-第七章蛋白质的生物合成

第七章蛋白质的生物合成一一翻译（一）名词解释翻译2.密码子3.密码的简并性4.同义密码子5.变偶假说6.移码突变7.同功受体&多核糖体（二）问答题参与蛋白质生物合成体系的组分有哪些?它们具有什么功能？遗传密码是如何破译的？遗传密码有什么特点？简述三种RNA在蛋白质生物合成中的作用。简述核糖体的活性中心的二位点模型及三位点模型的内容。氨基酸在蛋白质合成过程中是怎样被活化的？简述蛋白质生物合成过程。&蛋白质合成中如何保证其翻译的正确性？原核细胞和真核细胞在合成蛋白质的起始过程有什么区别。蛋白质合成后的加工修饰有哪些内容？蛋白质的高级结构是怎样形成的？真核细胞与原核细胞核糖体组成有什么不同?如何证明核糖体是蛋白质的合成场所？已知一种突变的噬菌体蛋白是由于单个核甘酸插入引起的移码突变的，将正常的蛋白质和突变体蛋白质用胰蛋白酶消化后，进行指纹图分析。结果发现只有一个肽段的差异，测得其基酸顺序如下：正常肽段Met-Val-Cys-Val-Arg突变体肽段Met-Ala-Met-Arg（1）什么核苛酸插入到什么地方导致了氨基酸顺序的改变？（2）推导出编码正常肽段和突变体肽段的核背酸序列.提示：有关氨基酸的简并密码分别为Vai：GUUGUCGUAGUGArg：CGUCGCCGACGAGAAGGCys：UGUUGCAla：GCUGCCGCACGC试列表比较核酸与蛋白质的结构。试比较原核生物与真核生物的翻译。（三）填空题蛋白质的生物合成是以为模板，以为原料直接供体，以为合成杨所。生物界共有个密码子，其中个为氨基酸编码，起始密码子为；终止密码子为、、C原核生物的起始tRNA以表示，真核生物的起始tRNA以表示，延伸中的甲硫氨酰tRNA以表示。植物细胞中蛋白质生物合成可在、和三种细胞器内进行。延长因子T由Tu和Ts两个亚基组成，Tu为对热蛋白质，Ts为对热蛋白质。原核生物中的释放因子有三种，其中RF-1识别终止密码子、；RF-2识别、:真核中的释放因子只有一种。氨酰-tRNA合成酶对和相应的有高度的选择性。&原核细胞的起始氨基酸是，起始氨酰-tRNA是。原核细胞核糖体的亚基上的协助辨认起始密码子。每形成一个肽键要消耗个高能磷酸键，但在合成起始时还需多消耗个高能磷酸键。肽基转移酶在蛋白质生物合成中的作用是催化形成和的水解。肽链合成终止时，进人"A”位，识别出,同时终止因子使的催化作用转变为。原核生物的核糖体由小亚基和人亚基组成，真核生物核糖体由小亚基和人亚基组成。蛋白质中可进行磷酸化修饰的氨基酸残基主要为、、（四）选择题蛋白质生物合成的方向是（）。从C—N端B.定点双向进行C.从N端、C端同时进行D.从N—C端不能合成蛋白质的细胞器是（）。A.线粒体B.叶绿体C.高尔基体D.核糖体真核生物的延伸因子是（）。A.EF—TuB.EF一2C.EF-GD.EF一1真核生物的释放因子是（）。A.RFB.RF—1C.RF—2D.RF一3能与tRNA反密码子中的I碱基配对的是（）。A.A、GB.C、UC.UD.U、C、A蛋白质合成所需能量來自（）。A.ATPB.GTPC.ATP、GTPD.GTPtRNA的作用是（）。A.将一个氨基酸连接到另一个氨基酸上B.把氨基酸带到mRNA位置上C.将mRNA接到核糖体上D.增加氨基酸的有效浓度&关于核糖体的移位，叙述正确的是（）。A.空载tRNA的脱落发生在“A”位上B.核糖体沿mRNA的3'-5'方向相对移动核糖体沿mRNA的5'-3'方向相对移动核糖体在mRNA上一次移动的距离相当于二个核甘酸的长度在蛋白质合成中，下列哪一步不需要消耗高能磷酸键（）。A.肽基转移酶形成肽键B.氨酰一tRNA与核糖体的“A,'位点结合核糖体沿mRNA移动fMet—tRNAf与mRNA的起始密码子结合以及与大、小亚基的结合在真核细胞中肽链合成的终止原因是（）。A.已达到mRNA分子的尽头B.具有特异的tRNA识别终止密码子终止密码子本身具有酯酶作用，可水解肽酰与tRNA之是的酯键终止密码子被终止因子（RF）所识别蛋白质生物合成中的终止密码是（）oA.UAAB.UAUC.UACD.UAGE.UGA根据摆动假说，当tRNA反密码子第1位碱基是I时，能够识别哪几种密码子（）A.AB.CC.GD.TE.UF列哪些因子是真核生物蛋白质合成的起始因子（）。A.IF1B.IF2C.elF2D.elF4E.elF4A蛋白质生物合成具有下列哪些特征（）oA.氨基酸必须活化B.需要消耗能量C.每延长一个氨基酸必须经过进位、转肽、移位、税落四个步骤D.合成肽链由C端向N端不断延长E.新生肽链需加工才能成为活性蛋白质下列哪些内容属于蛋白质合成后的加工、修饰（）。A.切除内含子，连接外显子B.切除信号肽C.切除N-端MetD.形成二硫键E.氨的侧链修饰蛋白质生物合成过程中，下列哪些步骤需要消耗能量（）。A.氨基酸分子的活化B.70S起始复合物的形成C.氨酰tRNA进入核糖体A位D.肽键形成E.核糖体移位原核生物的肽链延伸过程有下列哪些物质参与（）。A.肽基转移酶B.鸟苛三磷酸C.mRNAD.甲酰甲硫氨酰-tRNAE.EF-Tu、EF-Ts、EF-G18.Shine-Dalgarno顺序（SD-顺序）是指：（）在mRNA分子的起始码上游8-13个核甘酸处的顺序在DNA分子上转录起始点前8-13个核甘酸处的顺序16srRNA3端富含喀唳的互补顺序D启动基因的顺序特征E.以上都正确在研究蛋白合成中，可利用瞟吟霉素,这是因为它：（）A.使大小亚基解聚B.使肽链提前释放C.抑制氨基酰-tRNA合成酶活性D.防止多核糖体形成E.以上都正确氨基酸活化酶：（）A.活化氨基酸的氨基B.利用GTP作为活化氨基酸的能屋来源催化在tRNA的5'磷酸与相应氨基酸间形成酯键每一种酶特异地作用于一种氨基酸及相应的tRNAE.以上都不正确（五）是非题DNA不仅决定遗传性状，而且还直接表现遗传性状。（）密码子在mRNA上的阅读方向为5'〜3'。（）每一种氨基酸都有两种以上密码子。（）一种tRNA只能识别一种密码子。（）线粒体和叶绿体的核糖体的亚基组成与原核生物类似。（）大肠杆菌的核糖体的小亚基必须在人亚基存在时，才能与mRNA结合。（）大肠杆菌的核糖体的人亚基必须在小亚存在时，才能与mRNA结合。（）&在大肠杆菌中，一种氨基酸只对应于一种氨酰-tRNA合成酶。（）氨基酸活化时，在氨酰-tRNA合成酶的催化下，由ATP供能，消耗一个高能磷酸键。（）线粒体和叶绿体内的蛋白质生物合成起始与原核生物相同。（）每种氨基酸只能有一种特定的tRNA与之对应。（）AUG既可作为fMet-tRNAf和Met-tRNAi的密码子，又可作为肽链内部Met的密码子。（）构成密码子和反密码子的碱基都只是A、U、C、G。（）核糖体大小亚基的结合和分离与Mg2+,的浓度有关。（）核糖体的活性中心“A”位和“P”位都主要在人亚基上。（）E.coli中，DnaA与复制起始区DNA结合，决定复制的起始。（）二、参考答案（一）名词解释翻译(translation)：以mRNA为模板，氨St-tRNA为原料直接供体，在多种蛋白质因子和酶的参与卞，在核糖体上将mRNA分子上的核甘酸顺序表达为有特定氨基酸顺序的蛋白质的过程。密码子(codon)：mRNA中碱基顺序与蛋白质中氨基酸顺序的对应关系是通过密码实现的，mRNA中每三个相邻的碱基决定一个氨基酸，这三个相邻的碱基称为一个密码子。密码的简并性(degeneracy)：―个氨基酸具有两个以上密码子的现象。同义密码子(synonymcodon)：为同一种氨基酸编码的各个密码子，称为同义密码To变偶假说(wobblehypothesis)：指反密码子的前两个碱基(3'-端)按照标准与密码子的前两个碱基(5'-端)配对，而反密码子中的第三个碱墓则有某种程度的变动，使其有可能与几种不同的碱基配对。移码突变(frame-shiftmutation)：在mRNA中，若插入或删去一个核甘酸，就会使读码发错误，称为移码，由于移码而造成的突变、称移码突变。同功受体(isoacceptor)：转运同一种氨基酸的几种tRNA称为同功受体。&反密码子(anticodon)：指tRNA反密码子环中的三个核甘酸的序列，在蛋白质合成过程中通过碱基配对，识别并结合到mRNA的特殊密码上。多核糖体(polysome)：mRNA同时与若干个核糖体结合形成的念珠状结构，称为多核糖体。问答题A.mRNA：蛋白质合成的模板：B.tRNA：蛋白质合成的氨基酸运载工具；C.核糖体:蛋白质合成的场所：D.辅助因子：⑻起始因子一-参与蛋白质合成起始复合物形成：(b)延长因子一-肽链的延伸作用：(c)释放因子一-终止肽链合成并从核糖体上释放出来。提示：三个突破性工作⑴体外翻译系统的建立；(2)核糖体结合技术；⑶核酸的人工合成。(1)密码无标点：从起始密码始到终止密码止，需连续阅读，不可中断。增加或删除某个核苛酸会发生移码突变。密码不重叠：组成一个密码的三个核苛酸只代表一个氨基酸，只使用一次，不重叠使用。密码的简并性：在密码子表中，除Met、Trp各对应一个密码外，其余氨基酸均有两个以上的密码，对保持生物遗传的稳定性具有重要意义。变偶假说：密码的专一性主要由头两位碱基决定，第三位碱基重要性不大，因此在与反密码子的相互作用中具有一定的灵活性。通用性及例外：地球上的一切生物都使用同一套遗传密码，但近年来已发现某些个别例外现彖，如某些哺乳动物线粒体中的UGA不是终止密码而是色氨酸密码子。起始密码子AUG,同时也代表Met,终止密码子UAA、UAG、UGA使用频率不同。(l)mRNA：DNA的遗传信息通过转录作用传递给mRNA,mRNA作为蛋白质合成模板，传递遗传信息，指导蛋白质合成。tRNA：蛋白质合成中氨基酸运载工具，tRNA的反密码子与mRNA±的密码子相互作用，使分子中的遗传信息转换成蛋白质的氨基酸顺序是遗传信息的转换器。rRNA核糖体的组分，在形成核糖体的结构和功能上起重要作用，它与核糖体中蛋白质以及其它辅助因子一起提供了翻译过程所需的全部酶活性。(I)"位点模型A位：氨酰-tRNA进入并结合的部位；P位：起始氨酰-tRNA或正在延伸的肽基-tRNA结合部位，也是无载的tRNA从核糖体上离开的部位。(2)三位点模型k肠杆菌上的70S核糖体上除A位和P位外，还存在第三个结合tRNA的位点，称为E位，它特异地结合无负载的tRNA及无负载的tRNA最后从核糖体上离开的位点。催化氨基酸活化的酶称氨酰-tRNA合成酶，形成氨酰-tRNA,反应分两步进行：活化需Mg2+和Mn2+,由ATP供能，由合成酶催化，生成氨基酸-AMP-酶复合物。，转移在合成酶催化下将氨基酸从氨基酸一AMP—酶复合物上转移到相应的tRNA上,形成氨酰-tRNA。蛋白质合成可分四个步骤，以大肠杆菌为例：氨基酸的活化：游离的氨基酸必须经过活化以获得能屋才能参与蛋白质合成，由氨酰-tRNA合成酶催化，消耗1分子ATP,形成氨酰-tRNA。肽链合成的起始：由起始因子参与，mRNA与30S小亚基、50S人亚基及起始甲酰甲硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAt)形成70S起始复合物，整个过程需GTP水解提供能量。肽链的延长：起始复合物形成后肽链即开始延长。首先氨酰-tRNA结合到核糖体的A位，然后，由肽酰转移酶催化与P位的起始氨基酸或肽酰基形成肽键，tRNAf或空载tRNA仍留在P位.最后核糖体沿mRNA5'-3'方向移动一个密码子距离，A位上的延长一个氨基酸单位的肽酰-tRNA转移到P位，全部过程需延伸因子EF-Tu、EF-Ts,能量由GTP提供。肽链合成终止,当核糖体移至终止密码UAA、UAG或UGA时,终止因子RF・1、RF-2识别终止密码，并使肽酰转移酶活性转为水解作用，将P位肽酰-tRNA水解，释放肽链，合成终止。&提示：(1)氨基酸与tRNA的专一结合，保证了tRNA携带正确的氨基酸：⑵携带氨基酸的tRNA对mRNA的识别，mRNA±的密码子与tRNA上的反密码子的相互识别，保证了遗传信息准确无误地转译；(3)起始因子及延长因子的作用，起始因子保证了只有起始氨酰-tRNA能进入核糖体P位与起始密码子结合，延伸因子的高度专一性，保证了起始tRNA携带的fMet不进入肽链内部；(4)核糖体三位点模型的E位与A位的相互影响，可以防止不正确的氨酰-tRNA进入A位，从而提高翻译的正确性；(5)校正作用：氨酰-tRNA合成酶和tRNA的校正作用：对占据核糖体A位的氨酰-tRNA的校对；变异校对即基因内校对与基因间校对等多种校正作用可以保证翻译的正确。(1)起始因子不同：原核为IF-1,IF-2,IF-2，真核起始因子达十几种。⑵起始氨酰-tRNA不同：原核为fMet-tRNAf，真核Met-tRNAi核糖体不同：原核为70S核粒体，可分为30S和50S两种亚基，真核为80S核糖体，分40S和60S两种亚基提示：(1)水解修饰：⑵肽键中氨基酸残基侧链的修饰；(3)二硫键的形成；(4)辅基的连接及亚基的聚合。提示：蛋白质的高级结构是由氨基酸的顺序决定的，不同的蛋白质有不同的氨基酸顺序，各自按一定的方式折叠而成该蛋白质的高级结构。折叠是在自然条件下自发进行的，在生理条件下，它是热力学上最稳定的形式，同时离不开环境因素对它的影响。对于具有四级结构的蛋白质，其亚基可以由一个基因编码的相同肽链组成，也可以由不同肽链组成，不同肽链可以通过一条肽链加工剪切形成，或由几个不同单顺反子mRNA翻译，或由多顺反了mRNA翻译合成。原核细胞：70S核糖体由30S和50S两个亚基组成；真核细胞：80S核糖体由40S和60S两个亚基组成。利用放射性同位素标记法，通过核糖体的分离证明之。提示：⑴在正常肽段的第一个Vai的密码GUA的G后插入了一个C；⑵正常肽段的核昔酸序列为：AUGGUAUGCGU…CG…：突变体肽段的核昔酸序列为：AUGGCUAUGCGU。核酸与蛋白质的结构比较表如下：核酸(Nucleicacids)蛋白质(Proteins)DNARNA一级结构Primarystructure核苛酸序列AGTTCT或AGUUCU的排列顺序3,,5,-磷酸二酯键氨基酸排列顺序肽键二级结构Secon