蛋白质生物合成体系
第十章 蛋白质的生物合成
概述
★ 基因表达:指基因通过转录、翻译等过程合成具有生物活性蛋
白质的过程。
★ 翻 译:指mRNA分子上核苷酸的遗传信息,被具体地翻译成蛋
白质的氨基酸排列顺序的过程。
述:中心法则指出,遗传信息的表达最终是合成出具有特定氨基酸
顺序的蛋白质,这种以mRNA上所携带的遗传信息到多肽链上
所携带的遗传信息的传递,就好象以一种语言翻译成另一种语
言时的情形相似,所以称蛋白质的合成过程为翻译。
新合成的多肽链经过加工修饰形成天然蛋白质构象才具有生
物功能。很多抗菌药物通过干扰抑制病菌的翻译过程发挥药理
作用。
第一节 蛋白质生物合成体系
①原料:20种氨基酸 ②模板:mRNA ③运载体:tRNA
④主要酶:氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶 ⑤供能物质:ATP 、GTP 述:另外还需核蛋白体、多种蛋白质因子(IF、EF、RR和RF)及
无机离子(Mg2+、K+)
⑥合成方向:N→C端
一、mRNA的模板作用
(一)顺反子
1.多顺反子――原核生物
述:原核生物的一个mRNA常串连数个功能相关的遗传信息,编
码几种功能相关的蛋白质,称~。转录后一般不需加工。
2.单顺反子――真核生物
述:真核生物的mRNA一般只带有一种蛋白质编码信息,称~。
其结构基因是不连续的,mRNA转录后需要加工成熟才成 为翻译的模板。
(二)遗传密码
1. 概念:mRNA自5'→3'方向,每三个碱基形成一个三联体,
即一个遗传密码体现一个氨基酸信息。
2.数量:64种
述:密码子中的61种分别代表20种氨基酸,称为有意义密码。 *起始密码:AUG(位于5'端),也可代表甲硫氨酸
*终止密码:UAA、UAG、UGA(位于3'端)
3.特点
(1) 连续性
述:两个密码子之间无任何核苷酸加以隔开和重叠,如阅读框
内的碱基发生插入或删除,可发生移码或框移突变,造成 下游翻译产物氨基酸序列的改变或合成提前终止。
* 阅读框:mRNA分子上含有遗传密码的区域
(2) 简并性
述:一种氨基酸可有多个密码子体现这一信息为简并性。密码
子的前两个碱基决定其专一性,第三位碱基可有变异,如
A 、G 、C 、U。
* 同意密码:为同一种氨基酸编码的一组遗传密码。
(3)通用性
述:所有的生物使用同一套密码子,仅有少数例外。
例如:线粒体起始密码子为AUG、AUU;终止密码为AGA,
AGC;色氨酸为UGA等。
(4) 摆动性
述:通常mRNA的遗传密码与tRNA的反密码以A-U、G-C互补相
互辨认。但密码子第三位碱基与反密码第一位碱基间的辨认有时不十分严格。
举例:反密码(1) I U C
密码子(3) A C U A G C G U
二、核糖体
1.概念:rRNA与多种蛋白质聚合成的复合体
2.组成:大小亚基
⑴原核:30s、50s 核蛋白体70s
⑵真核:40s、60s 核蛋白体80s
⒊ 分类
⑴附着于粗面内质网,参与分泌蛋白的合成
⑵游离于胞质,参与细胞固有蛋白质的合成
⒋ 功能:蛋白质合成的场所。核蛋白体相当于装配机,大亚基有
转肽酶活性,促进氨基酸合成肽。
5.过程
述:核糖体的大、小亚基上含有蛋白质生物合成的多种酶和蛋白因
子的结合部位。
*给位(P位):核糖体大亚基上与肽酰-tRNA结合的位点 *受位(A位):核糖体大亚基上与氨基酰-tRNA结合的位点
⑴当P位和A位与mRNA上两个相邻的密码子位点对应时,通过大亚基上的转肽酶催化肽键的形成
⑵mRNA附着于核糖体小亚基的结合部位
⑶核糖体沿mRNA从5'→3'方向连续逐个阅读遗传密码
三、tRNA与氨基酸活化
1.tRNA的作用――蛋白质合成中氨基酸活化和运输的工具
2.氨基酸的活化
⑴概念:指氨基酸与特异tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程 ⑵参与反应的酶:氨基酰-tRNA合成酶
⑶反应过程
①第一步,结合氨基酸
述:氨基酸各有其特异的tRNA携带,一种氨基酸可以有几种
tRNA携带,结合需要ATP供能,氨基酸以共价键结合在 tRNA3'端CCA-OH的位置。
②第二步,氨基酸入座
述:每种tRNA的反密码子,决定了所带氨基酸能准确的在
mRNA上对号入座。
⑷反应式
氨基酸 + ATP + tRNA
氨基酰-tRNA合成酶 AAcyl-tRNA + AMP + ppi