生物化学-第十一章

第十一章蛋白质合成第一节蛋白质合成体系二、核糖体的结构与功能三、tRNA的结构与功能一、mRNA的结构与功能第二节蛋白质合成机理一、氨基酸的活化二、大肠杆菌蛋白质的合成三、多核糖体四、中心法则五、蛋白质合成后加工第三节蛋白质的定向运输第一节蛋白质合成体系一、mRNA携带有指导合成蛋白质的遗传信息1.结构：原核细胞和真核细胞5′端都有引导序列，3′端有拖尾序列，引导序列之后是编码序列，可直接指导肽链合成。真核细胞mRNA5′端有帽子结构，3′端有尾巴。5′3′引导序列编码序列拖尾序列肽1肽2肽3肽4原核细胞mRNAAUGACGCUGGUGCAGUAA……5′3′帽子尾巴一条肽真核细胞mRNA原核细胞mRNA的编码序列可指导几条肽链的合成，称为多顺反子mRNA真核细胞mRNA的编码序列只指导一条肽链的合成，称为单顺反子mRNA2.遗传密码概念：mRNA编码区核苷酸的排列顺序与肽链中氨基酸的排列顺序的对应方式为遗传密码。现已知，mRNA编码区三个相邻的核苷酸对应一个氨基酸，即三个相邻的核苷酸为一个遗传密码，也称为三联体密码mRNA5′-碱基中间碱基mRNA3′-碱基UCAGU苯丙苯丙亮亮丝丝丝丝酪酪终止终止半胱半胱终止色UCAGC亮亮亮亮脯脯脯脯组组谷氨酰胺谷氨酰胺精精精精UCAGA异亮异亮异亮蛋（甲硫）苏苏苏苏天冬酰胺天冬酰胺赖赖丝丝精精UCAGG缬缬缬缬丙丙丙丙天冬天冬谷谷甘甘甘甘UCAG遗传密码表密码的特点：（1）无间断性。密码阅读方向5′-3′，密码之间无标点符号。移码:mRNA编码区某个核苷酸漏读、重读或插入、删除一个核苷酸使该处之后的读码发生错误的现象。由移码引起的突变叫“移码突变”。mRNA5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3′肽N—蛋———精——丝——组——亮——精——苏——甘——……CmRNA5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3′

肽N—蛋———精——丝—苏——酪——谷——谷酰—缬——……CC有义密码子：编码氨基酸的密码子，61个无义密码子：不编码氨基酸的密码子，3个，即终止密码（UAA、UAG、UGA）。起始密码子：甲硫氨酸的密码“AUG”。少数生物中“GUG”也可作为起始密码子。意义：加强翻译的准确性

ACU→ACCGUA→GUGCCC→CCU

苏苏缬缬脯脯（3）变偶性。指翻译过程中密码子与反密码子碱基配对时，密码子的第三个碱基不严格遵守碱基配对原则的现象。反密码子（5′端碱基）密码子（3′端碱基）ACGUIUGUCGAUCA（2）简并性。一个氨基酸有一个以上密码子的现象称为密码子的简并意义：保证翻译的准确性。mRNA5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3′肽N—蛋———精——丝——组——亮——精——苏——甘——……CU-A-CG-C-GA-G-CG-U-GA-A-UG-C-UU-G-UC-C-I反密码子mRNA5′-A-U-G-C-G-U-U-C-G-C-A-C-U-U-G-C-G-G-A-C-A-G-G-A-U-C……3′肽N—蛋———精——丝——组——亮——精——苏——甘——……CU-A-CG-C-GA-G-CG-U-GA-A-UG-C-UU-G-UC-C-I反密码子密码子一般生物线粒体AGAAGGUGAAUU精氨酸精氨酸终止密码异亮氨酸终止密码终止密码色氨酸起始密码线粒体与一般生物遗传密码含义的区别（4）通用性。所有生物的遗传密码都是通用的。但是相对通用性，不是绝对通用性。即有少部分生物（如红色面包霉）或细胞器（如线粒体）具有另外的遗传密码。二、核糖体1.组成与结构16SrRNA21种蛋白质23SrRNA5SrRNA34种蛋白质70S18SrRNA~33种蛋白质28SrRNA5SrRNA5.8SrRNA49种蛋白质80S大肠杆菌核糖体真核细胞核糖体肽基转移酶位点肽酰基位点（P位）氨酰基位点（A位）mRNA结合位点小亚基大亚基UAC氨酰-tRNA肽酰-tRNAAAC肽酰-tRNA氨酰-tRNA肽基转移酶催化机理肽酰-tRNA2.功能位点三、tRNA：1.结构与功能氨基酸臂功能：结合氨基酸T

C环与核糖体rRNA结合额外环（可变环）分类标志反密码子反密码环DHU环识别氨酰tRNA合成酶的位点反密码子：位于tRNA反密码环可与mRNA的密码子碱基配对的三个碱基称为反密码子A—C—G—U—G—C—mRNA决定某tRNA携带什么氨基酸的位点是？原因：tRNA的数目（30余种）大于氨基酸数3.起始tRNA概念：专一性识别起始密码子（AUG）tRNA

真核细胞：tRNA携带的是甲硫氨酸（Met）

原核细胞：tRNA携带的是甲酰甲硫氨酸（fMet）表示：真核细胞：tRNAiMet

原核细胞：tRNAfMet特点：只识别起始密码子；形成氨酰—tRNA后只结合于核糖体的P位原因：结构与识别编码区中间AUG的tRNA不同2.同工受体tRNA概念：结合同一种氨基酸的tRNA第二节蛋白质合成机理一、氨基酸的活化焦磷酸酶氨酰-tRNA合成酶氨酰-tRNA合成酶的专一性：一种酶只识别一种氨基酸和相应的tRNA总反应：AtRNA将正确的氨基酸与tRNA结合是整个蛋白质合成准确性的关键,氨酰tRNA合成酶在此起着重要的作用。二、大肠杆菌蛋白质的合成1.肽链合成的起始（1）起始信号：起始密码子AUG

SD(Shine-Dalgasrno)序列：位于起始密码上游（5′—端方向）10个核苷酸左右，可与16SrRNA3′—端的核苷酸序列互补mRNA5′……C-U-U-G-G-A-G-G-C-U-U-U-U-U-U-A-U-G-……3′噬菌体mRNA5′……G-G-A-U-G-G-A-G-U-G-A-A-A-C-G-A-U-G-……3′大肠杆菌mRNA5′……C-C-U-A-G-G-A-G-G-U-U-U-G-A-C-C-U-A-U-G-……3′16SRNA3′HO-A-U-U-C-C-U-C-C-A-C-U-A……5′SD序列细菌（2）起始复合体的形成UACPAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′PAmRNAAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′PAAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UACPA

起始氨酰tRNA进入P位起始氨酰tRNA能正确的结合到核糖体P位，是由于1、固定于P位的mRNA起始密码子AUG和反密码子的配对，2、mRNA的SD序列（富嘌呤）与16SrRNA3/端的富嘧啶序列配对3、核糖体P位和起始氨酰tRNA之间的结合。（1）进位

正确的氨酰-tRNA进入A位的过程。该过程需要Tu、Ts两个因子和GTP参与。2.延长TuTsTuGTPTuUACGTPTuGDPUACUACPiTsGTPTsTu-Ts循环GDPPAUACAUGCUGAUGAUGAUGUAA……5′3′TuUACGTPPAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UAC肽链延长中，氨酰tRNA进入A位。PAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UAC（2）转肽PAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UAC肽基转移酶催化形成二肽移位因子GGTPGDP+Pi（3）移位PAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UACTuUACGTPPAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UACGPAAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UAC进位转肽移位PAAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UACPAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′RF1PAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′3.终止RF1肽基转移酶催化性质由转肽变为水解UACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′RF1三、多核糖体是指一个mRNA分子上同时有多个核糖体在工作。以大肠杆菌为例，说明生物体怎样保证蛋白质翻译的准确性？1、起始密码子2、SD序列和核糖体16S的结合3、核糖体的A位和P位。4、氨酰tRNA合成酶的专一性四、中心法则RNA转录反转录蛋白质翻译DNA复制RNA复制一、1、5、13、14、二、1、2、6、8、10、11、12、23、27三、1、18、29四、1、5、8六、10五、蛋白质合成后加工1.N—端氨基酸的反应原核：甲酰甲硫氨酸真核：甲硫氨酸甲酰甲硫氨酰—肽甲硫氨酰—肽+甲酸脱甲酰酶甲酰甲硫氨酰—肽甲酰甲硫氨酸+肽氨肽酶甲硫氨酰—肽甲硫氨酸+肽氨肽酶2.化学修饰磷酸化、羟基化、甲基化、乙酰化……3.结合蛋白的形成（1）糖蛋白的形成糖的种类：单糖：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、

N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰氨基半乳糖，双糖，寡糖结合形式：N-糖苷键（天冬酰胺残基）O-糖苷键（丝氨酸或苏氨酸残基）（2）其它结合蛋白的形成4.形成特有的空间结构形成亚基的空间结构以及亚基之间排列的信息存在于蛋白质的结构中，但是需要一类蛋白质因子——分子伴侣分子伴侣一级结构决定空间结构的非特定性：一定的一级结构可以有几种空间结构。构象病：由非正常构象蛋白质引起的疾病。如疯牛病。5.肽链剪辑肽链中也有内含子，需经过剪接才能成熟。成熟肽链外显子外显子外显子内含子内含子第三节蛋白质的定向运输一、导肽类对于向细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器运输的蛋白质，他们的肽链中都有一段或几段叫“导肽”的肽段，通过这些导肽，可以将蛋白质定向运输。二、信号肽类对于向溶酶体、脂膜和细胞外运输的蛋白质，它们N—端有一段有信号作用的肽段，叫“信号肽”，它的作用是将肽链引导进内质网。然后蛋白质运至高尔基器，在高尔基器中进行定向分拣，接着定向运输。细胞外溶酶体质膜内质网信号肽运输泡高尔基器