第十二章-蛋白质的生物合成

第十二章蛋白质的生物合成•本章简介•掌握内容讲述•本章要点•本章习题•本章主要介绍了遗传密码、蛋白质合成过程及机制、翻译的加工与修饰。重点掌握遗传密码的特点、蛋白质的生物合成。第十二章蛋白质的生物合成12.1遗传密码12.2tRNA的结构与功能12.3蛋白质合成机制12.4蛋白质合成的过程12.5翻译后加工及翻译速度调控第十二章蛋白质的生物合成一、概述•遗传密码:指核苷酸三联体决定氨基酸的对应关系•密码子:为一个氨基酸编码进入蛋白质多肽链特定线性位置的三个核苷酸单位称为密码子（Coden）或三联体密码。•密码子是按5’——3’方向编码，不重叠、无标点、共有64个密码子•有终止信号：UAG、UAA、UGA有起始信号：AUG（真核中起始为Met、原核中起始为fMet,翻译中间为Met）遗传密码遗传密码Thirdletter密码子的特点：①简并性：同一种AA有两个或更多密码子的现象称为密码子的简并性；对应于同一种AA的不同密码子称为同义密码子。②变偶性（摆动性）：反密码子在与密码子配对时，第一、二碱基的配对是严格的，第三位碱基可以有一定的变动，这一现象称为变偶性。简并性与变偶性都表现在密码子的第三位碱基上。③通用性：指各种低等和高等生物，包括病毒、细菌及真核生物，基本上共用一套遗传密码。④变异性：指线粒体DNA（mtDNA）的编码方式与通常遗传密码有所不同，或某些生物的细胞基因组密码也出现一定的变异。如UGA其通用密码子为终止密码子，而在酵母菌、支原体、果蝇等中可编码Trp。⑤防错性：密码表是个故障-安全系统，是在进化中获得的最佳选择。反密码子与密码子之间的碱基配对AUCG反密码子第一位碱基密码子第三位碱基GUCUAGIUCA人线粒体中变异的密码子UGA终止信号TrpAUAIleMetAGAArg终止信号AGGArg终止信号密码子正常情况下编码线粒体DNA编码•识别特定的氨酰-tRNA合成酶，使tRNA接受正确的活化氨基酸——结合氨基酸：需要ATP供能,氨基酸结合在tRNA3’-CCA-OH位置。•反密码子：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。•在蛋白质合成过程中，tRNA起着使生长的多肽链与核糖体相结合的作用tRNA转运活化的AA至mRNA模板上氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化与转移3-氨酰-tRNAN-甲酰甲硫氨酰-tRNAtMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-Met-tRNAMetfMet-tRNAfMetN10-甲酰FH4FH4转甲酰酶氨酰-tRNA合成酶特点a、专一识别位点：专一识别所需要的AA，每种AA都有专一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。识别专一性或特定的tRNA。b、校对作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解错误活化的氨基酸。蛋白质合成机制:①tRNA的负载是特异性的，tRNA的反密码子与被翻译的mRNA密码子相互作用的特异性，氨酰化的特异性保证tRNA携带特定的氨基酸。②mRNA按5′→3′方向读取密码子，tRNA的反密码子与被翻译的mRNA密码子之间碱基配对是反向平行的，mRNA密码子的第三位碱基配对时可以摆动——减少碱基改变时造成AA的改变。密码子与反密码子的配对关系反密码子tRNA53AUC5mRNA3密码子123一、概述•基因的遗传信息在转录过程中从DNA转移到mRNA，再由mRNA将这种遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程叫做翻译。•合成体系：20种氨基酸,mRNA、tRNA、核蛋白体、酶和因子,以及无机离子、ATP、GTP合成方向：N→C端。概述•mRNA携带着DNA的遗传信息，是多肽链的合成模板•蛋白质合成时，mRNA（SD序列也称为核糖体结合位点）结合于核糖体小亚基（16SrRNA上3′末端）上，大亚基结合带氨基酸的tRNA，tRNA的反密码子与mRNA密码子配对。SD序列原核生物核糖体组成真核生物核糖体组成核糖体——翻译的场所翻译的步骤①、肽链的形成（起始、延长、终止）②、肽链的释放①原核生物多肽链的合成过程原核生物多肽链的合成分为三个阶段：肽链合成的起始、肽链的延长、肽链合成的终止。A、肽链合成的起始B、肽链的延长C、肽链合成的终止原核生物中肽链合成的起始30S亚基•mRNAIF3-IF1复合物30S•mRNA•GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1复合物70S起始复合物codonanticodonA位P位mRNA+30S亚基-IF3A位IF-353IF2GTPP位IF3IF2IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亚基IF2+IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始复合物真核生物多肽链合成的起始1、真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂；2、起始氨基酸为Met，不是fMet；3、肽链合成的起始：由40S核糖体亚基首先识别mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移动寻找AUG；4、AUG包含在Kozark序列中。肽链的延长12122323进位/结合移位进位(EF-Tu)结合因子GTPGTPN-端235´3´C-端肽键形成15´3´（EF-G）移位因子B：肽链合成的延长——进位、成肽、移位肽键形成肽基转移酶（大亚基23SrRNA，核酶）——水解酯键并形成肽键C：肽链合成的终止：RF识别终止密码子,RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA（1）释放因子RF1或RF2进入核糖体A位。（2）多肽链的释放（3）70S核糖体解离53UAG30S亚基50S亚基53UAGtRNARF②：肽链的释放1、切割2、去除信号肽3、二硫键的形成4、内含肽剪接5、化学修饰6、蛋白质的折叠肽链的翻译后加工翻译速度的调节：自学1、遗传密码2、翻译的过程与机制要点回顾1、遗传信息从亲代到子代并通过蛋白质表现生命活动,请阐述其主要过程的机制。2、名词解释：沉默突变、错义突变、移码突变、重组、转座3、阐述乳糖操纵子对原核生物基因转录的调节机制第三部分习题