蛋白质是构成生物体细胞的重要组成部分，参与了生物体内的几乎所有生化过程。

蛋白质的合成是细胞内最为重要的生物化学过程之一，也是维持生命活动正常进行的基础。

蛋白质的合成过程包括转录和翻译两个阶段，通过这两个阶段，细胞可以根据遗传信息合成出具有特定功能的蛋白质。

下面将详细介绍蛋白质合成的基本过程。

一、转录阶段转录是指在细胞核内DNA模板上合成RNA的过程。

在蛋白质合成中，首先需要将DNA上的遗传信息转录成RNA，形成mRNA（信使RNA），mRNA携带着DNA上的遗传信息，将其带到细胞质中进行翻译合成蛋白质。

1.1 RNA聚合酶的结合转录的第一步是RNA聚合酶与DNA模板的结合。

RNA聚合酶是一种酶类蛋白质，它能够识别DNA上的启动子区域，并在该区域结合，开始合成RNA链。

1.2 RNA链的合成RNA聚合酶在DNA模板上沿着3'→5'方向移动，合成RNA链时是在5'→3'方向进行的。

RNA链的合成过程与DNA复制有所不同，RNA链的合成速度较快，而且只合成一条链。

1.3 终止转录在DNA上的终止子区域，会有一些特定的序列，当RNA聚合酶合成到这些序列时，转录过程会终止，RNA链会从DNA模板上脱离，形成成熟的mRNA。

二、翻译阶段翻译是指在细胞质中mRNA的遗传信息被翻译成氨基酸序列的过程。

翻译过程中涉及到多种RNA和蛋白质，包括tRNA（转运RNA）、rRNA （核糖体RNA）和核糖体等。

2.1 核糖体的结合在翻译的起始阶段，mRNA会与核糖体结合，核糖体是一种由rRNA和蛋白质组成的细胞器，能够将mRNA上的遗传信息翻译成氨基酸序列。

2.2 tRNA的运载tRNA是一种带有特定氨基酸的RNA分子，它能够将氨基酸运载到核糖体上，与mRNA上的密码子配对，完成氨基酸的添加。

2.3 氨基酸的连接在核糖体上，tRNA将氨基酸按照mRNA上的密码子顺序连接起来，形成氨基酸链。

蛋白质合成是生物体内一项非常重要的生物化学过程，也被称为蛋白质生物合成。

该过程包括转录和翻译两个主要阶段，涉及到DNA、RNA和蛋白质等多种生物分子的参与。

下面我将详细介绍蛋白质合成的四个步骤，以便更好地理解这一复杂而精密的生物学过程。

步骤一：转录（Transcription）转录是蛋白质合成的第一步，它发生在细胞核内。

在这一过程中，DNA的信息将被复制到一种名为mRNA（信使RNA）的分子上。

具体来说，转录的步骤包括：1. 启动子结合：转录过程开始于启动子，启动子是DNA上的一个特定区域，其特殊序列能够与RNA聚合酶结合，从而启动转录。

2. RNA聚合酶合成mRNA：一旦启动子与RNA聚合酶结合，RNA 聚合酶将会沿着DNA模板链合成mRNA，这一过程包括RNA的合成和剪切修饰等步骤。

3. 终止：当RNA聚合酶到达终止子时，转录过程将结束，mRNA 分子从DNA模板上分离出来。

步骤二：前期mRNA处理（Pre-mRNA Processing）在转录完成后，产生的mRNA并不是立即可以被翻译成蛋白质的成熟mRNA，还需要经过一系列的前期处理。

这些处理包括：1. 剪接（Splicing）：mRNA中会存在一些被称为内含子的非编码序列，而真正编码蛋白质的序列被称为外显子。

剪接过程将内含子从mRNA中切除，将外显子连接起来，形成成熟的mRNA。

2. 5'端盖（5' Cap）的添加：在mRNA的5'端，会添加一种名为7-甲基鸟苷酸（m7G）的化合物，用于保护mRNA不受降解，同时有助于mRNA与核糖体的结合。

3. 3'端聚腺苷酸（Polyadenylation）的添加：在mRNA的3'端，会添加一系列腺苷酸，形成所谓的聚腺苷酸尾巴，同样用于保护mRNA不受降解。

步骤三：翻译（Translation）翻译是蛋白质合成的第二个主要步骤，它发生在细胞质中的核糖体内。

在翻译过程中，mRNA上携带的遗传密码将被翻译成氨基酸序列，从而合成特定的蛋白质。

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)17．核蛋白体循环(polyribosome)18．锌指(zine finger)19．亮氨酸拉链(leucine zipper)20．顺式作用元件(cis-acting element)21．反式作用因子(trans-acting factor)22．螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix)（二）英文缩写符号1．IF（initiation factor）：2．EF（elongation factor）：3．RF（release factor）：4．hnRNA（heterogeneous nuclear RNA）：5．fMet-tRNA f ：6．Met-tRNA i ：（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。

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。

高考生物揭秘蛋白质的合成过程蛋白质是生物体内一种非常重要的有机分子，也是构成生物体的主要组成部分之一。

在高考生物考试中，蛋白质的合成过程是一个重要的考点。

本文将揭秘蛋白质的合成过程，以帮助高考生更好地理解和掌握这一知识点。

一、蛋白质的组成及功能蛋白质是由氨基酸分子经缩合反应形成的聚合物，具有结构多样性和功能多样性。

它们在生物体内扮演着多种角色，包括构建细胞结构、催化生化反应、传递信号、参与免疫反应等。

二、蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程称为蛋白质合成，主要包括转录和翻译两个过程。

下面将对这两个过程进行详细阐述。

1. 转录过程转录是指将DNA信息转录成RNA的过程，该过程在细胞核中进行。

具体步骤如下：（1）启动子结合：启动子是指DNA链上一个特定的序列，它作为转录的起点。

转录因子将结合到启动子上，形成转录起始复合物。

（2）RNA合成：启动子和转录因子的结合会促使RNA聚合酶II （RNA polymerase II）结合到DNA上，开始合成RNA。

RNA合成是碱基互补配对的过程，以A、U、G、C四种核苷酸为基本单位。

（3）终止转录：RNA合成过程会持续到遇到终止子，终止子指示RNA聚合酶停止合成RNA。

此时，RNA与DNA分离，形成成熟的mRNA。

2. 翻译过程翻译是指将mRNA信息转化为蛋白质的过程，该过程在细胞质中进行。

具体步骤如下：（1）起始：mRNA与小核仁体结合，同时tRNA携带着氨基酸与起始密码子结合在mRNA上，形成起始复合物。

（2）延伸：随着大量的tRNA携带氨基酸进入，氨基酸逐个被加入正在合成的蛋白质链中。

（3）终止：当翻译到达终止密码子时，tRNA和蛋白质链释放，并形成完整的蛋白质。

三、蛋白质合成的调控蛋白质合成在生物体内需要受到严格的调控，以保证不同的蛋白质在合适的时间和数量被合成。

这一调控过程主要包括转录调控和翻译调控两个方面。

1. 转录调控转录调控是通过控制启动子与转录因子的结合来调控转录的过程。

蛋白质合成的生物化学基础在生命的舞台上，蛋白质是众多主角中的关键角色。

它们不仅构成了我们身体的结构，还参与了各种生理过程的调控。

而蛋白质的合成，就像是一场精心编排的生物化学大戏，涉及到众多分子和复杂的反应步骤。

要理解蛋白质合成，首先得从细胞中的遗传信息说起。

我们的遗传信息储存在 DNA 分子中，就像是一本生命的蓝图。

但 DNA 通常深藏在细胞核内，而蛋白质的合成场所则在细胞质中的核糖体上。

这就需要一个中间的“信使”来传递信息，这个“信使”就是 RNA，更准确地说是信使 RNA（mRNA）。

DNA 分子通过一个称为转录的过程产生 mRNA。

在这个过程中，DNA 的双螺旋结构解开，其中的一条链作为模板，按照碱基互补配对的原则，合成出与它互补的 mRNA 分子。

这就好比是根据一份原件复印出了一份临时的工作指令。

有了 mRNA 这份“指令”，接下来就轮到核糖体登场了。

核糖体是由RNA 和蛋白质组成的复杂结构，它就像是一个蛋白质合成的“工厂”。

在核糖体中，mRNA 上的碱基序列被解读成氨基酸的序列。

这是通过遗传密码来实现的。

遗传密码是一组规则，规定了每三个相邻的碱基（称为一个密码子）对应一种特定的氨基酸。

但仅仅有 mRNA 还不够，还需要另一种 RNA 来帮忙运输氨基酸，这就是转运 RNA（tRNA）。

tRNA 就像是一辆辆装载着特定氨基酸的“小卡车”。

tRNA 的一端携带特定的氨基酸，另一端具有一个反密码子。

反密码子可以与 mRNA 上的密码子互补配对。

当 mRNA 经过核糖体时，tRNA 带着它所携带的氨基酸来到核糖体上，通过与 mRNA 上的密码子配对，将氨基酸准确地添加到正在合成的蛋白质链上。

这个过程是逐步进行的。

从 mRNA 的起始密码子开始，一个个氨基酸按照密码子的顺序依次连接起来，形成一条多肽链。

这个过程一直持续，直到遇到终止密码子，蛋白质的合成才宣告结束。

在蛋白质合成的过程中，还需要消耗大量的能量。