- 第七章 蛋白質的生物合成

1、第七章 蛋白質的生物合成翻譯(一)名詞解釋1翻譯 2密碼子 3密碼的簡并性 4同義密碼子 5變偶假說 6移碼突變 7同功受體 8多核糖體(二)問答題1參與蛋白質生物合成體系的組分有哪些?它們具有什么功能?2遺傳密碼是如何破譯的?3遺傳密碼有什么特點?4簡述三種RNA在蛋白質生物合成中的作用。5簡述核糖體的活性中心的二位點模型及三位點模型的內容。6氨基酸在蛋白質合成過程中是怎樣被活化的?7簡述蛋白質生物合成過程。8蛋白質合成中如何保證其翻譯的正確性?9原核細胞和真核細胞在合成蛋白質的起始過程有什么區(qū)別。10蛋白質合成后的加工修飾有哪些內容?11蛋白質的高級結構是怎樣形成的? 12真核細胞與原核細

2、胞核糖體組成有什么不同?如何證明核糖體是蛋白質的合成場所?13. 已知一種突變的噬菌體蛋白是由于單個核苷酸插入引起的移碼突變的，將正常的蛋白質和突變體蛋白質用胰蛋白酶消化后，進行指紋圖分析。結果發(fā)現(xiàn)只有一個肽段的差異，測得其基酸順序如下： 正常肽段 Met-Val-Cys-Val-Arg 突變體肽段 Met-Ala-Met-Arg（1）什么核苷酸插入到什么地方導致了氨基酸順序的改變？（2）推導出編碼正常肽段和突變體肽段的核苷酸序列.提示：有關氨基酸的簡并密碼分別為Val： GUU GUC GUA GUG Arg： CGU CGC CGA CG AGA AGGCys： UGU UGC Ala：

3、GCU GCC GCA CGC14. 試列表比較核酸與蛋白質的結構。15. 試比較原核生物與真核生物的翻譯。(三)填空題1蛋白質的生物合成是以_為模板，以_為原料直接供體，以_為合成楊所。2生物界共有_個密碼子，其中_個為氨基酸編碼，起始密碼子為_；終止密碼子為_、_、_。3原核生物的起始tRNA以_表示，真核生物的起始tRNA以_表示，延伸中的甲硫氨酰tRNA以_表示。4植物細胞中蛋白質生物合成可在_、_和_三種細胞器內進行。5延長因子T由Tu和Ts兩個亞基組成，Tu為對熱_蛋白質，Ts為對熱_蛋白質。6原核生物中的釋放因子有三種，其中RF-1識別終止密碼子_、_；RF-2識別_、_；真核中

4、的釋放因子只有_一種。7氨酰-tRNA合成酶對_和相應的_有高度的選擇性。8原核細胞的起始氨基酸是_，起始氨酰-tRNA是_。9原核細胞核糖體的_亞基上的 _協(xié)助辨認起始密碼子。l0每形成一個肽鍵要消耗_個高能磷酸鍵，但在合成起始時還需多消耗_個高能磷酸鍵。11肽基轉移酶在蛋白質生物合成中的作用是催化_形成和_的水解。12肽鏈合成終止時，_進人“A”位，識別出_，同時終止因子使_的催化作用轉變?yōu)開。13原核生物的核糖體由_小亞基和_大亞基組成，真核生物核糖體由_小亞基和_大亞基組成。14. 蛋白質中可進行磷酸化修飾的氨基酸殘基主要為_、_、_。(四)選擇題1蛋白質生物合成的方向是( )。A.從

5、CN端 B.定點雙向進行 C.從N端、C端同時進行 D.從NC端2不能合成蛋白質的細胞器是( )。A.線粒體 B.葉綠體 C.高爾基體 D.核糖體3真核生物的延伸因子是( )。A.EFTu B.EF一2 C.EF-G D.EF一14真核生物的釋放因子是( )。一1 C.RF一2 D.RF一35能與tRNA反密碼子中的I堿基配對的是( )。A.A、G B.C、U C.U D.U、C、A6蛋白質合成所需能量來自( )。A.ATP B.GTP C.ATP、GTP D.GTP7tRNA的作用是( )。A.將一個氨基酸連接到另一個氨基酸上 B.把氨基酸帶到mRNA位置上C.將mRNA接到核糖體上 D.增

6、加氨基酸的有效濃度8關于核糖體的移位，敘述正確的是( )。A.空載tRNA的脫落發(fā)生在“A”位上 B.核糖體沿mRNA的35方向相對移動C.核糖體沿mRNA的53方向相對移動D.核糖體在mRNA上一次移動的距離相當于二個核苷酸的長度9在蛋白質合成中，下列哪一步不需要消耗高能磷酸鍵( )。A.肽基轉移酶形成肽鍵 B.氨酰一tRNA與核糖體的“A，位點結合C.核糖體沿mRNA移動D.fMettRNAf與mRNA的起始密碼子結合以及與大、小亞基的結合10在真核細胞中肽鏈合成的終止原因是( )。A.已達到mRNA分子的盡頭 B.具有特異的tRNA識別終止密碼子C.終止密碼子本身具有酯酶作用，可水解肽酰

7、與tRNA之是的酯鍵D.終止密碼子被終止因子(RF)所識別11蛋白質生物合成中的終止密碼是( )。12根據(jù)擺動假說，當tRNA反密碼子第1位堿基是I時，能夠識別哪幾種密碼子( )A.A B.C C.G D.T E.U13下列哪些因子是真核生物蛋白質合成的起始因子( )。A.IF1 B.IF2 C.eIF2 D.eIF4 E.elF4A14蛋白質生物合成具有下列哪些特征( )。A.氨基酸必須活化 B.需要消耗能量 C.每延長一個氨基酸必須經過進位、轉肽、移位、稅落四個步驟 D.合成肽鏈由C端向N端不斷延長 E.新生肽鏈需加工才能成為活性蛋白質15下列哪些內容屬于蛋白質合成后的加工、修飾( )。A

8、.切除內含子，連接外顯子 B.切除信號肽 C.切除N-端MetD.形成二硫鍵 E.氨的側鏈修飾16蛋白質生物合成過程中，下列哪些步驟需要消耗能量( )。A.氨基酸分子的活化 B.70S起始復合物的形成 C.氨酰tRNA進入核糖體A位 D.肽鍵形成 E.核糖體移位17原核生物的肽鏈延伸過程有下列哪些物質參與( )。A.肽基轉移酶 B.鳥苷三磷酸 C.mRNA D.甲酰甲硫氨酰-tRNA E.EF-Tu、EF-Ts、 EF-G18.Shine-Dalgarno順序(SD-順序)是指： ( )A.在mRNA分子的起始碼上游8-13個核苷酸處的順序B.在DNA分子上轉錄起始點前8-13個核苷酸處的順序

9、C.16srRNA3端富含嘧啶的互補順序 D.啟動基因的順序特征 E.以上都正確19. 在研究蛋白合成中,可利用嘌呤霉素,這是因為它： ( )A.使大小亞基解聚 B.使肽鏈提前釋放 C.抑制氨基酰-tRNA合成酶活性 D.防止多核糖體形成 E.以上都正確20. 氨基酸活化酶：( )A.活化氨基酸的氨基 B.利用GTP作為活化氨基酸的能量來源C.催化在tRNA的5磷酸與相應氨基酸間形成酯鍵D.每一種酶特異地作用于一種氨基酸及相應的tRNA E.以上都不正確(五)是非題 1DNA不僅決定遺傳性狀，而且還直接表現(xiàn)遺傳性狀。( ) 2密碼子在mRNA上的閱讀方向為5 3。( ) 3每種氨基酸都有兩種以

10、上密碼子。( ) 4一種tRNA只能識別一種密碼子。( ) 5線粒體和葉綠體的核糖體的亞基組成與原核生物類似。( ) 6大腸桿菌的核糖體的小亞基必須在大亞基存在時，才能與mRNA結合。( )7大腸桿菌的核糖體的大亞基必須在小亞存在時，才能與mRNA結合。( )8在大腸桿菌中，一種氨基酸只對應于一種氨酰-tRNA合成酶。( )9氨基酸活化時，在氨酰-tRNA合成酶的催化下，由ATP供能，消耗個高能磷酸鍵。( ) 10線粒體和葉綠體內的蛋白質生物合成起始與原核生物相同。( ) 11每種氨基酸只能有一種特定的tRNA與之對應。( ) 12AUG既可作為fMet-tRNAf和Met-tRNAi的密碼子

11、，又可作為肽鏈內部Met的密碼子。( ) 13構成密碼子和反密碼子的堿基都只是A、U、C、G。( ) 14核糖體大小亞基的結合和分離與Mg2+，的濃度有關。( )15核糖體的活性中心“A”位和“P”位都主要在大亞基上。( )16. E.coli中，DnaA與復制起始區(qū)DNA結合，決定復制的起始。( )二、參考答案(一)名詞解釋 1翻譯(translation)：以mRNA為模板，氨酰-tRNA為原料直接供體，在多種蛋白質因子和酶的參與下，在核糖體上將mRNA分子上的核苷酸順序表達為有特定氨基酸順序的蛋白質的過程。 2密碼子(codon)：mRNA中堿基順序與蛋白質中氨基酸順序的對應關系是通過密

12、碼實現(xiàn)的， mRNA中每三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，這三個相鄰的堿基稱為一個密碼子。 3密碼的簡并性(degeneracy)：個氨基酸具有兩個以上密碼子的現(xiàn)象。 4同義密碼子(synonym codon)：為同種氨基酸編碼的各個密碼子，稱為同義密碼了。 5變偶假說(wobble hypothesis)：指反密碼子的前兩個堿基(3-端)按照標準與密碼子的前兩個堿基(5-端)配對，而反密碼子中的第三個堿墓則有某種程度的變動，使其有可能與幾種不同的堿基配對。 6移碼突變(frame-shift mutation)：在mRNA中，若插入或刪去一個核苷酸，就會使讀碼發(fā)錯誤，稱為移碼，由于移碼而造成的突

13、變、稱移碼突變。 7，同功受體(isoacceptor)：轉運同一種氨基酸的幾種tRNA稱為同功受體。 8反密碼子(anticodon)：指tRNA反密碼子環(huán)中的三個核苷酸的序列，在蛋白質合成過程中通過堿基配對，識別并結合到mRNA的特殊密碼上。 9多核糖體(polysome)：mRNA同時與若干個核糖體結合形成的念珠狀結構，稱為多核糖體。(二)問答題 1A.mRNA：蛋白質合成的模板；B.tRNA：蛋白質合成的氨基酸運載工具；C.核糖體：蛋白質合成的場所；D.輔助因子：(a)起始因子-參與蛋白質合成起始復合物形成；(b)延長因子-肽鏈的延伸作用；(c)釋放因子一-終止肽鏈合成并從核糖體上釋放

14、出來。 2提示：三個突破性工作 (1)體外翻譯系統(tǒng)的建立；(2)核糖體結合技術；(3)核酸的人工合成。 3(1)密碼無標點：從起始密碼始到終止密碼止，需連續(xù)閱讀，不可中斷。增加或刪除某個核苷酸會發(fā)生移碼突變。 (2)密碼不重疊：組成一個密碼的三個核苷酸只代表一個氨基酸，只使用一次，不重疊使用。 (3)密碼的簡并性：在密碼子表中，除Met、Trp各對應一個密碼外，其余氨基酸均有兩個以上的密碼，對保持生物遺傳的穩(wěn)定性具有重要意義。 (4)變偶假說：密碼的專一性主要由頭兩位堿基決定，第三位堿基重要性不大，因此在與反密碼子的相互作用中具有一定的靈活性。 (5)通用性及例外：地球上的一切生物都使用同一套

15、遺傳密碼，但近年來已發(fā)現(xiàn)某些個別例外現(xiàn)象，如某些哺乳動物線粒體中的UGA不是終止密碼而是色氨酸密碼子。 (6)起始密碼子AUG，同時也代表Met，終止密碼子UAA、UAG、UGA使用頻率不同。 4(1)mRNA：DNA的遺傳信息通過轉錄作用傳遞給mRNA，mRNA作為蛋白質合成模板，傳遞遺傳信息，指導蛋白質合成。 (2)tRNA：蛋白質合成中氨基酸運載工具，tRNA的反密碼子與mRNA上的密碼子相互作用，使分子中的遺傳信息轉換成蛋白質的氨基酸順序是遺傳信息的轉換器。 (3)rRNA 核糖體的組分，在形成核糖體的結構和功能上起重要作用，它與核糖體中蛋白質以及其它輔助因子一起提供了翻譯過程所需的全

16、部酶活性。 5(1)二位點模型 A位：氨酰-tRNA進入并結合的部位；P位：起始氨酰-tRNA或正在延伸的肽基-tRNA結合部位，也是無載的tRNA從核糖體上離開的部位。(2)三位點模型 大腸桿菌上的70S核糖體上除A位和P位外，還存在第三個結合tRNA的位點，稱為E位，它特異地結合無負載的tRNA及無負載的tRNA最后從核糖體上離開的位點。 6催化氨基酸活化的酶稱氨酰-tRNA合成酶，形成氨酰-tRNA，反應分兩步進行： (1)活化 需Mg2+和Mn2+，由ATP供能，由合成酶催化，生成氨基酸-AMP-酶復合物。 ， (2)轉移 在合成酶催化下將氨基酸從氨基酸AMP酶復合物上轉移到相應的tR

17、NA上，形成氨酰-tRNA。 7蛋白質合成可分四個步驟，以大腸桿菌為例： (1)氨基酸的活化：游離的氨基酸必須經過活化以獲得能量才能參與蛋白質合成，由氨酰-tRNA合成酶催化，消耗1分子ATP，形成氨酰-tRNA。 (2)肽鏈合成的起始：由起始因子參與，mRNA與30S小亞基、50S大亞基及起始甲酰甲硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAt)形成70S起始復合物，整個過程需GTP水解提供能量。 (3)肽鏈的延長：起始復合物形成后肽鏈即開始延長。首先氨酰-tRNA結合到核糖體的A位，然后，由肽酰轉移酶催化與P位的起始氨基酸或肽?；纬呻逆I，tRNAf或空載tRNA仍留在P位最后核糖體沿mRNA53

18、方向移動一個密碼子距離，A位上的延長一個氨基酸單位的肽酰-tRNA轉移到P位，全部過程需延伸因子EF-Tu、EF-Ts，能量由GTP提供。 (4)肽鏈合成終止，當核糖體移至終止密碼UAA、UAG或UGA時，終止因子RF-1、RF-2識別終止密碼，并使肽酰轉移酶活性轉為水解作用，將P位肽酰-tRNA水解，釋放肽鏈，合成終止。 8提示：(1)氨基酸與tRNA的專一結合，保證了tRNA攜帶正確的氨基酸；(2)攜帶氨基酸的tRNA對mRNA的識別，mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子的相互識別，保證了遺傳信息準確無誤地轉譯；(3)起始因子及延長因子的作用，起始因子保證了只有起始氨酰-tRNA能進入

19、核糖體P位與起始密碼子結合，延伸因子的高度專一性，保證了起始tRNA攜帶的fMet不進入肽鏈內部；(4)核糖體三位點模型的E位與A位的相互影響，可以防止不正確的氨酰-tRNA進入A位，從而提高翻譯的正確性；(5)校正作用：氨酰-tRNA合成酶和tRNA的校正作用；對占據(jù)核糖體A位的氨酰-tRNA的校對；變異校對即基因內校對與基因間校對等多種校正作用可以保證翻譯的正確。 9(1)起始因子不同：原核為IF-1，IF-2，IF-2，真核起始因子達十幾種。 (2)起始氨酰-tRNA不同：原核為fMet-tRNAf，真核Met-tRNAi (3)核糖體不同：原核為70S核粒體，可分為30S和50S兩種亞

20、基，真核為80S核糖體，分40S和60S兩種亞基 10提示：(1)水解修飾；(2)肽鍵中氨基酸殘基側鏈的修飾；(3)二硫鍵的形成；(4)輔基的連接及亞基的聚合。 11提示：蛋白質的高級結構是由氨基酸的順序決定的，不同的蛋白質有不同的氨基酸順序，各自按一定的方式折疊而成該蛋白質的高級結構。折疊是在自然條件下自發(fā)進行的，在生理條件下，它是熱力學上最穩(wěn)定的形式，同時離不開環(huán)境因素對它的影響。對于具有四級結構的蛋白質，其亞基可以由一個基因編碼的相同肽鏈組成，也可以由不同肽鏈組成，不同肽鏈可以通過一條肽鏈加工剪切形成，或由幾個不同單順反子mRNA翻譯，或由多順反子mRNA翻譯合成。12原核細胞：70S核糖體由30S和50S兩個亞基組成；真核細胞：80S核糖體由40S和60S兩個亞基組成。利用放射性同位素標記法，通過核糖體的分離證明之。13. 提示：(1)在正常肽段的第一個Val的密碼GUA的G后插入了一個C ；(2) 正常肽段的核苷酸序列為：AUG GUA UGC GU CG；突變體肽段的核苷酸序列為：AUG GCU AUG CGU 。14.核酸與蛋白質的結構比較表如下：核酸（Nucleic acids）蛋白質（P