第十一章蛋白质的生物合成 1-1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)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。 (二)遗传密码的基本特性 (1)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 (2)密码的简并性 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 (3)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 4)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。 (5)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 112蛋白质合成及转运下册P517 氨基酸是怎样被选择及掺入到多肽链当中去的 2、多肽链在核糖体上合成完后,其翻译后化学修饰是怎样进行的 3、合成加工好的蛋白质是怎样被运送到其发挥功能的地方 (一)mRNA是蛋白质合成的模板
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） 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。 （二） 遗传密码的基本特性 （1） 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。 （2） 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。 （3） 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。 （4） 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。 （5） 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 P517 1、氨基酸是怎样被选择及掺入到多肽链当中去的。 2、多肽链在核糖体上合成完后，其翻译后化学修饰是怎样进行的。 3、合成加工好的蛋白质是怎样被运送到其发挥功能的地方。 （一） mRNA 是蛋白质合成的模板
DNA在细胞核内,蛋白质合成在细胞质中,DNA的遗传信息是由mRNA传递 到蛋白质上。mRNA是半寿期很短的物质,肽链上各个氨基酸排列顺序是由mRNA 上核苷酸排列顺序决定的 (二)tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板上 tRNA的3端为接受臂,是氨基酸结合部位。反密码环含反密码子,可识别mRNA 密码子,另外还有识别氨酰-RNA合成酶的位点。 20种氨基酸每一种至少有一种tRNA负责转运,书写时,将所转运的氨基酸写 在tRNA右上角,如 tRNAphe只转运Phe,大多数氨基酸都有几种专用来转运自己的 tRNa (三)核糖体是蛋白质合成工厂 (1)每个真核细胞可有106~107个核糖体。核糖体都有两个亚基组成(原核生物为 30S和50S,真核生物为40S和60S),每个核糖体有两个邙RNA位点:一个A 位,氨酰tRNA位点:另一个P位,肽酰tRNA位点 (2)还有结合mRNA的位点,一个mRNA分子可以与一定数目的单个核糖体结合, 形成念珠状,称为多核糖体 (3)核糖体还有许多与起始因子、延伸因子、释放因子及与各种酶结合的位点。 r-RNA在核糖体中即有结构上的功能,又参与转译过程 (四)翻译的步骤 肽键合成时延伸的方向是从N端到C端,mRNA上信号被转译的方向是从5端 到3端。 (1)氨酰-tRNA的形成 在氨酰-tRNA合成酶作用下完成,使氨基酸活化。该酶有较高的专一性 即对氨基酸又对tRNA有高度选择性,以防止错误的氨基酸掺入多肽。且可校正 错误,错误活化的氨基酸可被水解下来 旦形成氨酰-tRNA后,氨基酸的去向就由tRNA来决定 (2)翻译开始于mRNA与核糖体的结合 大肠杆菌多肽合成的第一步是70S起始复合物的形成,mRNA上的起始密 码子AUG,30S及50S核糖体亚基,起始氨基酸及起始tRNA等参与这一复杂 过程 (3)肽链的延伸分三步进行:一个新进入的氨酰-tRNA结合到70s核糖体A位点上, 然后肽酰基从P位点转到A位点上,并形成肽键。核糖体沿mRNA位移,mRNA 上的下一个密码子又进入A位点。氨酰-RNA从A位点上移位到P位点,tRNA 离开P位点,完成延长一个氨基酸的肽链合成。然后再开始新的一轮肽链延伸 (4)肽链合成的终止和释放,翻译的终止需要释放因子和终止因子的参加,这一过程 除了需要mRNA的终止信号外,还需要核糖释放因子参与核糖体与mRNA的解 离。释放因子在A位结合,肽链水解离开核糖体,核糖体离解成亚基,mRNA 离开。 (5)真核细胞中情况略有不同,起始复合物大小为80S,起始氨基酸为甲硫氨酸(而 不是原核细胞所用的N-甲酰甲硫氨酸),起始tRNA也不同,起始密码子为AUG 及到的蛋白因子也较多。肽链延伸与终止过程中的延伸因子与信号释放因子也 (6)许多抗生素和毒素是多肽合成抑制剂,如氯霉素、四环素、链霉素等只抑制原核 细胞的翻译,但不作用于真核细胞
DNA 在细胞核内，蛋白质合成在细胞质中，DNA 的遗传信息是由 mRNA 传递 到蛋白质上。mRNA 是半寿期很短的物质，肽链上各个氨基酸排列顺序是由 mRNA 上核苷酸排列顺序决定的。 （二） tRNA 转运活化的氨基酸至 mRNA 模板上 tRNA 的 3 ‘端为接受臂，是氨基酸结合部位。反密码环含反密码子，可识别 mRNA 密码子，另外还有识别氨酰-tRNA 合成酶的位点。 20 种氨基酸每一种至少有一种 tRNA 负责转运，书写时，将所转运的氨基酸写 在 tRNA 右上角，如 tRNAphe只转运 Phe，大多数氨基酸都有几种专用来转运自己的 tRNA。 （三） 核糖体是蛋白质合成工厂 （1） 每个真核细胞可有 106~107 个核糖体。核糖体都有两个亚基组成（原核生物为 30S 和 50S，真核生物为 40S 和 60S），每个核糖体有两个 tRNA 位点：一个 A 位，氨酰 tRNA 位点；另一个 P 位，肽酰 tRNA 位点。 （2） 还有结合 mRNA 的位点，一个 mRNA 分子可以与一定数目的单个核糖体结合， 形成念珠状，称为多核糖体。 （3） 核糖体还有许多与起始因子、延伸因子、释放因子及与各种酶结合的位点。 r-RNA 在核糖体中即有结构上的功能，又参与转译过程。 （四） 翻译的步骤 肽键合成时延伸的方向是从 N 端到 C 端，mRNA 上信号被转译的方向是从 5 ‘端 到 3 ‘端。 （1） 氨酰-tRNA 的形成 在氨酰-tRNA 合成酶作用下完成，使氨基酸活化。该酶有较高的专一性， 即对氨基酸又对 tRNA 有高度选择性，以防止错误的氨基酸掺入多肽。且可校正 错误，错误活化的氨基酸可被水解下来。 一旦形成氨酰-tRNA 后，氨基酸的去向就由 tRNA 来决定。 （2） 翻译开始于 mRNA 与核糖体的结合 大肠杆菌多肽合成的第一步是 70S 起始复合物的形成，mRNA 上的起始密 码子 AUG，30S 及 50S 核糖体亚基，起始氨基酸及起始 tRNA 等参与这一复杂 过程。 （3） 肽链的延伸分三步进行：一个新进入的氨酰-tRNA 结合到 70S 核糖体 A 位点上， 然后肽酰基从 P 位点转到 A 位点上，并形成肽键。核糖体沿 mRNA 位移，mRNA 上的下一个密码子又进入 A 位点。氨酰-tRNA 从 A 位点上移位到 P 位点，tRNA 离开 P 位点，完成延长一个氨基酸的肽链合成。然后再开始新的一轮肽链延伸 反应。 （4） 肽链合成的终止和释放，翻译的终止需要释放因子和终止因子的参加，这一过程 除了需要 mRNA 的终止信号外，还需要核糖释放因子参与核糖体与 mRNA 的解 离。释放因子在 A 位结合，肽链水解离开核糖体，核糖体离解成亚基，mRNA 离开。 （5） 真核细胞中情况略有不同，起始复合物大小为 80S，起始氨基酸为甲硫氨酸（而 不是原核细胞所用的 N-甲酰甲硫氨酸），起始 tRNA 也不同，起始密码子为 AUG。 涉及到的蛋白因子也较多。肽链延伸与终止过程中的延伸因子与信号释放因子也 不同。 （6） 许多抗生素和毒素是多肽合成抑制剂，如氯霉素、四环素、链霉素等只抑制原核 细胞的翻译，但不作用于真核细胞