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1、,2009年6月,关亚群,黄静静,mRNA,氨基酸（需tRNA的转运）,？,蛋白质（肽链）,密码子-反密码子,核糖体（由rRNA和蛋白质组成）,第一节 蛋白质的生物合成体系,模板原料酶产物配对合成场所,mRNA是蛋白质合成的直接模板，它借助密码子将遗传信息传递给蛋白质，通过蛋白质将遗传信息表达出来。密码子（codon）：mRNA分子从5-末端的AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上一个氨基酸，称为三联体密码或密码子。,5-GGATGAUGCGUAGCACGCAG3,一、携带遗传密码的mRNA,由A、G、C、U四类核苷酸可组成64组三联体密码，编码组成人体蛋白质的20种氨基酸：,1.有的氨基
2、酸只有1个密码子，有的氨基酸有2个或2个以上的密码子2.其中AUG可编码蛋氨酸，也可作为翻译的起始信号，又称起始密码，有的密码子不编码氨基酸，如UAA、UAG、UGA，它们被称为终止密码（真正编码氨基酸的密码子只有61个）,一、携带遗传密码的mRNA,一、携带遗传密码的mRNA,从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(open reading frame,ORF)。,5,3,起始密码,终止密码,（一）mRNA模板,AUG,UAG,（二）遗传密码的特点,5-GGATGAUGCGUAGCACGCAG3,mRNA
3、,插入,缺失,5-,-,-,GUA,GUA,GUA,GCC,UAC,GGA,GCC,UCA,CGG,CCU,ACG,GAU,-,A U,-,U,-3,1.连续性(commaless)编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。,亮氨酸：UUA UUG CUU CUC CUA CUG,脯氨酸：CCU CCC CCA CCG,密码第一、二位碱基多相同，第三位差异,（二）遗传密码的特点,2.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，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。,3.通用性(universal)蛋白质生物合成的整套密码
4、，从原核生物到人类都通用。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。,（二）遗传密码的特点,4.方向性（sideness）5 3,5-GGATGAUGCGUAGCACGCAG3,通常发生在反密码子的1位碱基与密码子的3位碱基间，以简并性为基础,（二）遗传密码的特点,5.摆动性(wobble)转运氨基酸tRNA的反密码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。,二、tRNA与氨基酸的活化,OH,3,5,（一）氨基酰-tRNA的合成,氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性
5、(proofreading activity)。氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet,（一）氨基酰-tRNA的合成,Met-tRNAiMet Met-tRNAeMet,5,3,AAAAAA,AUG,AUG,起始密码,甲硫氨酸,真核生物：,（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA,mGppp,fMet-tRNAifMet,5,3,原核生物：,起始密码,（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA,AUG,mRNA,核蛋白体由大、小亚基构成，每个亚基又含不同的蛋白质和rRNA,三、核蛋白体是多肽链合成的装置,大亚基,小亚基,还需辅助因子：,第二节
6、蛋白质生物合成过程,起始、延长、终止核糖体循环,原核细胞的核糖体循环,起始因子（initiation factor,IF）延长因子（elongation factor,EF）释放/终止因子（release factor,RF）,指mRNA和起始氨基酰-tRNA与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物(translational initiation complex)：,（一）肽链合成的起始,1.核蛋白体大小亚基分离；2.mRNA在小亚基定位结合；3.起始氨基酰-tRNA的结合；4.核蛋白体大亚基结合。,1.核蛋白体大小亚基分离,IF-3,IF-1,IF-3,IF-1,2.mRNA在小亚基定位结合,P
7、位,3.起始氨基酰-tRNA与小亚基结合,fMet,IF-3,IF-1,II II III,IF-3,IF-2,-GTP,GDP+Pi,IF-1,4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成,fMet,指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。是进位、转肽、移位三步的不断循环（小循环），需延长因子参与。,二、肽链的延长,Ts,1.进位（entrance）/注册（registration）,二、肽链的延长,fMet,AA2,Tu,Ts,GTP,Tu,GDP,II II III,P位,A位,2.转肽/成肽,3.移位/转位,二、肽链的延长,fMet,AA2,二、
8、肽链的延长,AA3,II II III,进位,蛋白质合成是耗能（GTP）过程,II II III,条件：1.A位上出现终止密码；2.出现释放因子（release factor,RF）：原核生物释放因子有RF-1，RF-2，RF-3,释放因子作用：1.识别终止密码并与其结合，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。2.诱导转肽酶改变为酯酶活性（RF-3的作用），水解肽酰-tRNA之间的酯键，使肽链从核蛋白体上释放。,三、肽链合成的终止,RF,三、肽链合成的终止,GCC,参与真核生物翻译起始过程的因子多，且前加e：如eIF、eEF、eRF,四、真核生物蛋白质的生物合成,1
9、.真核生物的翻译起始过程,2.真核生物与原核生物的肽链延长过程相似。,3.真核生物与原核生物的肽链终止过程相似。,从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为具有生物活性的功能蛋白。,主要包括:,肽链一级结构的修饰高级结构的形成（多肽链折叠为天然的三维结构）修饰后的靶向运输,第三节 蛋白质合成后加工和输送,一、级结构的修饰,1.肽链N端的修饰2.个别氨基酸的修饰（共价修饰）3.多肽链的水解修饰4.二硫键形成,第三节 蛋白质合成后加工和输送,二、高级结构的修饰,第三节 蛋白质合成后加工和输送,1.新生肽链的折叠：需分子伴侣(molecular cha
10、peron)或折叠酶帮助2.亚基聚合3.辅基连接,保留在胞液进入细胞器分泌到体液，再被输送到其他组织,第三节 蛋白质合成后加工和输送,三、蛋白质合成后的靶向输送,5,3,A,P,一、抗生素类,第四节 蛋白质生物合成的干扰和抑制,1.白喉毒素(toxin)使真核生物翻译过程中的延长因子eEF-2发生ADP糖基化而失活2.干扰素(interferon，INF)真核细胞感染病毒后分泌的一类有抗病毒作用的蛋白质,第四节 蛋白质生物合成的干扰和抑制,二、其他干扰蛋白质生物合成的物质,干扰素诱导的蛋白激酶,dsRNA,(1)干扰素诱导eIF2磷酸化而失活,ATP,eIF2,ADP,eIF2-P（失活）,第
11、四节 蛋白质生物合成的干扰和抑制,干扰素的作用机理,第四节 蛋白质生物合成的干扰和抑制,（2）干扰素诱导病毒RNA降解,选 择 题（A1型）,1与mRNA密码子ACG相对应的tRNA反密码子是 A.UGC B.TGC C.GCA D.CGU E.CGT,2生物体编码20种氨基酸的密码个数为 A.16 B.61 C.20 D.64 E.60,3能识别终止密码的是A.EF-G B.polyA C.RF D.m7GTP E.IF,选 择 题（A2型）,1下列关于氨基酸密码子的描述哪一项是错误的?,A.密码子有种属特异性，所以不同生物合成不同的蛋白质B.密码子阅读有方向性，从5端起始，3端终止C.一种
12、氨基酸可有一组以上的密码子D.密码子第1，2位碱基与反密码子的第3，2位碱基结合严格按碱基互补原则E.密码子第3位碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面重要性较小,A.53 B.35 C.N端C端D.C端N端 E.由中间向两端1遗传密码阅读的方向为（）2多肽链延长的方向为（）,A.复制 B.转录 C.翻译 D.逆转录 E.基因表达3遗传信息从DNA蛋白质称为（）4遗传信息从RNA蛋白质称为（）5遗传信息从RNADNA称为（）,选 择 题（B型）,A,C,E,C,D,选 择 题（X型）,1.蛋白质生物合成需要 A.mRNA B.转肽酶 C.核蛋白体 D.ATP E.引物酶,2.能直接抑制细菌蛋白质生物
13、合成的抗生素是 A.氯霉素 B.链霉素 C.四环素 D.青霉素 E.土霉素,3.在蛋白质分子中，下列哪些氨基酸是在翻译后加工 阶段产生的?A.磷酸丝氨酸 B.羟赖氨酸 C.-羧基谷氨酸 D.谷氨酰胺 E.亮氨酸,判 断 题,1.tRNA分子上3端序列的功能是辨认mRNA上的密码子。（）2.核糖体是细胞内进行蛋白质生物合成的场所。（）3.原核细胞新生肽链N端第一个残基为fMet，真核细胞新生肽链肽链N端第一个氨基酸残基为Met。（）4.肽链在核蛋白体上的合成需要GTP供能。（）,填 空 题,1.新生肽链每增加一个氨基酸单位需经过、三步反应。2.遗传密码的基本特点是：、。3.组成核蛋白体的化学物质
14、是 和，核蛋白体的生理功能是。4.核糖体的大亚基上有 位和 位，并具有 酶和 酶的活性。,进位/注册,转肽/成肽,移位,连续性,通用性,简并性,摆动性,蛋白质,rRNA,蛋白质生物合成的场所,A位/氨基酰位/受位,P位/肽酰位/给位,转肽,GTP,答：(1)mRNA：5端有帽子结构m7Gppp，3端有polyA，依次相连的三个核苷酸组成一个密码，共有64个，其中61个密码代表20种氨基酸，1个起始密码，3个终止密码。mRNA在蛋白质合成中起直接模板的作用。(2)tRNA：二级结构为三叶草型。有氨基酸臂，DHU环，反密码环，TC环，额外环。tRNA能选择性的转运活化了的氨基酸到核蛋白体上，参与蛋
15、白质的生物合成。(3)rRNA：rRNA和多种蛋白质组成核蛋白体，核蛋白体由大、小亚基组成，是蛋白质生物合成的场所。,1.简述三类RNA的结构特点及其在蛋白质生物合成中的作用。,问 答 题,问 答 题,2.简述遗传密码的特点。,答：（1）连续性，从起始密码子ATG开始，遗传密码的三联体不可间断或重叠，必须3个碱基一组连续读下去。（2）简并性，遗传密码中，多数氨基酸有2个以上的三联体密码为其编码，编码同一氨基酸的不同密码子的特点是，各密码子的第一、二位碱基大多相同，仅仅第三位碱基不同。（3）摆动性，是指密码子和反密码子相互作用时发生的不符合碱基配对的现象。多发生在密码子的第三位碱基和反密码子的第一位碱基之间。（4）通用性，除线粒体、叶绿体外，目前发现的绝大多数生物在蛋白质生物合成过程中均采用同一套遗传密码。,参 考 资 料,1.生物化学第6版 主编 周爱儒 人民卫生出版社 2.生物化学与分子生物学第2版 主编 黄诒森 张光毅 科学出版社3.生物化学影印版 主编 Reginald H Garrett Charles M Grisham 高等教育出版社,谢谢！,欢迎各位专家、同行 提出宝贵意见！,
