基础生化第十一章蛋白质的生物合成
蛋白质的生物合成习题
第十一章蛋白质的生物合成习题一、填空题1、核糖体含有的与tRNA有关的3个功能部位是位、位和位。
2、氨基酸与tRNA形成氨酰-tRNA的过程被称为，它由特定的催化，共消耗个ATP，此酶可以通过机制尽可能降低误载的氨酰-tRNA的生成。
3、蛋白质合成时，原核细胞的起始氨基酸为，真核细胞的起始氨基酸是。
4、翻译时阅读mRNA的方向都是从，多肽链延伸的方向是从，正确的氨基酸的掺入取决于之间的相互作用。
5、在原核生物蛋白质过程中，起始密码子AUG定位于核糖体的位点，这个位点也是可结合的位点。
当终止密码子进入核糖体的部位以后，或便识别并结合上去。
二、选择题1、翻译过程中不需要GTP水解的一步是（）(A) 翻译的起始(B) 氨酰-tRNA进入A位(C) 转肽反应(D) 移位反应2、与密码子AUG(5′→3′)配对的反密码子是（）(A)UGA (B)CAU (C)CGT (D)UAC3、以下最能反映一次翻译循环移位反应结束以后核糖体状态的是（）(A)P部位含有肽酰-tRNA，A部位空着(B) P部位含有空载的tRNA，A部位含有肽酰-tRNA(C) P部位含有氨酰-tRNA，A部位含有肽酰-tRNA(D) P部位含有肽酰-tRNA，A部位含有空载的tRNA4、一种抗生素干扰核糖体的移位，那么它对细菌的翻译造成的影响是（）(A) 合成出的蛋白质比正常的短(B) 没有(C)合成出的蛋白质大小正常，但没有功能(D)无蛋白质产生5、蛋白质生物合成中多肽的氨基酸排列顺序取决于（）(A)相应tRNA的专一性(B)相应氨酰-tRNA合成酶的专一性(C)相应mRNA中核苷酸排列顺序(D)相应tRNA上的反密码子三、判断题1、每种生物都是有自己特有的一套遗传密码。
（）2、蛋白质合成所需的能量都由ATP直接供给。
（）3、密码子从5'至3'读码，反密码子则从3'至5'读码。
（）4、基因表达的终产物都是蛋白质。
生物化学-生化知识点_第十一章 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。
第十章 蛋白质的生物合成
⑸,反应过程: 反应过程:
C A C P N R H O H H C O
2
C
A O O P C HN H
2
P H
O
C
氨酰-tRNA合成酶 合成酶 氨酰 2 M + g A A T M P P + P P i
P
C
R
结合反应分两步进行 ①,氨酰-AMP-酶复合物的形成 氨酰 酶复合物的形成
A T P + A a g M
的功能) 三,核糖体(rRNA 的功能) 核糖体( 1,核糖体是蛋白质生物合成的场所 , 2,核糖体的组分 ,
直径 颗粒重(道尔顿) 颗粒重(道尔顿) rRNA 蛋白质 沉降系数 亚基 rRNA 蛋白质 原核生物 18 nm 2.8× 2.8×106 60～ 60～65% 30～35( 30～35(1/3) 70 S 30 S 50 S 16 S 21 5 S,23 S 34 真核生物 20～ 20～22 nm 4.0× 4.0×106 55% 45% 80 S 60 S
蛋白质体外合成实验: 蛋白质体外合成实验: Cys-tRNACys 合成酶催化合成 Cys*-tRNACys, Ni 做催化剂使 Cys 还原成 Ala,将此 Ala*-tRNACys , 放入到网织红细胞的无细胞体系中进行蛋白质的生 物合成,结果 Ala 渗入到原来应是 Cys 的位置. 的位置. 物合成, —— 说明 Aa 与 mRNA 之间无识别关系 说明氨酰-tRNA合成酶高专一性的重要性 合成酶高专一性的重要性 说明氨酰
2,遗传密码的基本特点 , ⑴,密码的基本单位 密码的基本单位是: 编码, 密码的基本单位是:按 5′→ 3′编码,不 编码 重叠,无标点的三联体密码子 三联体密码子. 重叠,无标点的三联体密码子. ⑵,密码的简并性 同一种氨基酸由两个或两个以上的密码子为 其编码的现象,称为密码的简并性 密码的简并性. 其编码的现象,称为密码的简并性. 对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义 对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义 密码子. 密码子.
第十一章 蛋白质的生物合成
氨基酸活化的总反应式是：
氨基酰-tRNA 合成酶 氨基酸 + ATP + tRNA + H2O 酰-tRNA + AMP + PPi
氨基
2.在核糖体上合成肽链
氨基酰-tRNA通过反密码臂上的三联体反密码 子识别mRNA上相应的遗传密码，并将所携带的 氨基酸按mRNA遗传密码的顺序安臵在特定的位 臵，最后在核糖体中合成肽链。
四、mRNA
是蛋白质合成的直接模板，指导肽链的合 成。 mRNA分子上的核苷酸顺序决定蛋白质分子 的氨基酸顺序。
第二节 遗传密码
mRNA分子中所存储的蛋白质合成信息，是由组成 它的四种碱基（A、G、C和U）以特定顺序排列成 三个一组的三联体代表的，即每三个碱基代表一 个氨基酸信息。 这种代表遗传信息的三联体称为密码子，或三联 体密码子。 因此 mRNA 分子的碱基顺序即表示了所合成蛋白 质的氨基酸顺序。
转肽
肽酰转移酶
肽基转移酶
延长过程中肽链的生成
移位
肽链合成的终止与释放
识别mRNA的终止密码子，水解所 合成肽链与tRNA间的酯键，释放 肽链 R1识别UAA、UAG R2识别UAA、UGA R3影响肽链的释放速度 RR帮助P位点的tRNA残基脱落，而 后核糖体脱落
终止
多核糖体
在细胞内一条mRNA链上结合着多 个核糖体，甚至可多到几百个。 蛋白质开始合成时，第一个核糖 体在mRNA的起始部位结合，引入 第一个蛋氨酸，然后核糖体向 mRNA的3’端移动一定距离后，第 二个核糖体又在mRNA的起始部位 结合，现向前移动一定的距离后， 在起始部位又结合第三个核糖体， 依次下去，直至终止。每个核糖 体都独立完成一条多肽链的合成， 所以这种多核糖体可以在一条 mRNA链上同时合成多条相同的多 肽链，这就大大提高了翻译的效 率
第十一章 蛋白质生物合成
遗传信息的传递——中心法则
蛋白质合成的场所是核糖体,原料是20种 L-氨基酸，反应所需能量由ATP、GTP提 供，此外还有Mg2+、K+ 等金属离子参与。 蛋白质合成体系主要由mRNA、tRNA、 rRNA、有关的酶以及几十种蛋白质因子 组成。
A G C C T G
U C G G A C
（三）、rRNA及核糖体
核糖体是由几十种蛋白质和几种rRNA组成的 亚细胞颗粒,其中蛋白质与rRNA的重量比约为 1:2。核糖体是蛋白质合成的场所。
1.不同来源核糖体的大小和RNA组成
核糖体（S) 亚基（S) 50 rRNA (S) 23 5 30 16 28 60
原核生物
70
5.8
5
真核生物
80
终止因子的结合使肽酰转移酶活性变为水解酶活性，肽基不转移
给A位tRNA，而转移给H2O，并把已合成的多肽链从核糖体和 tRNA 上释放出来，无负荷的tRNA随机从核糖体脱落，该核糖体立即离开 mRNA，在IF3存在下,消耗GTP而解离为30S 和50S非功能性亚基。再 重复下一轮过程。
蛋白质的合成是一个高耗能过程
EF-Tu-GTP+下一个要进入的氨酰-tRNA 形成复合物，将这个氨 酰-tRNA 送入核糖体A位，同时GTP GDP + Pi，EFTu-GDP释放。
EF-Tu-GDP+ EF-Ts
EF-Tu-Ts + GDP
EF-Tu-Ts + GTP
EF-Tu-GTP + EF-Ts
重新参与下一轮循环
AA活化 肽链起始 进位 移位
2个高能磷酸键（ATP） 1个（70S复合物形成，GTP） 1个（GTP） 1个（GTP）
《生物化学》分章重点总结
生物化学分章重点总结第一章蛋白质的结构与功能蛋白质的四级结构及维持的力（考到问答题）一级：多肽链中AA残基的排列顺序，维持的力为肽键，二硫键。
二级：Pr中某段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及AA碱基侧链的构象，维持的力为氢键。
三级：整条多肽链全部AA残基的相对空间位置，其形成和稳定主要靠次级键—疏水作用，离子键(盐键)，氢键，范德华力。
四级：Pr中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，维持的力主要为疏水作用，氢键、离子键(盐键)也参与其中。
第二章核酸的结构与功能DNA一级结构：DNA分子中脱氧核糖核苷酸的种类、数目、排列顺序及连接方式。
RNA的一级结构：RNA分子中核糖核苷酸的种类、数目、排列顺序及连接方式。
hnRNA:核内合成mRNA的初级产物，比成熟mRNA分子大得多，这种初级mRNA分子大小不一被称为核内不均一RNA。
基因：DNA分子中具有特定生物学功能的片段。
基因组：一个生物体的全部DNA序列称为基因组。
第三章酶酶抑制剂：使酶催化活性降低但不引起酶蛋白变性的物质。
酶激活剂：使酶从无活性到有活性或使酶活性增加的物质。
酶活性单位：衡量酶活力大小的尺度，反映在规定条件下酶促反应在单位时间内生成一定量产物或消耗一定底物所需的酶量。
变构酶：体内一些代谢产物可与某些酶分子活性中心以外部位可逆结合，使酶发生变构并改变其催化活性，这种调节方式为变构调节，受变构调节的酶为变构酶。
酶的共价修饰：酶蛋白肽链上一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合从而改变酶活性的过程。
阻遏作用：转录水平上减少酶生物合成的物质称辅阻遏剂，辅阻遏剂与无活性的阻遏蛋白结合影响基因的转录的过程第四章糖代谢糖代谢的基本概况葡萄糖在体内的一系列复杂的化学反应，在不同类型细胞内的代谢途径有所不同，分解代谢方式还在很大程度上受氧供状况的影响：有氧氧化彻底氧化成CO2和水、糖酵解生成乳酸。
另外，G也可以进入磷酸戊糖途径等进行代谢。
生物化学第十一章蛋白质的生物合成讲课文档
1. 核蛋白体大小亚基分离
IF-1
IF-3
IF1：与A位结合防止其它tRNA进入;协助IF3 IF3：促进亚基解离、小亚基与mRNA的结合
第三十页，共65页。
2. mRNA在小亚基定位结合
（如何实现）
5' IF-3
AUG IF-1
第三十一页，共65页。
3'
目录
mRNA的S-D序列
3. 起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAf )结合到小亚基
IF-2 GTP
5'
AUG
3'
IF-1 IF-3
IF2：小分子G蛋白，与GTP结合，促进fMet-tRNAfMet进入P位
第三十三页，共65页。
目录
4. 核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成
IF-2 GGDTPPPi
5'
AUG
3'
IF-3
第二页，共65页。
mRNA 的结构
原核生物的多顺反子
5 PPP
ORF
ORF
真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
3
ORF
蛋白质
3
蛋白质
非编码序列
核蛋白体结合位点
编码序列
起始密码子
终止密码子
第三页，共65页。
目录
P501
（二）遗传密码
遗传密码：指核苷酸序列与氨基酸种类的对应关系
1954年物理学家伽莫夫（大爆炸理论）提出了三联体密码子假说
P602
在起始密码子上游约10个核苷酸处通常有一段富含Pu的序列 ”AGGAGG”。这一序列最初由Shine—Dalgaino首先发现的，因
此称为SD序列。
第十一章蛋白质的ppt课件
作用 • 生物素缺陷型谷氨酸生产菌多为生物素缺陷型
糖
蛋白质 核酸
淀粉、糖原
脂肪
类 脂
氨基酸
核苷酸
1-磷酸葡萄糖
类 氨 基 酸 和 核
生糖氨基酸
甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰氨
丙氨酸 甘氨酸 丝氨酰 苏氨酸
微生物蛋白酶（霉菌蛋白酶、细菌蛋白酶）
内肽酶：水解蛋白质肽链内部肽键
产生各种短肽的酶
二肽酶：专门水解二肽中的肽键，将
二肽水解生成单个氨基酸的酶
不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？
•外肽酶—氨肽酶
NH3+— NH3+—
限制性内肽酶
特定氨基酸间
随机 内肽酶
CCOOOO--— —
•外肽酶—羧肽酶
最终产物—氨基酸及一些寡肽
NH2
NH
R-C-COOH + NH3 O
• 氨基酸氧化酶 • 氨基酸脱氢酶
(A)氨基酸氧化酶—黄素蛋白(FP)，以FMN或FAD
为辅基，是需氧脱氢酶，催化脱下的氢直接与分子氧 结合生成H2O2
(1) 有过氧化氢酶时，H2O2分解为水和氢
（2）当无过氧化氢酶时,过氧化氢酶将酮酸氧化为比 原来少一个碳原子的脂肪酸
糖，这种碳架能转变为糖的氨基酸称为生糖氨基 酸
生酮氨基酸: 有些氨基酸不是转变为糖，而
是经过CoA转变为脂肪酸，称这种氨基酸为生酮 氨基酸
氨基酸生糖及生酮氨基酸的分类
类别 生糖氨基酸 生酮氨基酸 生糖兼生酮氨基酸
氨基酸
甘、丝、缬、精、半胱、脯、 羟脯、丙、组、谷、谷氨酰胺、 天冬、天冬酰胺、蛋 亮、赖
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2Step 2- tRNA charging: transfer of the adenylated amino acid to the 3’ end of the appropriate tRNA and the AMP is released as a result.
6. 其他：酶类、ATP、GTP、无机离子等
生物与农业工程学院
生物 化学
第二节 翻译的过程与机制
The mechanism and process of Protein Biosynthesis
翻 译 过 程 分 为
• 氨基酸的活化 • 翻译的起始(initiation)
• 肽链的延长(elongation)
生物 化学
插入/缺失核苷酸的突变体实验
生物与农业工程学院
生物 化学
2. mRNA的遗传密码表的破译
均聚核苷酸实验
UUU codes for phenylalanine. CCC codes for proline. AAA codes for lysine.
生物与农业工程学院
生物 化学
2. mRNA的遗传密码表的破译
Leucine
Serine Ser Leu Phe
UUA|CUU|ACU|UAC Leu-Leu-Thr-Tyr
生物与农业工程学院
生物 化学
3、遗传密码的特点
(１)方向性： 阅读方向5‘→3’ (２)连续性(continuity)
从mRNA的AUG到3端终止密码子之间的序列， 各个三联体密码连续排列，编码一种蛋白质多肽链， 称开放阅读框(open reading frame, ORF)。
生物与农业工程学院
5
生物 化学
1、 遗传密码
mRNA上从5→3方向，由AUG开始，每3个 核苷酸为一组，决定肽链上某个氨基酸，或 蛋白质合成的起始与终止，称三联体密码 (triplet coden)。
数量：64（43）
起始密码(initiation coden): AUG
终止密码(termination coden):
GTP IF-2 GDPPi
5' IF3
AUG
3' IF1
生物与农业工程学院
生物 化学
总过程：
Pi GTP IF-2 -GTP GDP
5'
AUG
3'
IF3
生物 化学
三、tRNA是活化氨基酸的运载工具
1. 活化氨基酸是指氨基酰-tRNA。 2. 一种tRNA只能结合一种氨基酸，但一种氨 基酸可与多种tRNA (称为同功tRNA)结合。 3. 氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase）至 少有20种，可特异的识别不同的AA。 4.起始肽链合成的氨基酰-tRNA 真核生物：Met-tRNAiMet 原核生物：fMet-tRNAifMet
(５) 摆动性或变异性(wobble)
tRNA的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗 传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守
常见的碱基配对规律，称为摆动配对。
密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基 mRNA密码子 第3位碱基 I
U, C, A
U
G
A
C
G
A, G U, C U
即mRNA
蛋白质的过程。
生物与农业工程学院
生物 化学
第一节 蛋白质生物合成体系
一、mRNA是合成蛋白质的模板
一种真核mRNA通常编码产生一种蛋白质； 原核的转录单位常为操纵子，转录生成的一
mRNA可编码产生几种不同的蛋白质。
生物与农业工程学院
生物 化学
原核生物mRNA结构
Ribosome binding site (RBS) or SD-sequence in prokaryotic mRNA, complementary with the sequence at the 3’ end of 16S rRNA.
混合共聚物碱基配对实验
Poly-AC contain 8 codons: CCC, CCA, CAC, ACC,
CAA, ACA, AAC, and AAA.
They code for Asp, Glu, His, Thr & Pro (CCC), Lys (AAA). The proportions of the 8 codons incorporated into polypeptide products depend on the A/C ratio Such experiment can determine the composition of the codons, but not the order of the three nucleotides.
生物与农业工程学院
生物 化学
2. mRNA的遗传密码表的破译
化学合成和酶促合成法
Codons copolymer Recognized Polypeptide Made Codon Assignment 5’-CUC-3’ UCU
CU
UUC UUAC
CUC|UCU|CUC…
UUC| UCU|CUU
• 翻译的终止(termination ) • 肽链的折叠和加工处理
生物与农业工程学院
生物 化学
一、原核生物蛋白质的生物合成
氨基酸
氨基酰-tRNA合成酶
(一）氨基酸的活化
O
+
tRNA-OH
ATP
Mg2+
tRNA-O-C-CH-NH2 PPi
氨基酰-tRNA
=
R
生物与农业工程学院
生物 化学
(一）氨基酸的活化
生物与农业工程学院
生物 化学
2. mRNA的遗传密码表的破译
核糖体结合技术
Specific amino-acyl-tRNA can bind to trinucleotide results in corresponding amino-acyl-tRNA attachment.
人工合成三核苷酸取代 mRNA ↓ 无GTP时不能合成Pr 三联体及对应的氨酰tRNA结合于核糖体 ↓ 反应混合物通过硝酸纤维素膜留在膜上
33种 49种
5.8S rRNA 28S rRNA
生物与农业工程学院
生物 化学
二、核糖体是蛋白质合成的场所
2013-1212
19 生物与农业工程学院
生物 化学
２．核糖体的特点
在大、小两亚基间的空隙中，有mRNA结合位点
P位：肽酰位 (peptidyl site) A位：氨基酰位
(aminoacyl site)
生物与农业工程学院 4
生物 化学
真核生物mRNA结构
Kozak sequence
Eukaryotic mRNA uses a methylated cap to recruit the ribosome. Once bound, the ribosome scans the mRNA in a 5’-3’ direction to find the AUG start codon.Kozak sequence increases the translation efficiency.Poly-A in the 3’ end promotes the efficient recycling of ribosomes.
生物与农业工程学院
通用密码 脊椎动物 果蝇 酿酒酵母 光滑球拟酵母 彭贝裂殖酵母 丝状细菌 锥虫 高等植物
终止 Trp Trp Trp Trp Trp Trp Trp 终止
生物 化学
3、遗传密码的特点
大肠杆菌中GUG（Val）和UUG（Leu）作为起始密码子
16 生物与农业工程学院
生物 化学
3、遗传密码的特点
生物与农业工程学院
生物 化学
二、核糖体是蛋白质合成的场所
1. 核糖体的组成与结构
核糖体
原核生物 (70S)
亚单位
小亚基(30S) 大亚基(50S)
rRNA
16S rRNA 5S rRNA 23S rRNA
蛋白质
21种 36种
真核生物 (80S)
小亚基(40S) 大亚基(60S)
18S rRNA 5S rRNA
(３) 简并性(degeneracy)
一种氨基酸可有两种或更多种密码子的现象称 为简并性。
(４) 通用性
（但线粒体和叶绿体的例外）
生物与农业工程学院
生物 化学
3、遗传密码的特点
线粒体的编码方式与通用遗传密码有所不同
密码子 UGA AUA Ile Met Met Met Met Ile Ile Ile Ile AGA AGG Arg 终止 Ser Arg Arg Arg Arg Arg Arg CUN* Leu Leu Leu Thr Thr Leu Leu Leu Leu CGG Arg Arg Arg Arg 无 Arg Arg Arg Trp
UAA，UAG，UGA
生物与农业工程学院
生物 化学
2. mRNA的遗传密码表的破译
生物与农业工程学院
生物 化学
2. mRNA的遗传密码表的破译
4种碱基如何对应20种基本氨基酸？ • 1个碱基对应一种AA 4 • 2个碱基对应一种AA 16 • 3个碱基对应一种AA 64 ——密码子为三联体
生物与农业工程学院
5'
AUG
3'
IF1
IF3
生物与农业工程学院
生物 化学
3. 起始氨基酰tRNA结合到小亚基
在结合有活化GTP的IF2作用下， fMettRNAimet与P位处的mRNA的起始密码子结合