第四章 生物信息的传递（下） 从mRNA到蛋白质 蛋白质是生物信息通路上的终产物，一个活细胞在任何发育 阶段都需要数千种不同的蛋白质。因此，活细胞内时刻进行 着各种蛋白质的合成、修饰、运转和降解反应
1 第四章 生物信息的传递（下） 从mRNA到蛋白质 蛋白质是生物信息通路上的终产物，一个活细胞在任何发育 阶段都需要数千种不同的蛋白质。因此，活细胞内时刻进行 着各种蛋白质的合成、修饰、运转和降解反应
4.4蛋白质合成的生物学机制 。 核糖体是蛋白质合成的场所，mRNA是蛋白质合成的模板， 转移RNA是模板与氨基酸之间的接合体。 ·蛋白质合成是一个需能反应。真核生物中可能有近300种生 物大分子参与蛋白质的生物合成，这些组分约占细胞干重的 35%。 ·细胞用来进行合成代谢总能量的90%消耗在蛋白质合成过程 中。 ·大肠杆菌只需要5-6秒钟就能合成一条由100个氨基酸组成的 多肽。 蛋白质的生物合成包括氨基酸活化、肽链的起始、延伸、终 止以及新合成多肽链的折叠和加工。 2
2 4. 4 蛋白质合成的生物学机制 • 核糖体是蛋白质合成的场所，mRNA是蛋白质合成的模板， 转移RNA是模板与氨基酸之间的接合体。 • 蛋白质合成是一个需能反应。真核生物中可能有近300种生 物大分子参与蛋白质的生物合成，这些组分约占细胞干重的 35%。 • 细胞用来进行合成代谢总能量的90%消耗在蛋白质合成过程 中。 • 大肠杆菌只需要5-6秒钟就能合成一条由100个氨基酸组成的 多肽。 • 蛋白质的生物合成包括氨基酸活化、肽链的起始、延伸、终 止以及新合成多肽链的折叠和加工
蛋白质合成各阶段的主要成分简表 阶照 必需组分 氨基酸的 20种氨基酸 化 20种氨基酰RA合成酶 20种或更多的tRNA ATP,Mg 2. 肽链的起始 mRNA N甲酰甲硫氨酰-RNA mRNA上的起始密码子(AIIG) 核糖体小亚基 核糖体大亚基 GTP,Mg2+ 起始因子(TF1,IF-2,IF3) 3,肽链的延伸 功能核糖体（起始复合物） AA-+RNA 伸长因子 GTP,Mg+ 肽基转移酶 4.肽链的终止 ATP 1MRNA上的终止密码子 释放因子(RF-1,RF-2,RF-3) 折叠和加工 参与起始氨基酸的切除、修饰等加工过程的酶
3 蛋白质合成各阶段的主要成分简表
4.4.1氨基酸的生物学特性与生物合成 高等动物不能合成大约一半氨基酸，只能从食物 中获取这些必需氨基酸 (Essential) 人体必需氨基酸 非必需 必需 Alanine Arginine* 米.哺乳期至幼儿 Asparagine Histidine 期必需。 Aspartate Isoleucine Cysteine Leucine Glutamate Lysine Glutamine Methionine Glycine Phenylalanine Proline Threonine Serine Tryptophan Tyrosine Valine 4
4 4.4.1 氨基酸的生物学特性与生物合成 • 高等动物不能合成大约一半氨基酸，只能从食物 中获取这些必需氨基酸（Essential）。 人体必需氨基酸 *.哺乳期至幼儿 期必需
参与蛋白质合成的20种氨基酸主要特征分析 氨基酸 简称 分子量 pI 疏水性指数 出现领率 非极性 带脂肪族R基 甘氨酸 Gly G 5.97 -0.4 7.2 丙氨酸 Ala 8 6.01 1.8 7.8 缬氨酸 Val 4- 7 6.6 亮氨酸 Leu 异亮氨酸 Ile 8 M i49 5.74 .1.3.5 甲硫氨酸 23 t 带芳香族R基 团 苯丙氨酸 Phe 165 5.48 酪氨酸 Tyr 181 5.66 色氨酸 Irp 204 5.89 益 注 极性 R基团星中型 丝氨酸 Ser 105 5.68 0.8 6.8 脯氨酸 Pro 苏氨酸 Thr 半胱氨酸 Cys 器 天门冬酰胺 Asn N 132 541 43 谷氨酰胺 Gln Q 146 5.65 3.5 4.2 R基团带正电荷 赖氨酸 Lys K 146 9.74 59 组氨酸 His 精氨酸 Arg R ￥ R基团带负电荷 天门冬氨酸 Asp 0 133 2.77 3.5 5.3 谷氨酸 Glu E 147 3.22 3.5 6.3 5
5 参与蛋白质合成的20种氨基酸主要特征分析
Nonpolar,aliphatie R groupa Aromatie R groups C00 C00 C00 C00 C00 C00 HN-0-日HN-C- HN-C-H HN CH HN-C-H HN-C-H E C CH 20种氨基 CIL CH Cilyuine Alnnine Valine 酸的结构 c00 c00 C00 HN-C-H H,N-C-日 H-C-H Tryptophan CH H-C-CH C用 CH CH.CH CHa Positively charged具grup CH C00 C00 C00 N-◇-I 日N-心H HN-CH CH CH CH Palar,uneharged R groups cI, NH CH C00 C00 C00 HN-C-H HX-C-H .8-H NH 组O用 NH C-NH 8H NH Cysteine Histidine C00 C00 C00 HN-C-H HN-C-H c00 DOO CH CH2 HN-C-日 HN-C-H HC CH CH: CH. 0 00 C00 Chitamine Aspartate Clutamnte
6 20种氨基 酸的结构
2、翻译过程可分为五个阶段： 氨基酸的活化 二、 肽链合成起始 三、肽链的延伸 四、肽链合成的终止与释放 五、 翻译后加工 7
7 一、氨基酸的活化 二、肽链合成起始 三、肽链的延伸 四、肽链合成的终止与释放 五、翻译后加工 2、翻译过程可分为五个阶段：
ATP+ c一CH一NH,氨基酸+E 第一步 PPi C-CH-NH] E-AMP OH 酶氨基酸-AMP络合物 PPOH★ RNA 第二步 氨基酸的羧基与tRNA3' 端腺苷酸核糖基上3'-0H AMP 缩水形成二酯键 CH-NH3 3-氨酰-RNA p
8 一、氨基酸的活化 E 酶-氨基酸-AMP络合物 E-AMP ATP + 第一步 PPi 氨基酸 + E 3-氨酰-tRNA AMP 第二步 氨基酸的羧基与tRNA3' 端腺苷酸核糖基上3’-OH 缩水形成二酯键
nzyme SAA ATP AA E AMP (ro 氨基酸的活化过程 AA AM IRNA AA E MP tRNA AA 十A tRNA 9
9 E E AA E AA tRNA AA E tRNA AA E tRNA AA 氨基酸的活化过程
包A4 酶-氨基酸-tRNA复合物 E 氨基酸 RNA RNA TrD环 D-环 额外环 合成酶 反密吗子环 反密码子
10 AA 酶-氨基酸-tRNA复合物