生物化學(xué)-第十一章

第十一章蛋白質(zhì)合成第一節(jié)蛋白質(zhì)合成體系二、核糖體的結(jié)構(gòu)與功能三、tRNA的結(jié)構(gòu)與功能一、mRNA的結(jié)構(gòu)與功能第二節(jié)蛋白質(zhì)合成機(jī)理一、氨基酸的活化二、大腸桿菌蛋白質(zhì)的合成三、多核糖體四、中心法則五、蛋白質(zhì)合成后加工第三節(jié)蛋白質(zhì)的定向運(yùn)輸?shù)谝还?jié)蛋白質(zhì)合成體系一、mRNA攜帶有指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)的遺傳信息1.結(jié)構(gòu)：原核細(xì)胞和真核細(xì)胞5′端都有引導(dǎo)序列，3′端有拖尾序列，引導(dǎo)序列之后是編碼序列，可直接指導(dǎo)肽鏈合成。真核細(xì)胞mRNA5′端有帽子結(jié)構(gòu)，3′端有尾巴。5′3′引導(dǎo)序列編碼序列拖尾序列肽1肽2肽3肽4原核細(xì)胞mRNAAUGACGCUGGUGCAGUAA……5′3′帽子尾巴一條肽真核細(xì)胞mRNA原核細(xì)胞mRNA的編碼序列可指導(dǎo)幾條肽鏈的合成，稱為多順反子mRNA真核細(xì)胞mRNA的編碼序列只指導(dǎo)一條肽鏈的合成，稱為單順反子mRNA2.遺傳密碼概念：mRNA編碼區(qū)核苷酸的排列順序與肽鏈中氨基酸的排列順序的對應(yīng)方式為遺傳密碼?，F(xiàn)已知，mRNA編碼區(qū)三個(gè)相鄰的核苷酸對應(yīng)一個(gè)氨基酸，即三個(gè)相鄰的核苷酸為一個(gè)遺傳密碼，也稱為三聯(lián)體密碼mRNA5′-堿基中間堿基mRNA3′-堿基UCAGU苯丙苯丙亮亮絲絲絲絲酪酪終止終止半胱半胱終止色UCAGC亮亮亮亮脯脯脯脯組組谷氨酰胺谷氨酰胺精精精精UCAGA異亮異亮異亮蛋（甲硫）蘇蘇蘇蘇天冬酰胺天冬酰胺賴賴絲絲精精UCAGG纈纈纈纈丙丙丙丙天冬天冬谷谷甘甘甘甘UCAG遺傳密碼表密碼的特點(diǎn)：（1）無間斷性。密碼閱讀方向5′-3′，密碼之間無標(biāo)點(diǎn)符號。移碼:mRNA編碼區(qū)某個(gè)核苷酸漏讀、重讀或插入、刪除一個(gè)核苷酸使該處之后的讀碼發(fā)生錯(cuò)誤的現(xiàn)象。由移碼引起的突變叫“移碼突變”。mRNA5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3′肽N—蛋———精——絲——組——亮——精——蘇——甘——……CmRNA5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3′

肽N—蛋———精——絲—蘇——酪——谷——谷酰—纈——……CC有義密碼子：編碼氨基酸的密碼子，61個(gè)無義密碼子：不編碼氨基酸的密碼子，3個(gè)，即終止密碼（UAA、UAG、UGA）。起始密碼子：甲硫氨酸的密碼“AUG”。少數(shù)生物中“GUG”也可作為起始密碼子。意義：加強(qiáng)翻譯的準(zhǔn)確性

ACU→ACCGUA→GUGCCC→CCU

蘇蘇纈纈脯脯（3）變偶性。指翻譯過程中密碼子與反密碼子堿基配對時(shí)，密碼子的第三個(gè)堿基不嚴(yán)格遵守堿基配對原則的現(xiàn)象。反密碼子（5′端堿基）密碼子（3′端堿基）ACGUIUGUCGAUCA（2）簡并性。一個(gè)氨基酸有一個(gè)以上密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并意義：保證翻譯的準(zhǔn)確性。mRNA5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3′肽N—蛋———精——絲——組——亮——精——蘇——甘——……CU-A-CG-C-GA-G-CG-U-GA-A-UG-C-UU-G-UC-C-I反密碼子mRNA5′-A-U-G-C-G-U-U-C-G-C-A-C-U-U-G-C-G-G-A-C-A-G-G-A-U-C……3′肽N—蛋———精——絲——組——亮——精——蘇——甘——……CU-A-CG-C-GA-G-CG-U-GA-A-UG-C-UU-G-UC-C-I反密碼子密碼子一般生物線粒體AGAAGGUGAAUU精氨酸精氨酸終止密碼異亮氨酸終止密碼終止密碼色氨酸起始密碼線粒體與一般生物遺傳密碼含義的區(qū)別（4）通用性。所有生物的遺傳密碼都是通用的。但是相對通用性，不是絕對通用性。即有少部分生物（如紅色面包霉）或細(xì)胞器（如線粒體）具有另外的遺傳密碼。二、核糖體1.組成與結(jié)構(gòu)16SrRNA21種蛋白質(zhì)23SrRNA5SrRNA34種蛋白質(zhì)70S18SrRNA~33種蛋白質(zhì)28SrRNA5SrRNA5.8SrRNA49種蛋白質(zhì)80S大腸桿菌核糖體真核細(xì)胞核糖體肽基轉(zhuǎn)移酶位點(diǎn)肽?；稽c(diǎn)（P位）氨?；稽c(diǎn)（A位）mRNA結(jié)合位點(diǎn)小亞基大亞基UAC氨酰-tRNA肽酰-tRNAAAC肽酰-tRNA氨酰-tRNA肽基轉(zhuǎn)移酶催化機(jī)理肽酰-tRNA2.功能位點(diǎn)三、tRNA：1.結(jié)構(gòu)與功能氨基酸臂功能：結(jié)合氨基酸T

C環(huán)與核糖體rRNA結(jié)合額外環(huán)（可變環(huán)）分類標(biāo)志反密碼子反密碼環(huán)DHU環(huán)識別氨酰tRNA合成酶的位點(diǎn)反密碼子：位于tRNA反密碼環(huán)可與mRNA的密碼子堿基配對的三個(gè)堿基稱為反密碼子A—C—G—U—G—C—mRNA決定某tRNA攜帶什么氨基酸的位點(diǎn)是？原因：tRNA的數(shù)目（30余種）大于氨基酸數(shù)3.起始tRNA概念：專一性識別起始密碼子（AUG）tRNA

真核細(xì)胞：tRNA攜帶的是甲硫氨酸（Met）

原核細(xì)胞：tRNA攜帶的是甲酰甲硫氨酸（fMet）表示：真核細(xì)胞：tRNAiMet

原核細(xì)胞：tRNAfMet特點(diǎn)：只識別起始密碼子；形成氨?！猼RNA后只結(jié)合于核糖體的P位原因：結(jié)構(gòu)與識別編碼區(qū)中間AUG的tRNA不同2.同工受體tRNA概念：結(jié)合同一種氨基酸的tRNA第二節(jié)蛋白質(zhì)合成機(jī)理一、氨基酸的活化焦磷酸酶氨酰-tRNA合成酶氨酰-tRNA合成酶的專一性：一種酶只識別一種氨基酸和相應(yīng)的tRNA總反應(yīng)：AtRNA將正確的氨基酸與tRNA結(jié)合是整個(gè)蛋白質(zhì)合成準(zhǔn)確性的關(guān)鍵,氨酰tRNA合成酶在此起著重要的作用。二、大腸桿菌蛋白質(zhì)的合成1.肽鏈合成的起始（1）起始信號：起始密碼子AUG

SD(Shine-Dalgasrno)序列：位于起始密碼上游（5′—端方向）10個(gè)核苷酸左右，可與16SrRNA3′—端的核苷酸序列互補(bǔ)mRNA5′……C-U-U-G-G-A-G-G-C-U-U-U-U-U-U-A-U-G-……3′噬菌體mRNA5′……G-G-A-U-G-G-A-G-U-G-A-A-A-C-G-A-U-G-……3′大腸桿菌mRNA5′……C-C-U-A-G-G-A-G-G-U-U-U-G-A-C-C-U-A-U-G-……3′16SRNA3′HO-A-U-U-C-C-U-C-C-A-C-U-A……5′SD序列細(xì)菌（2）起始復(fù)合體的形成UACPAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′PAmRNAAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′PAAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UACPA

起始氨酰tRNA進(jìn)入P位起始氨酰tRNA能正確的結(jié)合到核糖體P位，是由于1、固定于P位的mRNA起始密碼子AUG和反密碼子的配對，2、mRNA的SD序列（富嘌呤）與16SrRNA3/端的富嘧啶序列配對3、核糖體P位和起始氨酰tRNA之間的結(jié)合。（1）進(jìn)位

正確的氨酰-tRNA進(jìn)入A位的過程。該過程需要Tu、Ts兩個(gè)因子和GTP參與。2.延長TuTsTuGTPTuUACGTPTuGDPUACUACPiTsGTPTsTu-Ts循環(huán)GDPPAUACAUGCUGAUGAUGAUGUAA……5′3′TuUACGTPPAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UAC肽鏈延長中，氨酰tRNA進(jìn)入A位。PAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UAC（2）轉(zhuǎn)肽PAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UAC肽基轉(zhuǎn)移酶催化形成二肽移位因子GGTPGDP+Pi（3）移位PAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UACTuUACGTPPAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UACGPAAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UAC進(jìn)位轉(zhuǎn)肽移位PAAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′UACPAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′RF1PAUACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′3.終止RF1肽基轉(zhuǎn)移酶催化性質(zhì)由轉(zhuǎn)肽變?yōu)樗釻ACAUGAUGAUGAUGAUGUAA……5′3′RF1三、多核糖體是指一個(gè)mRNA分子上同時(shí)有多個(gè)核糖體在工作。以大腸桿菌為例，說明生物體怎樣保證蛋白質(zhì)翻譯的準(zhǔn)確性？1、起始密碼子2、SD序列和核糖體16S的結(jié)合3、核糖體的A位和P位。4、氨酰tRNA合成酶的專一性四、中心法則RNA轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)翻譯DNA復(fù)制RNA復(fù)制一、1、5、13、14、二、1、2、6、8、10、11、12、23、27三、1、18、29四、1、5、8六、10五、蛋白質(zhì)合成后加工1.N—端氨基酸的反應(yīng)原核：甲酰甲硫氨酸真核：甲硫氨酸甲酰甲硫氨?！募琢虬滨！?甲酸脫甲酰酶甲酰甲硫氨?！募柞＜琢虬彼?肽氨肽酶甲硫氨?！募琢虬彼?肽氨肽酶2.化學(xué)修飾磷酸化、羥基化、甲基化、乙酰化……3.結(jié)合蛋白的形成（1）糖蛋白的形成糖的種類：單糖：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、

N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰氨基半乳糖，雙糖，寡糖結(jié)合形式：N-糖苷鍵（天冬酰胺殘基）O-糖苷鍵（絲氨酸或蘇氨酸殘基）（2）其它結(jié)合蛋白的形成4.形成特有的空間結(jié)構(gòu)形成亞基的空間結(jié)構(gòu)以及亞基之間排列的信息存在于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中，但是需要一類蛋白質(zhì)因子——分子伴侶分子伴侶一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)的非特定性：一定的一級結(jié)構(gòu)可以有幾種空間結(jié)構(gòu)。構(gòu)象?。河煞钦?gòu)象蛋白質(zhì)引起的疾病。如瘋牛病。5.肽鏈剪輯肽鏈中也有內(nèi)含子，需經(jīng)過剪接才能成熟。成熟肽鏈外顯子外顯子外顯子內(nèi)含子內(nèi)含子第三節(jié)蛋白質(zhì)的定向運(yùn)輸一、導(dǎo)肽類對于向細(xì)胞核、線粒體、葉綠體等細(xì)胞器運(yùn)輸?shù)牡鞍踪|(zhì)，他們的肽鏈中都有一段或幾段叫“導(dǎo)肽”的肽段，通過這些導(dǎo)肽，可以將蛋白質(zhì)定向運(yùn)輸。二、信號肽類對于向溶酶體、脂膜和細(xì)胞外運(yùn)輸?shù)牡鞍踪|(zhì)，它們N—端有一段有信號作用的肽段，叫“信號肽”，它的作用是將肽鏈引導(dǎo)進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。然后蛋白質(zhì)運(yùn)至高爾基器，在高爾基器中進(jìn)行定向分揀，接著定向運(yùn)輸。細(xì)胞外溶酶體質(zhì)膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽運(yùn)輸泡高爾基器