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生物化学第十三章蛋白质的生物合成熟悉遗传密码的特点，记忆起始密码和终止密码。掌握蛋白质合成体系的组成及功能。熟悉蛋白质生物合成过程（氨基酸的活化、转运和核蛋白体循环、肽链合成后的加工修饰、能量变化）。了解真核生物与原核生物蛋白质合成的差异。第十三章蛋白质的生物合成【目的与要求】蛋白质合成简介：蛋白质合成的信息来自于DNA，合成的模板是mRNA第十三章蛋白质的生物合成一、遗传密码遗传密码的概念：mRNA上的核苷酸顺序与蛋白质中的氨基酸之间的对应关系称为遗传密码。mRNA上每三个连续核苷酸对应一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子，或三联体密码（tripletcodons）。三个不同的实验证明了遗传密码是mRNA上3个连续的核苷酸残基构成的，下面给出了三个证明遗传密码是三联体密码的著名实验的示意图。Nirenberg、Khorana因遗传密码的破译而与另一位科学家（霍利）分享了1968年诺贝尔生理学奖。第十三章蛋白质的生物合成遗传密码表(阅读方向为5‘→3’)密码的变偶性（1）密码的变偶性（2）密码的几乎通用性与变异性密码具有一定的防错功能mRNA是蛋白质合成的直接模板核糖体是由几十种蛋白质和几种rRNA组成的亚细胞颗粒,其中蛋白质与rRNA的重量比约为1:2。核糖体是蛋白质合成的场所。二、核糖体第十三章蛋白质的生物合成rRNA与蛋白质构成的核糖体核糖体主要存在于粗糙内质网核糖体的存在形态有三种：单核糖体、核糖体亚基和多核糖体。真核生物：游离核糖体或与内质网结合原核生物：游离核糖体或与mRNA结合成串状的多核糖体(提高翻译效率)。核糖体亚基可在10mmol/L浓度的Mg2+溶液中聚合，在0.1mmol/L浓度的Mg2+溶液中解聚。核糖体的存在形式：第十三章蛋白质的生物合成多核糖体大肠杆菌由一定数目的单个核糖体与一个mRNA分子结合而成的念珠状结构。每个核糖体可独立完成一条肽链的合成，所以在多核糖体上可以同时进行多条肽链的合成，提高了翻译的效率。第十三章蛋白质的生物合成多核糖体核糖体上的功能部位大肠杆菌中30S的亚基能单独与mRNA结合成30S核糖体-mRNA复合体，后者与tRNA可以专一性结合。50S亚基不能单独与mRNA结合，但可以非专一地与tRNA结合，50S亚基上有两个tRNA结合位点：氨酰基位点-A；肽酰基位点-P。还有一个GTP结合位点。第十三章蛋白质的生物合成P位和A位，二者紧密连接，各占一个密码子的距离。P：结合起始的氨酰-tRNA和肽酰-tRNA，A：结合新掺入的氨酰-tRNA。P位上肽酰-tRNA上的羧基与进入A位的氨酰-tRNA上的氨基形成新的肽键P位上tRNA卸下肽链成为无负载的tRNA核糖体移动一个密码子的距离，A位上的肽酰-tRNA又回到P位，A位又空，再进行下一次循环。核糖体的A部位与P部位：3’P5’A第十三章蛋白质的生物合成tRNA是将mRNA的核苷酸顺序转换成蛋白质多肽链顺序的适配器：tRNA分子上三个特定的碱基组成一个反密码子，位于反密码子环上,这是tRNA与mRNA的识别部位。在蛋白质合成中，tRNA起着运载氨基酸的作用，按照mRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺序将氨基酸转运到核糖体的特定部位。同义tRNA:一种氨基酸可以有一种以上tRNA作为运载工具。通常把携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNA称为同义tRNA.三、转运RNA的功能第十三章蛋白质的生物合成tRNA的结构与功能tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。tRNA的“接头作用”tRNA与mRNA的结合部位：反密码子3’5’ICCA-OH5’3’GGCCCG密码子与反密码子的阅读方向均为5‘3’，两者反向平行配对。第十三章蛋白质的生物合成四、蛋白质的合成机制:真核细胞中，蛋白质的合成需要：70种以上的核糖体蛋白参与；多于二十种的酶来激活氨基酸；12种或更多的辅酶和其它专一性的蛋白因子来进行肽链合成的起始、延伸、和终止；第十三章蛋白质的生物合成一百多种酶参与各类蛋白的最后修饰；还需要多于四十种的tRNA和核糖体RNA。共有300多种不同的生物大分子参与且协同地工作来合成多肽。第十三章蛋白质的生物合成三种RNA在蛋白质合成中的作用rRNA与蛋白质构成核糖核蛋白体，是蛋白质合成的场所，核糖体由大亚基和小亚基构成mRNA是蛋白质合成的直接模板tRNA是专一运送氨基酸至mRNA并于密码子配对第十三章蛋白质的生物合成蛋白质合成的五个阶段(大肠杆菌)tRNAAUG是蛋白质合成的起始密码，UAA、UAG、UGA是蛋白质合成的终止密码（一）、氨基酸的活化（一）起始密码的选择（二）在核糖体上合成多肽1、肽链合成的起始fMet－tRNA启动蛋白质的合成fMet－tRNA启动蛋白质的合成原核生物16srRNA上的富嘧啶序列与mRNA上的富嘧啶的SD序列配对使起始密码子定位于P部位起始复合物的形成（二）、肽链的延长2.1、氨酰－tRNA进入A位点2、转肽：3、移位核糖体循环（三）、蛋白质合成的终止3.蛋白质合成的抑制剂五、肽链的切割与修饰三、蛋白质肽链的修饰新生肽链的折叠蛋白质合成小结tRNA新生肽链的折叠蛋白质合成要点遗传密码的特点mRNA信息的翻译核糖体循环遗传信息的传递于与表达(四)、蛋白质合成的能量消耗每生成一个肽键消耗四个高能键：1、氨基酸的“活化”消耗二个高能键；2、氨酰-tRNA的“进位”消耗一个高能键；3、肽酰-tRNA的“移位”消耗一个高能键。合成一个100个氨基酸残基的多肽要消耗398个高能键。第十三章蛋白质的生物合成1、常用于研究蛋白质生物合成无细胞体系有哪几类？2、大肠杆菌蛋白质合成体系由哪些物质组成？各起什么作用？3、简述多肽链合成的起始、延长和终止过程。4、延长因子EF-Tu-Ts的功能是什么？Tu与Ts如何起作用？第十三章蛋白质的生物合成第十三章思考题5、原核生物和真核生物蛋白质合成的起始复合物形成有何不同6、何谓第二套密码系统？有何实验依据？7、何谓信号肽？信号肽酶切除信号肽位点有何特点？8、何谓活性肽？活性肽多数是由它的前体蛋白质酶解的产物，酶解切点有何特点？第十三章蛋白质的生物合成生物化学第十三章蛋白质的生物合成