第十四章蛋白质的生物合成 第一节蛋白质生物合成体系 、信使RNA(mRNA):在细胞总RNA中所占比例很小 (一)mRNA作为pr生物合威的直接模板,也可以说:mRNA是将DNA遗 传信息传递给pot的信使,不同的蛋白质各有其特定的mRNA模板。 原核生物中:一种mRNA常带有多个功能相关蛋白质的编码信息,在翻译 过程中可同时合成这些蛋自质。 真核生物中一种mRNA只带有一种蛋白质或多肽链的编码信息,因而其 mRNA种类很多每个细胞可达万种)。 (二)遗传密码:即mRNA分子中相邻3个核苷酸排列而成。 由数学推导:每3个相邻核苷酸代表1种氨基酸,即:43=64(密码子) 1961年,生物化学家 Nirenberg等用大肠杆菌无细胞体系外加20种标记氨 基酸混合物及poU经保温反应后,发现多肽中只有Phe多聚体,由此证实 UUU是Phe的密码子;接着用同样的方法确定: CCC Pro→ AAA→Lys:而后又用 polyU、 polyA等做实验,终于1965年确定了 为20种氨基酸编码的全部密码子。(P394表213) (三)遗传密码的基本特性 l、编码规律;43=64,其中有3组密码子(UAG、UAA、UGA)只能被 肽链释放因子识别:AUG(Me)为起始密码子。 2、无标点符号 不重叠 ABCDEFGHI、、、、、 4、方向性:mRNA編码方向:5′→3 密码阅读方向:5→3′ prot多肽链合成:N端→C端
第十四章 蛋白质的生物合成 第一一节 蛋白质生物合成体系 一一、信使 RNA（mRNA）：：在细胞总 RNA 中所占比例很小 （一一）mRNA 作为 prot 生物合成的直接模板，，也可以说：：mRNA 是将 DNA 遗 传信息传递给 prot..的信使，，不同的蛋白质各有其特定的 mRNA 模板。 原核生物中：：一一种 mRNA 常带有多个功能相关蛋白质的编码信息，，在翻译 过程中可同时合成这些蛋白质。 真核生物中一一种 mRNA 只带有一一种蛋白质或多肽链的编码信息，，因而其 mRNA 种类很多(每个细胞可达万种)。 （二）遗传密码：：即 mRNA 分子中相邻 3 个核苷酸排列而成。 由数学推导：：每 3 个相邻核苷酸代表 1 种氨基酸，，即：：4 33 = 64（密码子） 1961 年，，生物化学家 Ni’’renberg 等用大肠杆菌无细胞体系外加 20 种标记氨 基酸混合物及 polyU,,经保温反应后，，发现多肽中只有 Phe 多聚体，，由此证实 UUU 是 Phe 的密码子；；接着用同样的方法确定：：CCC Pro AAA Lys；；而后又用 polyUG、polyAC 等做实验，，终于 1965 年确定了 为 20 种氨基酸编码的全部密码子。（P394 表 21--3） （三）遗传密码的基本特性：： 1、编码规律；；4 33 = 64，，其中有 3 组密码子（UAG、UAA、UGA）只能被 肽链释放因子识别；；AUG（Met）为起始密码子。 2．．无标点符号；； 3．．不重叠；； A B C D E F G H I、、、、、、 4．．方向性：：mRNA 编码方向：：5′′→3′′；； 密码阅读方向：：5′′→3′′；； prot 多肽链合成：：N 端→C 端
5、简并性:一种氨基酸有2个或2个以上密码子的现象。 同义密码子:可编码相同氨基酸的密码子 生物学意义:①可以降低有害的突变;②可使DNA碱基组有较大变化 余地,并在物种稳定上起一定作用 6.摆动性( wobble):密码子的第三位碱基呈动现象。 例:Aa的4个同义密碍子 GCU\ GCC、GCA、GCG 密码子的专一性由前二位碱基决定,第三位可容许一定变化。 是:在tRNA的反密码子中,除A,U,G,0生种碱基外,还经常出现次黄嘌呤(I)次黄嘌呤 的特点是它与U、A、0三者之间都可形成配对,这就使得凡带有Ⅰ碱基的反密码子都具有阌 读nRNA上密码了的非凡能力,从而减低了由于遗传密码突变而引起的误差。这一点已经得 到实验证明。酵母试NAM的反密码子为IG,可阅读C,2,0OA几组密码子; 反密码子:3-(-G-I53C-G-1-3-CG15 密码了.C-U5G0C-C-A3 击RNA反密码子上的,U可分别与密码子上的U,0和(,A配对(表15 7、通用性:各种高、低等生物(人、动、植物、微生物、病毒等)一般 可共用一套密码:但也有例外,人线粒体中UGA→Tp,不是终止蜜码。 二、转运RNA(tRNA细胞中约有50种tRNA,所以每一种AA有一种 或以上的tRNA作为转运工具,占AA结合后的tRNA称为氨基酰RNA 如tRNA eRNA的功能;l、转运AA功能:3′-CCA_OH 2、识别密码功能:反密码环上相邻3个核苷酸排列而成。 (反密码子)
5．．简并性：：一一种氨基酸有 2 个或 2 个以上密码子的现象。 同义密码子：：可编码相同氨基酸的密码子 生物学意义：：①可以降低有害的突变；；②可使 DNA 碱基组有较大变化 余地，，并在物种稳定上起一一定作用；； 6．．摆动性（wobble）：：密码子的第三位碱基呈摆动现象。 例：：Ala 的 4 个同义密码子：：GCU、GCC、GCA、GCG 密码子的专一一性由前二位碱基决定，，第三位可容许一一定变化。 7．．通用性：：各种高、低等生物（人、动、植物、微生物、病毒等）一一般 可共用一一套密码；；但也有例外，，人线粒体中 UGA Trp，，不是终止密码。 二、转运 RNA（tRNA）：：细胞中约有 50 种 tRNA，，所以每一一种 AA 有一一种 或以上的 tRNA 作为转运工具，，占 AA 结合后的 tRNA 称为氨基酰 tRNA 。 如 tRNA LLeeuu tRNA 的功能：：1、转运 AA 功能：：3′′——CCA——OH 2、识别密码功能：：反密码环上相邻 3 个核苷酸排列而成。 （反密码子）
MRNA 图21-9密码子与反密码子之间的识别 三、核糖体RNA(rRNA)是合成pt的工厂的“装配机” 结构特点:是一个巨大的核糖体蛋白质。 1、真核生物细胞中核糖体可游离存在,也可与细胞内质网结合一 (粗糙内质网) 真核细胞核糖体由二个亚基构成 大亚基(60s)包括蛋白质50多种及28 STRNA,5 STRNA 小亚基(40S)包括蛋自质30多种及l8 SrRNA(约2100个核眷酸残基)s 2、原核细胞核糖体:包括大亚基50s,小亚基30 3、核糖体大小亚基与mRNA有不同的结合特性: 大肠杆菌小亚基能单独与mRNA结合→30s核体一mRN复合物 可与tRNA专一结合 50s亚基不能与mRNA结合,但可非专一地与tRNA结合。 50s亚基上有二个tRNA位点:A位:(氨酰基位点、受位) (P400图215) P位(肽基位点、给位)
三、核糖体 RNA（rRNA）：：是合成prot 的工厂的“装配机”。 结构特点：：是一一个巨大的核糖体蛋白质。 1、真核生物细胞中核糖体可游离存在，，也可与细胞内质网结合 （粗糙内质网）。。 真核细胞核糖体由二个亚基构成：： 大亚基（60s）；；包括蛋白质 50 多种及 28S rRNA，，5S rRNA；； 小亚基（40S）：：包括蛋白质 30 多种及 18srRNA（约 2100 个核苷酸残基）。 2、原核细胞核糖体：：包括大亚基 50s，，小亚基 30s。 3、核糖体大小亚基与 mRNA 有不同的结合特性：： 大肠杆菌小亚基能单独与 mRNA 结合 30S 核糖体—— mRNA 复合物 可与 tRNA 专一一结合 50s 亚基不能与 mRNA 结合，，但可非专一一地与 tRNA 结合。 50S 亚基上有二个 tRNA 位点：：A 位：：（氨酰基位点、受位） （P400 图 21--5） P 位（肽基位点、给位）
这二个部位紧相连接。各相当子mRNA一个密码子的宽度转肽腐位子 个部位之间。这里是形成肽键的中心部位。 肽酰基位点 (P位点)氨酰基位点 (A位点) 大亚基 AA 反密码子 小亚基 mRNA 结合位点 密码子 图2-5大肠杆菌mUS核糖体图解 与mRNA结合但可非专一地与NA相结合,5亚基上有两个识NA位点:氨酰基位点 (A位点)与默酰基位点(P位点)。这两个位点的位置可能是在68亚基与808亚基相结合的 表画上。508亚基上还有一个在肽酰RNA移位过程中使GIP水解的位点。在58与88 亚基的接触面上有一个结合mRNA的位点(图21-5)。此外,核糖体上还有许多与起始因子 延仲因子,释放因子及与各科酶相结合的位点。至此,不难看出核糖体是一个多么复杂的结 构它真配得上称为蛋白质合成的厂。 第二节蛋白质合成机理 一合成特点 (一)肽链延伸方向及速度(快)应用同位素实验发现: 肽链合成方向是:N端→C端 大肠杆菌延伸20个AA/秒/个核糖体 兔网织红C(真核)合成(37C)一条Hba链(146个AA)/3分钟 (二)mRNA链上翻译方向:5,3
这二个部位紧相连接，，各相当于 mRNA 一个密码子的宽度，，转肽酶位于 二个部位之间，，这里是形成肽键的中心部位。 第二节 蛋白质合成机理 一、合成特点：： （一一）肽链延伸方向及速度（快）：：应用同位素实验发现：： 肽链合成方向是：：N 端→C 端；； 大肠杆菌延伸 20 个 AA/ 秒 /一一个核糖体 兔网织红 C（真核）合成（37 00C）一一条 Hbα链(146 个 AA)/ 3 分钟 （二）mRNA 链上翻译方向；；5’’ 3’’
(三)氨基酸的活化(氨醚RNA的合成)(P402、403) l、氨基酸的羧基活化在可溶性细胞质内完成,反应分二步 (1)ATP+氨基酸 氨基酸一AMP醚+PP (g除RNA合成) H N CHe (Δ代表腺嘌呤,五代表酶) H (2)氨基酸从氨基酸一AMP酶复合物转移到相应的RNA上: 氨基酸一AMP醚+RNA—氨酰tRNA+AMP+酶 氨基酸连接在RNA3,一末端的AMP上: OH ≈C-C-R NH, 总反应为:氨基酸+RNA+ATP 氨RNA+AMP+PF 2、氨除代RNA合成藻存在于胞液中,特异性很高, ①专一性识别AA(LAA ②专一性识别1RNA:每一种酶只催化一种AA与其对应tRNA结合, 所以胞液中有20种以上此酶 对每一个AA的活化来说,净消耗二个高能磷酸健反应基本不可逆 (四)tRNA的接头作用
（三）氨基酸的活化（氨酰 tRNA 的合成）：：（P402、403） 1、氨基酸的羧基活化在可溶性细胞质内完成，，反应分二步：： （1）ATP+ 氨基酸 Mg ++++ 氨基酸——AMP——酶 + PPi （氨酰 tRNA 合成酶） 2Pii （2）氨基酸从氨基酸——AMP——酶复合物转移到相应的 tRNA 上：： 氨基酸——AMP——酶 + tRNA 氨酰 tRNA + AMP+ 酶… 氨基酸连接在 tRNA3’’——末端的 AMP 上：： 总反应为：：氨基酸 + tRNA+ ATP 氨酰 tRNA+ AMP+ PPi 2、氨酰 tRNA 合成酶存在于胞液中，，特异性很高，， ①专一一性识别 AA（L--AA）；； ②专一一性识别 tRNA：：每一一种酶只催化一一种 AA 与其对应 tRNA 结合，， 所以胞液中有 20 种以上此酶。 对每一个 AA 的活化来说，，净消耗二个高能磷酸键，，反应基本不可逆 （四）tRNA 的接头作用：：