生物化学：蛋白质的生物合成

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。

一、判断题一、判断题 1． 细胞中三种主要的多聚核苷酸tRNA 、mRNA 和rRNA 都参与蛋白质生物合成。

都参与蛋白质生物合成。

2． 蛋白质分子中的氨基酸顺序是由氨基酸与mRNA 携带的密码子之间互补作用决定的。

携带的密码子之间互补作用决定的。

3． fMet －tRNA fMet 是由对fMet 专一的氨酰tRNA 合成酶催化形成的。

合成酶催化形成的。

4． 一条新链合成开始时，fMet －tRNA fMet 与核糖体的A 位结合。

位结合。

5． 每一个相应的氨酰tRNA 与A 位点结合。

都需要一个延伸因子参加并需要消耗一个GTP 。

6． 蛋白质合成时从mRNA 的5′→3′端阅读密码子，肽链的合成从氨基端开始。

′端阅读密码子，肽链的合成从氨基端开始。

7． tRNA fMet 反密码子既可以是反密码子既可以是pUpApC 也可以是也可以是 pCpApU 。

8． 人工合成一段多聚尿苷酸作模板进行多肽合成时，只有一种氨基酸参入。

人工合成一段多聚尿苷酸作模板进行多肽合成时，只有一种氨基酸参入。

9． 氨酰tRNA 上的反密码子与mRNA 的密码子相互识别，以便把它所携带的氨基酸连接在正确位置上。

正确位置上。

10． 每个氨基酸都能直接与mRNA 密码子相结合。

密码子相结合。

11． 每个tRNA 上的反密码子只能识别一个密码子。

上的反密码子只能识别一个密码子。

12． 多肽或蛋白质分子中一个氨基酸被另一个氨基酸取代是由于基因突变的结果。

13． 蛋白质正确的生物合成取决于携带氨基酸的tRNA 与mRNA 上的密码子正确识别。

二、填空题二、填空题1． 原核细胞中新生肽链N 端的第一个氨基酸是端的第一个氨基酸是 ，必须由相应的酶切除。

，必须由相应的酶切除。

2． 当每个肽键形成终了时，增长的肽链以肽酰tRNA 的形式留在核糖体的的形式留在核糖体的 位 3． 在 过程中水解ATP 的两个高能磷酸酯键释放出的能量足以驱动肽键的合成。

蛋白生物合成途径蛋白质是生命体内最重要的大分子，它们在细胞的结构和功能中起着关键作用。

蛋白质的合成是一个复杂的过程，涉及到多个生物化学途径和分子机制。

本文将介绍蛋白质生物合成的主要途径。

蛋白质生物合成的过程可以分为三个主要步骤：转录、转译和后转录修饰。

转录是指在细胞核中将DNA转录成RNA的过程。

在这个过程中，DNA的双链解开，其中的一个链作为模板合成mRNA，mRNA是一种将基因信息转移到细胞质中的分子。

转录的过程是由RNA聚合酶酶催化的，它能够将RNA的核苷酸单元与DNA的模板链上的互补碱基配对。

转录过程完成后，mRNA进入细胞质中的核糖体，开始转译过程。

转译是指将mRNA上的遗传信息转化为氨基酸序列的过程，从而合成蛋白质。

转译是由tRNA和核糖体共同参与的。

tRNA是一种能够与mRNA上的三个碱基序列互补配对的RNA分子，它携带着特定的氨基酸，通过与mRNA上的密码子配对，将氨基酸顺序添加到正在合成的蛋白质链上。

转译过程中，核糖体会识别mRNA上的起始密码子，并将第一个氨基酸添加到蛋白质链上。

然后，核糖体会依次识别mRNA上的密码子，通过与tRNA配对，将相应的氨基酸添加到蛋白质链上。

这个过程持续进行，直到遇到终止密码子，核糖体停止合成蛋白质，新合成的蛋白质被释放出来。

转译过程完成后，新合成的蛋白质还需要经过后转录修饰。

后转录修饰是指对蛋白质进行化学修饰或结构调整的过程，以使其获得特定的功能。

后转录修饰的方式多种多样，包括磷酸化、甲基化、酰化等。

这些修饰可以改变蛋白质的电荷性质，或者与其他分子相互作用，从而调节蛋白质的活性、稳定性或定位。

总结起来，蛋白质生物合成的途径包括转录、转译和后转录修饰。

转录是将DNA转录成mRNA的过程，转译是将mRNA上的遗传信息转化为氨基酸序列的过程，后转录修饰是对新合成的蛋白质进行化学修饰或结构调整的过程。

这些步骤在细胞中密切协调，共同完成蛋白质的合成。

蛋白质的合成过程是生命体的基础，对于理解细胞的结构和功能，以及研究疾病的发生机制具有重要的意义。

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。

第十一章核酸生物合成第十二章蛋白质的生物合成练习参考答案1.名词解释:1)复制：DNA的生物合成，以亲本DNA为模板，根据碱基互补原则，合成与亲代DNA相同分子的过程。

2)冈崎片段：DNA复制过程中，合成方向与复制叉移动方向相反的DNA片断。

3)半保留复制：DNA生物合成过程中，子代双链DNA分子中有一条DNA链来自亲本。

这种合成方式称为半保留复制。

4)半不连续复制：DNA复制过程中，一条链复制是连续的，另一条是不连续的，这种复制方式称为半不连续复制。

5)前导链：DNA复制过程中，复制方向与复制叉移动方向相同，连续合成的DNA链称为前导链；6)滞后链：在复制过程中，复制方向与复制叉移动方向相反，形成不连续的片断，后连接成完整链的DNA链，称为滞后链。

7)转录：以DNA为模板，在RNA聚合酶指导下，合成RNA并把遗传信息传给RNA的过程，称为转录。

8)遗传密码：即指核苷酸三联体决定氨基酸的对应关系，这种编码氨基酸序列的核苷酸称为密码子。

2. 写出原核生物DNA复制过程；原核生物与真核生物DNA复制的区别?答：（1）原核生物DNA复制过程可分为：起始，延伸和终止。

1）复制的起始；2）复制的延伸；3）复制的终止（请分别说明）（2）原核生物与真核生物DNA复制的区别：1）聚合酶的不同；2）复制的起点不同；3）复制的速度不同4）DNA复制的调节；（详细内容看课件及参考书）3.比较原核生物和真核生物转录过程有哪些不同点？答：1）聚合酶的不同；2）启动子的不同；3）终止过程的不同；4）转录的调节控制；4）转录后加工不同。

（详细内容看课件及参考书）4.哪些理化因素能引起DNA分子损伤？体内有何种DNA修复机制？答：（1）某些理化因素，如紫外线照射、电离辐射和化学诱变剂等等。

（2）修复机制有：错配修复，直接修复，切除修复，重组修复和易错修复。

5.大肠杆菌蛋白质合成体系由哪些物质组成？各起什么作用？答：参与蛋白质生物合成的物质：（1）20 基本氨基酸作为材料。