第12章3节肽链的生物合成过程
医学细胞生物学(7~12章复习大纲)
《医学细胞生物学》（7~12章复习大纲）第七章细胞膜与物质转运(全部都是重点！！！！！！)⏹分类：一）小分子和离子的穿膜运输，分简单扩散、离子通道扩散、易化扩散、离子泵、伴随运输。
二）大分子和颗粒物质的膜泡运输。
第一节穿膜运输⏹一、简单扩散（simple diffusion）⏹二、离子通道扩散⏹电位依赖性电压闸门通道配体门控离子通道（Ligand-gated channels ）：机械闸门通道三、易化扩散⏹特点：1）与所结合的溶质有专一的结合部位，运输各种有机小分子。
2）细胞膜上特定载体蛋白的数量相对恒定，处于饱和状态时，运输速率最大。
⏹单运输将溶质从膜的一侧转运到膜的另一侧⏹被动运输：物质从浓度高的一侧到浓度低的一侧，不消耗能量⏹简单扩散、离子通道扩散、易化扩散⏹四、离子泵⏹（一）Na –K 泵主动运输⏹（二）Ca 2+泵主动运输(Ca2+ Pump)⏹五、伴随运输⏹共运输（symport）：协同运输中，两种物质运输方向相同。
（小肠上皮细胞从肠腔吸收葡萄糖、氨基酸）⏹对运输(antiport)：协同运输中，两种物质转运方向相反。
（Na -H 交换体在细胞分裂的时候通过转移H ，提高pH值）⏹特点：1）动物细胞协同运输的能量驱动通常来自Na +的电化学梯度。
2）Na+-K +泵间接驱动着协同运输。
第二节膜泡运输⏹一、胞吞作用⏹（一）吞噬作用(phagocytosis)：吞噬细胞通过特异的表面受体识别摄入大的颗粒，形成吞噬泡（phagocytic vesicle）或吞噬体(phagosome)的过程。
⏹二）胞饮作用(pinocytosis) ：指细胞摄取液体和溶质的过程。
由细胞膜包裹的液体内陷而形成的小泡，称为胞饮小泡或胞饮体（三）受体介导的胞吞作用特定大分子与聚集于细胞表面受体互补结合，形成受体大分子复合物，通过细胞膜凹陷，该区域形成有被小窝(coated pit)，有被小窝从质膜上脱落成为有被小泡（coated vesicle），进入细胞内。
生物化学及分子生物学(人卫第九版)-12DNA合成教学教材
核心酶由、和亚基组成： 亚基（130 000）主要功能是合成DNA 亚基具有35外切酶活性（复制保真性 所必需）亚基可增强其活性 亚基可能起组装作用
两侧的β亚基发挥夹稳DNA模板链，并使酶沿模 板滑动的作用
-复合物由6种亚基组成：、、、、、
2个-亚基分别和1个核心酶相互作用， 其柔性连接区可以确保在复制叉1个全酶分子 的2个核心酶能够相对独立运动，分别负责合 成前导链和后随链
第二代
半保留复制的意义:
依据半保留复制的方式，子代DNA中保留了亲代的全部遗 传信息，亲代与子代DNA之间碱基序列的高度一致 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
母链DNA
C
G
C
G
A
T
C
G
T
A
5´ A G C T T C A G G A T A
3´
? | | |T C G A A G T C C T A G C G A C 5´
➢ 3’5’外切酶活性: 能辨认错配的碱基对，并将其水解
➢ 5’3’外切酶活性: 能切除突变的 DNA片段
（一）原核生物有3种DNA聚合酶 ➢ DNA-pol Ⅰ ➢ DNA-pol Ⅱ ➢ DNA-pol Ⅲ
原核生物的DNA聚合酶
DNA-pol Ⅰ
分子量（kD） 组成
分子数/细胞 5’3’核酸外切酶活性
基因突变后的致死性
109 单肽链
400 有 可能
DNA-pol Ⅱ
DNA-pol Ⅲ
120 ？ ？ 无 不可能
250 多亚基不对称二聚体
20 无 可能
11.DNA的生物合成
The model of DNA-pol III
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DNA pol I
H B
J
小片段 大片段 （Klenow fragment）
5 ‘ →3 ’聚合功能， 3 ' →5 '外切酶活性 5 ' →3 '外切酶活性
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真核细胞中DNA聚合酶
种类： DNA-pol α、β、γ、δ、ε… DNA pol δ：合成领头链
UGA（终止密码子）：Trp AGA/AGG（Arg）：终止密码子 AUA（Ile）：Met（起始密码子）
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3’
5’ 5’ 3’
OH
P
DNA-pol
5’
3’ 5’
3’
DNA-pol 的 5´3´聚合作用
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外切酶与内切酶作用图解
内切酶 （限制性内切酶） 5´ 3´外切 5’ 3´5´外切 3’
4. 冈崎片段（Okazaki fragment）：
不连续复制的片段
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ori 5. 双向复制 以起始点为中 心，向两个方 向进行复制。
6. 复制子(replicon) 真核生物两个相 邻复制起始点之 间的DNA片段。 ori
ori
ori
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滚环复制
是某些病毒，质粒、线粒体 DNA的特殊复制形式。
性质
Ⅲ 20 100000 有 无 有 复制
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Leading strand synthesis
Lagging strand synthesis
’
form the catalytic core
蛋白质的生物合成过程
六、释放因子（RF） 原核生物中有4种，在真核生物中只有1种。 其主要作用是识别终止密码，协助多肽链的 释放。
七、氨基酰tRNA合成酶
该酶存在于胞液中，与特异氨基酸的活化以及 氨基酰tRNA的合成有关。
每种氨基酰tRNA合成酶对相应氨基酸以及携带氨基 酸的数种tRNA具有高度特异性，这是保证tRNA能 够携带正确的氨基酸对号入座的必要条件。 目前认为，该酶对tRNA的识别，是因为在tRNA的 氨基酸臂上存在特定的识别密码，即第二套遗传密 码。
五、延长因子（EF）
原核生物中存在3种延长因子（EFTU，EFTS， EFG），真核生物中存在2种（EF1，EF2）。其 作用主要促使氨基酰tRNA进入核 蛋白的受体， 并可促进移位过程。
EFTU（GTPase） EFT 原核 EFTS EFG（转位酶） 真核 α （GTPase） EF1 β γ EF2（转位酶）
一、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 (coden) 。共有 64种不同的密码。 原核生物的转录与翻译同步进行 无义突变 蛋白质的合成是N端——C端
密码的连续性
二、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，生成氨基酸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(anticoden)。 反向互补
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，但每两个相邻 核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。
由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽 链的翻译所形成的念球状结构称为多核蛋白体。
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
原核生物蛋白质合成的过程
蛋白质合成的过程蛋白质生物合成的具体步骤包括：①氨基酸的活化；②活化氨基酸的转运；③活化氨基酸在核蛋白体上的缩合。
(一）氨基酸的活化转运氨基酸的活化过程及其活化后与相应tRNA的结合过程，都是由氨基酰tRNA合成酶来催化的，反应方程为：tRNA+氨基酸+A TP〖FY(KN〗氨基酰tRNA合成酶〖FY)〗氨基酰-tRNA+AMP+焦磷酸。
以氨基酰tR NA形式存在的活化氨基酸，即可投入氨基酸缩合成肽的过程。
氨基酰tRNA合成酶存在于胞液中，具有高度特异性。
它们既能识别特异的氨基酸，又能辨认携带该种氨基酸的特异tR NA分子。
在体内，每种氨基酰t RNA合成酶都能从多种氨基酸中选出与其对应的一种，并选出与此氨基酸相应的特异tRNA。
这是保证遗传信息准确翻译的要点之一。
（二）核蛋白体循环tRNA所携带的氨基酸，是通过“核蛋白体循环”在核蛋白体上缩合成肽，完成翻译过程的。
以原核生物中蛋白质合成为例，将核蛋白体循环人为地分为启动、肽链延长和终止三个阶段进行介绍。
1．启动阶段在蛋白质生物合成的启动阶段，核蛋白体的大、小亚基，mRNA与一种具有启动作用的氨基酸tRNA共同构成启动复合体。
这一过程需要一些称为启动因子的蛋白质以及G TP与镁离子的参与。
原核生物中的启动因子有3种，IF 1辅助另外两种启动因子IF 2、IF 3起作用。
启动阶段的具体步骤如下：(1)30S亚基在IF 3与IF 1的促进下与m RNA的启动部位结合，在IF 2的促进与IF 1辅助下与甲酰蛋氨酰t RNA以及G TP结合，形成30S启动复合体。
30S启动复合体由30S亚基、mRNA、fMet-tRNA fMet 及IF 1、IF 2、IF 3与GTP共同构成。
蛋白质的生物合成
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（二）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
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1. 氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA 都有高度特异性：每种氨基酸都只有1种氨基酰tRNA合成酶，生成特定的氨基酰-tRNA(aa-tRNA)
参与蛋白质生物合成的主要物质 蛋白质生物合成过程 翻译后的加工与靶向输送 蛋白质生物合成的抑制剂
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第一节 参与蛋白质生物合成的 主要物质
蛋白质合成体系：20种氨基酸,mRNA、 tRNA、核蛋白体、酶和蛋白因子、无机离 子、ATP 、GTP 等。
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一、mRNA：合成蛋白质பைடு நூலகம்模板
（一） mRNA是遗传信息的携带者 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为
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密码子与反密码子除通过碱基互补结合外， 还具有摆动性，即密码子的第3位碱基与反 密码子的第1位碱基配对不严格，称为摆动 配对。
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密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基
I
U G AC
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A A, G U, C U G
密码子的第3位碱基发生突变时，并不影响tRNA带入 正确的氨基酸。
2.氨基酰-tRNA的表示方法：
Ser-tRNASer
Met-tRNAMet
真核生物起始因子辨认的Met-tRNAiMet 延长因子辨认Met-tRNAeMet
右上角字母可略
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三、核糖体：合成蛋白质的场所
生物化学及分子生物学(人卫第八版)-第12章-物质代谢的联系与调节1
脂酸合成
氨基酸代谢 嘌呤合成 嘧啶合成 核酸合成
乙酰辅酶A羧化酶
谷氨酸脱氢酶 谷氨酰胺PRPP酰胺 转移酶 天冬氨酸转甲酰酶 脱氧胸苷激酶
柠檬酸，异柠檬酸
ADP，亮氨酸，蛋氨酸
长链脂酰CoA
GTP，ATP，NADH AMP，GMP CTP，UTP
dCTP，dATP
dTTP
目录
2．代谢途径的起始物或产物通过变构调节影响 代谢途径 催化亚基 变构酶 调节亚基
调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协
调而对机体代谢进行综合调节。
目录
一、细胞水平的代谢调节主要调节 关键酶活性
• 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 • 细胞内酶呈隔离分布。 • 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(key enzyme)的活性决定。
• 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而
各种物质代谢之间互有联系，相互依存。
目录
二、机体物质代谢不断受到精细调节
内外环境 不断变化 影响机体代谢
适应环境 的变化
机体有精细的调节 机制，调节代谢的 强度、方向和速度
目录
三、各组织、器官物质代谢各具特色
结构不同 不同的组 织、器官 酶系的种类、 含量不同 代谢途径不同、 功能各异
目录
四、各种代谢物均具有各自共同的 代谢池
进行调节，这种调节称为原始
调节或细胞水平代谢调节。
目录
高等生物 —— 三级水平代谢调节
• 细胞水平代谢调节
• 激素水平代谢调节
高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内
分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发
挥代谢调节作用。
• 整体水平代谢调节
在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经 递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来
蛋白质的生物合成
密码子与反密码子除通过碱基互补结合外， 还具有摆动性，即密码子的第3位碱基与反 密码子的第1位碱基配对不严格，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
I
U G AC
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A A, G U, C U G
密码子的第3位碱基发生突变时，并不影响tRNA带入 正确的氨基酸。
踏实肯干，努力奋斗。2020年12月18 日上午1 2时58 分20.12. 1820.1 2.18
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 2月18 日星期 五上午1 2时58 分18秒0 0:58:18 20.12.1 8
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年12月 上午12 时58分2 0.12.18 00:58D ecember 18, 2020
码子，称为三联体。 4种碱基一共可以组成64个密码子。 AUG代表甲硫氨酸，在5’ -端时代表启动信
号，称为起始密码子。 UAA、UAG和UGA：称为终止密码子。 代表氨基酸的密码子只有61个。
载脂蛋白B-100的一段mRNA的 密码子序列
（三）遗传密码的特点
1.通用性(universal)： 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生
多核糖体循环
蛋白质的生物合成耗能
AA活化消耗2ATP，肽链延长进 位和转位各消耗1GTP，所以，蛋 白质的生物合成启动以后，每形成 1个肽键，需要消耗4ATP。
合成一条n个肽键组成的多肽链 所需能量为4×n＋1 ATP
蛋白质合成过程小结
以mRNA的5’ 3’方向阅读遗传密码
肽链合成方向N
18SrRNA
蛋白质的合成过程
6、蛋白质激酶参与真核细胞蛋白质合成的调节：在真核细胞中，蛋白质激酶可以催 化起始因子eIF2的磷酸化。而eIF2的作用是将Met-tRNAMet运送至40S核糖体亚基上， eIF2被磷酸化后就难以再投入下一轮的起始作用。所以蛋白质合成受到抑制。若使其 恢复其功能，必须解除其磷酸化，这由专一的磷酸酶来催化。
30S复合物形成：
AUG
小亚基
AUG
IF3
IF3
fMet
IF3
GTP、IF1、 IF2 fMet-tRNAf
5
UAC AUG
GTP、IF1、IF2
70S复合物的形成：
A位点
fMet
5
P位点
fMet
5
UAC AUG
GTP、IF1、IF2
UAC AUG
+ 50S核糖体
GTP、IF1、IF2
GDP+Pi、IF1、IF2
和释放、肽链的折叠和加工处理。
（一）氨基酸的活化与转运
氨基酸在掺入肽链之前必须活化（activition）以获得额外的能量。活化反应是在 氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）催化下进行的。活化了的氨基酸与 tRNA形成氨酰-tRNA。这一反应可在可溶性细胞质内完成。活化反应分两步进行： 1、氨基酸-AMP-酶复合物的形成：反应如下： ATP+氨基酸+酶——→氨基酸-AMP-酶+PPi 反应需要Mg2+或Mn2+，并且是ATP水解释放能量供复合物的形成。在复合物中，氨基 酸的羧基通过酸酐键与AMP上的5’-磷酸基相连接,形成高能酸酐键,从而使氨基酸的 羧基得到活化。 2、氨基酸从复合物上面转移到相应的tRNA上面： 氨基酸-AMP-酶+PPi ——→氨酰-tRNA+AMP+酶