第十二章 蛋白质的生物合成[1].doc
生化-第12章-蛋白质的生物合成(20150512)
2．方向性（direction） 起始密码子总是位于编码区5′-末端， 而终止密码子位于3′-末端，每个密码子的 三个核苷酸也是按照5′→3′方向阅读，不能 倒读。
5′ 读码方向 3′
N
肽链延伸方向
C
3．简并性（degeneracy） 遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸 仅有一个密码子外，其余氨基酸均有2
参与核糖体循环的起始因子
原核生物蛋白质合成起始阶段
• • • • 起始三元复合物的形成； mRNA在小亚基定位结合； 起始氨基酰-tRNA定位在P位； 起始复合物的形成。
1．起始三元复合物的形成
2．mRNA在小亚基定位结合
SD序列（Shine-Dalgarno sequence） ： 在mRNA起始密码子的上游8~13个核苷酸处有一 段4~9个核苷酸组成的富含嘌呤核苷酸的序列，以 AGGA为核心，它可与核糖体小亚基中的16S rRNA 3′-端富含嘧啶的序列（UCCU）互补。
二、肽链合成的起始
指mRNA和起始氨基酰-tRNA与核蛋白体共 同构成起始复合物 。这一过程需要起始因子 （IF）、GTP和镁离子参与。 起始氨基酰-tRNA的表示方法：tRNAiMet
真核生物： Met-tRNAiMet
原核生物： fMet-tRNAifMet
甲硫氨酸 甲酰甲硫氨酰
原核生物中的起始因子有3种： IF1直接结合到小亚基A位，阻止tRNA过早与A 位结合； IF2具有GTP酶活性，催化fMet-tRNAifMet结合 至小亚基，并阻止其它负载tRNA与小亚基结合。 IF3结合于小亚基E位，阻止小亚基与大亚基的 结合，并促进fMet-tRNAifMet结合至核糖体的P位。
NH2 A1 A2A3A4……Anp……………….Amp…………….Aup……………COOH
动物生物化学课件：蛋白质的生物合成
蛋白质的生物合成
将mRNA分子中 4 种核苷酸序列 编码的遗传信息，通过遗传密码破译的 方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基 酸的排列顺序过程，称为蛋白质的生物 合成或翻译。
参与蛋白质生物合成的物质 蛋白质生物合成的过程
第一节 参与蛋白质生物合成的物质
参与蛋白质合成的物质
• 原料：20种氨基酸 • 模板：mRNA • 运载体：tRNA • 场所：核蛋白体（rRNA与蛋白质构成） • 蛋白质因子：
生物功能
占据A位防止结合其他tRNA 促进起始tRNA与小亚基结合 促进大、小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA的 敏感性 促进起始tRNA与小亚基结合 最先结合小亚基促进大、小亚基分离 eIF-4F复合物成分，有解螺旋酶活性，促进mRNA 结合小亚基 结合mRNA，促进mRNA扫描定位起始tRNA eIF-4F复合物成分，结合mRNA5`-帽子 eIF-4F复合物成分，结合eIF-4E和PAB
➢ tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码 子相识别，按照mRNA链上的密码子所决定的氨 基酸顺序将所带氨基酸转运到核糖体的特定部位。
一种氨基酸可以有一种以上tRNA作为 运载工具。通常把携带相同氨基酸而反密 码子不同的一组tRNA称为同功tRNA.
氨基酰tRNA----氨基酸的活化形式。 表示为： tRNAPhe
对应同一种氨基酸的不同密码子，称 为同义密码子。同义密码子使用频率不同.
在蛋白质中出现频率越多的氨基酸， 其密码子的数量越多。
4.密码子使用频率不同
• 在蛋白质合成时，对简并密码子的使用频率是 不同的。
• 如UUU和UUC都为苯丙氨酸编码，但在高表 达的蛋白质中使用UUC的频率明显高于UUU。
5. 密码子与反密码子配对的不严格性
蛋白质合成的基本过程
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。
(完整版)生物化学习题-蛋白质的生物合成
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。
蛋白质的生物合成PPT课件
第一步
氨PPi
基
E-AMP
酸
的 氨酰腺苷酸
活 第二步
AMP
E化
AA
E
tRNA
AA
E
AA
E
tRNA
AA
3-氨酰-tRNA
tRNA
E
活化反应方程式：
氨基酸 + ATP
酶/ Mg2+
氨酰AMP-酶 + PPI
氨酰AMP-酶
氨酰tRNA + AMP + 酶
tRNA
一个氨基酸活化需要消耗2个高能磷酸键
氨酰- tRNA合成酶特点 专一性：对氨基酸有极高的专一性，每种
中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分 子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生 命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技术为基 础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命 。
遗 DNA
传
信
息
流
mRNA
动
示
核糖体
意
图
tRNA
第一节 RNA在蛋白质生物 合成中的重要功能
tRNA的功能
（一）被特定的氨酰- tRNA合成酶识别， 使tRNA接受正确的活化氨基酸。
（二）识别mRNA链上的密码子。
（三）在蛋白质合成过程中，tRNA起着 连结生长的多肽链与核糖体的作用。
(一)、接受正确的活化氨基酸
氨基酸 + ATP
酶/ Mg2+
氨酰AMP-酶 + PPi
氨酰AMP-酶
tRNA
合成蛋白质 ③ 被蛋白质合成的起始因子所识别，从
而促进蛋白质的合成。
AAAAAAA-OH
生物化学第十二章-蛋白质的生物合成
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。
《生物化学》课程配套练习核酸与蛋白质生物合成参考答案
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。
第十二章生物化学试题
第十二章蛋白质的生物合成（翻译）【测试题】一、名词解释1.翻译2.密码子3.反密码子4.密码的摆动性5.核蛋白体循环6.移码突变7.信号肽8.SD序列9.翻译后加工10.多核蛋白体11.密码的简并性12.起始者tRNA13.干扰素14.抗生素15.转肽酶16.转位酶17.核蛋白体的A位18.核蛋白体的P位19.蛋白质的靶向输送20.SRP二、填空题21.在蛋白质生物合成中，mRNA起____作用，tRNA起____作用，由rRNA与蛋白质组成的核蛋白体起____.22.合成蛋白质的原料是____ ,有____种。
23.密码子有____个，其中编码氨基酸的密码子有____个，起始密码子是____，终止密码子是____、____、____。
24.密码子的阅读方向是____，多肽链合成的方向是____。
25.翻译的延长包括____、____和____三个连续的步骤。
26.原核生物和真核生物翻译起始复合物生成区别在于第二步，原核生物先生成____，真核生物先生成____。
27.翻译延长的注册也称进位，是指____进入____位。
28.转肽酶位于核蛋白体的____上，该酶催化____键的形成，另外还有____酶活性。
29.密码子为AUG，与其对应的反密码子是5′____3′。
30.蛋白质生物合成终止需要____因子和____因子，能辨认终止密码，促使肽链从核蛋白体上释放下来的是____ 因子，能把mRNA从核蛋白体上释放出来的是____因子。
31.信号肽结构的N-端是____ 区，中部是____区，Ｃ-端是____区。
32.肽链的延长包括____、____和____，其中____和____各消耗1分子GTP。
33.氨基酸活化需要____酶催化，使氨基酸的____ 基与____之间以____键相连，产物是____。
此反应消耗____个高能磷酸键。
34.密码子的第____位碱基与反密码子的第____位碱基常出现不稳定配对，称____配对。
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第十二章蛋白质的生物合成
一、选择题
1、假设翻译时可从任一核苷酸起始读码，人工合成的（AAC）n（n为任意整数）多聚核苷酸，能够翻译出几种多聚核苷酸？
A、一种
B、二种
C、三种
D、四种
2、绝大多数真核生物mRNA5’端有
A、帽子结构
B、PolyA
C、起始密码
D、终止密码
3、羟脯氨酸
A、有三联密码子
B、无三联密码子
C、线粒内有其三联密码子
4、大肠杆菌蛋白质合成起始时模板mRNA首先结合于核糖体上的位点是
A、30S亚基的蛋白
B、30S亚基的16S rRNA
C、50S亚基的23S rRNA
5、能与密码子ACU相识别的反密码子是
A、UGA
B、IGA
C、AGI
D、AGU
6、原核细胞中进入新生肽链的N-末端第一个氨基酸是
A、甲硫氨酸
B、蛋氨酸
C、甲酰甲硫氨酸
D、任何氨基酸
7、tRNA的作用是
A、把一个氨基酸连到另一个氨基酸上
B、将mRNA连到rRNA上
C、增加氨基酸的有效浓度
D、把氨基酸带到mRNA的特定位置上。
8、下列关于遗传密码的描述哪一项是错误的？
A、密码阅读有方向性，5'端开始，3'端终止
B、密码第3位（即3'端）碱基与反密码子的第1位（即5'•端）碱基配对具有一定自由度，有时会出现多对一的情况。
C、一种氨基酸只能有一种密码子
D、一种密码子只代表一种氨基酸
9、蛋白质合成所需的能量来自
A、ATP
B、GTP
C、ATP和GTP
D、CTP
10、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
11、不参与蛋白质生物合成的物质是
A、mRNA
B、rRNA
C、内含子
D、tRNA
12、下列哪一个不是终止密码？
A、UAA
B、UAC
C、UAG
D、UGA
13、下面关于原核细胞翻译过程的叙述哪一个是正确的？
A、肽链的形成是释放能量的过程
B、肽链合成的方向是从N端向C端的
C、核糖体上肽酰tRNA移动所需的能量来自于ATP
D、翻译是直接把DNA分子中的遗传信息转变为氨基酸的排列顺序
14、蛋白质生物合成的方向是
A、从C端到N端
B、从N端到C端
C、定点双向进行
D、从C端、N端同时进行
15、下列关于密码的描述哪一项是错误的？
A、密码有种属特异性，所以不同生物合成不同的蛋白质
B、６４个密码子都有特定的意义
C、有时多个密码子对应一个反密码子
D、有时一个氨基酸有多个密码子
16、原核细胞中氨基酸掺入多肽链的第一步反应是：
A、甲酰蛋氨酸-tRNA与核蛋白体结合
B、核蛋白体30S亚基与50S亚基结合
C、mRNA与核蛋白体30S亚基结合
D、mRNA与核蛋白体50S亚基结合
17、细胞内编码20种氨基酸的密码子总数为
A、16
B、64
C、20
D、61
18、基因有两条链，与mRNA序列相同(T代替U)的链叫作
A、有义链
B、反义链
C、重链
D、cDNA
19、下列关于氨酰tRNA合成酶的描述哪一项是错误的？
A、一个特定的氨酰tRNA合成酶不仅要识别特异的氨基酸，而且要识别特定的tRNA
B、氨酰tRNA合成酶与tRNA之间的关系已被称作“第二遗传密码”
C、它催化的反应需要GTP
D、一些氨酰tRNA合成酶具有校对功能
二、名词解释
遗传密码密码子翻译有意义链反意义链
三、问答题：
1、什么是遗传密码？简述其基本特点。
2、mRNA、tRNA、rRNA在蛋白质生物合成中各具什么作用？
3、mRNA遗传密码排列顺序翻译成多肽的氨基酸排列顺序时，保证准确翻译的关键是什么？
４、肽链合成后的加工处理主要有哪些方式？有什么生物学意义？
参考答案
一、选择题
1. C
2.A
3.B
4.B.
5.D
6.C
7.D
8.C
9.C 10.C 11.C 12.B 13.B 14.B 15.C 16.A 17.D 18.A 19.C。