生物化学蛋白质的生物合成分析

合集下载

蛋白质合成与折叠生物化学的重要过程

蛋白质合成与折叠生物化学的重要过程

蛋白质合成与折叠生物化学的重要过程蛋白质是生命的基本组成部分,参与了细胞信号传导、酶催化、结构支持等各种生物学过程。

而蛋白质的合成与折叠则是生物化学中非常重要的过程。

1.蛋白质的合成过程蛋白质的合成主要发生在细胞内,被称为蛋白质合成或翻译。

这个过程由三个主要的步骤组成:转录、剪接和翻译。

转录是将DNA转换成RNA的过程。

DNA中含有蛋白质编码基因,其中的信息需要通过转录转化为编码蛋白质的mRNA分子。

在转录过程中,DNA的两条链中的一个链被酶解开,然后通过RNA聚合酶与RNA核苷酸结合,合成mRNA分子。

剪接是指在mRNA的合成过程中,将非编码区域(内含子)与编码区域(外显子)分离。

这个过程由剪接酶在转录过程中完成,通过剪接能够获得只包含外显子的mRNA分子。

翻译是通过mRNA的信息将氨基酸按照特定的顺序连接在一起,形成多肽链的过程。

这个过程发生在细胞质中的核糖体中,其中核糖体通过识别mRNA上的密码子(三个核苷酸组成的序列)来确定应该连接的氨基酸。

2.蛋白质的折叠过程蛋白质的折叠是指多肽链经过翻译后,通过一系列的内部和外部相互作用,使其形成三维结构的过程。

蛋白质的功能很大程度上取决于它们的折叠状态。

蛋白质的折叠过程是一个复杂而迅速的过程,受到多种因素的调控。

内部作用包括氢键的形成、范德华力的作用、疏水效应和静电相互作用等。

而外部作用包括伴侣蛋白的辅助帮助和分子伴侣的参与等。

蛋白质的折叠过程是高度动态的,可能在短时间内出现错误的折叠。

这些错误折叠的蛋白质被称为未折叠蛋白质,会导致细胞的毒性和蛋白质聚集的疾病,如阿尔茨海默病和帕金森病等。

3.蛋白质折叠疾病的意义和研究进展蛋白质折叠疾病是由蛋白质的错误折叠和异常聚集引起的疾病。

这类疾病的发生与细胞的折叠机制和蛋白质的质量控制系统有关。

近年来,科学家们在研究蛋白质折叠疾病方面取得了重要的进展。

他们通过了解蛋白质折叠的基本机制,发现了一些潜在治疗策略。

生物化学-生化知识点_第十一章 蛋白质的生物合成

生物化学-生化知识点_第十一章  蛋白质的生物合成

第十一章蛋白质的生物合成11-1 遗传密码(下册 P504,37章)蛋白质是生物主要的功能分子,它参与所有的生命活动过程,并起着主导作用。

蛋白质的合成由核酸所控制,决定蛋白质结构的遗传信息编码在核酸分子中。

遗传密码:编码氨基酸的核苷酸序列,通常指核苷酸三联体决定氨基酸的对应关系。

一一一三联密码:核酸分子中只有四种碱基,要为蛋白质分子20种氨基酸编码。

三个碱基编码64个,又称三联密码。

密码子:mRNA上有三个相邻核苷酸组成一个密码子,代表某种氨基酸、肽链合成的起始或终止信号。

蛋白质翻译:在RNA控制下根据核酸链上每3个核苷酸决定一种氨基酸的规则,合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质过程。

全部64个密码子破译后,编写出的遗传密码字典。

见P511 表37-5。

一一一遗传密码的基本特性一1一密码的基本单位遗传密码按5‘→3‘方向编码,为不重叠、无标点的三联体密码子。

起始密码子兼Met:AUG。

终止密码子:UAA、UAG和UGA。

其余61个密码子对应20种氨基酸。

一2一密码的简并性同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象称为密码的简并性。

同一种氨基酸不同密码子称为同义密码子,氨基酸密码子的简并见P512表37-6。

简并可以减少有害突变,对物种稳定有一定作用。

一3一密码的变偶性(摆动性)编码同一个氨基酸的密码子前两位碱基都相同,第三位碱基不同,为变偶性。

即密码简并性往往表现在密码子第三位碱基上,如Gly的密码子为GGU、GGC、和GGA。

一4一密码的通用性和变异性通用性: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。

变异性:已知线粒体DNA(mtDNA),还有原核生物支原体等少数生物基因密码有一定变异。

一5一密码的防错系统密码的编排方式使得密码子中一个碱基被置换,其结果常常是编码相同的氨基酸或是为物理化学性质接近的氨基酸取代。

11-2 蛋白质合成及转运下册 P5171、氨基酸是怎样被选择及掺入到多肽链当中去的。

生物化学第十一章 蛋白质的生物合成(共65张PPT)全

生物化学第十一章 蛋白质的生物合成(共65张PPT)全

原核、真核生物各种起始因子的生物功能
起始因子
生物功能
IF-1
占 据 A 位 防 止 结 合 其 他 tRN A
原核
生物
EIF-2
促进起始tRNA与小亚基结合
EIF-3
促 进 大 小 亚 基 分 离 , 提 高 P位 对 结 合 起 始 tRNA 敏 感 性
eIF-2
促进起始tRNA与小亚基结合
eIF-2B,eIF-3
eEF-1-A
EF-Ts 再生EF-Tu
eEF-1-B
EFG
有转位酶活性,促进mRNA肽酰-tRNA由A位前移到P位, 促进卸载tRNA释放
eEF-2
(一)进位(P607 609)
又称注册(registration)
指根据mRNA下一组遗传密 三
码指导,使相应氨基酰-tRNA进 元
入核蛋白体A位。
第一节 蛋白质合成体系
一、翻译模板mRNA及遗传密码
二、核蛋白体是多肽链合成的装置 三、tRNA与氨基酸的活化
P602
一、翻译模板mRNA及遗传密码
(一) mRNA是遗传信息的携带者
1.顺反子(cistron):将编码一个多肽的遗传单位称为顺反
子。
2. 开放阅读框架(open reading frame, ORF):从mRNA 5 端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列。
mRNA 的结构
原核生物的多顺反子
5 PPP
ORF
ORF
真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
3
ORF
蛋白质
3
蛋白质
非编码序列
核蛋白体结合位点
编码序列
起始密码子

大学生物化学课件蛋白质的生物合成

大学生物化学课件蛋白质的生物合成
是细胞中一类保守蛋白质,可识别肽链的非天 然构象,促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。
核糖体结合的分子伴侣
非核糖体结合性分子伴侣— 热休克蛋白 伴侣蛋白
(1)热休克蛋白(heat shock protein, HSP ):
属于应激反应性蛋白,高温应激可诱导该蛋白 合成增加。
在大肠杆菌中包括HSP70, HSP40和GrpE三族
Peptidyl site (P Site)
E位
Aminoacyl site (A Site)
mRNA
肽链合成需要酶类和蛋白质因子
• 蛋白质因子: • (1)起始因子 • 原核生物 IF; 真核生物 eIF • (2)延长因子 • 原核生物 EF; 真核生物 eEF • (3)释放因子 • 原核生物 RF; 真核生物 eRF
第二节 蛋白质生物合成的过程
翻译过程从阅读框架的5’-AUG开始,按mRNA 模板三联体密码的顺序延长肽链,直至终止密码 出现。
整个翻译过程可分为三个阶段:
起始(initiation)
延长(elongation)
终止(termination)
一、肽键合成的起始(Initiation)
多肽链合成后需要逐步折叠成天然空间构象才成为有 功能的蛋白质。
时间: 新生肽链N端在核蛋白体上一出现,肽链的折叠
即开始,折叠在肽链合成中、合成后完成。
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完 成,而需要其他酶、蛋白质辅助 :

分子伴侣

蛋白二硫键异构酶

肽-脯氨酰顺反异构酶
1.分子伴侣*(molecular chaperon)
需要:
转位酶(原核生物中是EFG,真核生物中是eEF-2), GTP 结果:

【生物化学】蛋白质的生物合成

【生物化学】蛋白质的生物合成

嘌 呤 霉 素
酯键
(3)转位(translocation)
•转位酶 (translocase): •原核:延长因子G(EF-G),真核:EF-2 • GTP
可结合并水解1分子GTP,促进核 蛋白体向mRNA的3’侧移动
进 位
成肽 转 位
合成
3、肽链终止阶段:
核蛋白体沿mRNA链滑动,不断使多 肽链延长,直到终止信号进入受位。
四、蛋白质生物合成的干扰和抑制
1、抗生素(antibiotics)
名称
作用机制
四环素类 氯霉素类 链霉素类 嘌呤霉素
抑制氨酰-tRNA与原核生物核糖体结合,抑制细菌 蛋白质合成
结合原核生物核糖体大亚基,阻断翻译延长过。高 浓度时,对真核生物线粒体内的蛋白质合成也有阻 断作用 结合原核生物核糖体小亚基,改变其构象,引起读 码错误
,IF)
有抗病毒作
用的蛋白质
1、诱导一种蛋白激酶,使eIF2磷酸 化,从而抑制病毒蛋白质的生物合 成。
2、诱导生成一种寡核苷酸(2’5’A),活化核酸内切酶RNaseL, 可降解病毒RNA。
谢 谢!
(1)识别:释放因子(RF)识别终 止密码,进入核蛋白体的受位。
(2)水解:RF使转肽酶变为水解酶, 多肽链与tRNA之间的酯键被水解, 多肽链释放。
(3)解离:通过水解GTP,使核蛋 白体与mRNA分离,tRNA、RF脱落, 核蛋白体解离为大、小亚基。
进位
肽链的形成 移位
蛋白质 合成过程
肽链合成终止
结构与Tyr-tRNAtyr相似,阻止肽链正常合成
放线菌酮 抑制核糖体转肽酶。且只对真核生物有特异性作用
2、干扰蛋白质生物合成的生物活性物质
名称

(生物化学)蛋白质合成

(生物化学)蛋白质合成
活化氨基酸作用
活化后的氨基酸具有更高的反应活性,能够更容易地与tRNA结合, 进而参与蛋白质的合成。
tRNA在氨基酸转运中作用
1 2
tRNA结构特点
tRNA具有三叶草形二级结构和倒L形三级结构, 其3'端CCA序列是氨基酸的结合部位。
tRNA与氨基酸结合
在氨酰-tRNA合成酶的催化下,活化氨基酸与 tRNA的3'端CCA序列结合,形成氨酰-tRNA。
翻译异常
翻译过程中tRNA的错误识别或核糖体的异常导致氨基酸的错误 加入,产生异常蛋白质。
相关疾病举例及临床表现
囊性纤维化
由于基因突变导致CFTR蛋白质合成异常, 使得氯离子通道功能障碍,临床表现为肺部 感染、胰腺功能不全等。
苯丙酮尿症
由于基因突变导致苯丙氨酸羟化酶合成异常,使得 苯丙氨酸代谢障碍,临床表现为智力低下、癫痫等 。
microRNA调控
microRNA是一类小非编码RNA,通过与靶mRNA结合,抑制其翻 译或促进其降解,从而调控基因表达。翻译平调控策略翻译起始调控
通过调控翻译起始复合物的形成和活性,控制蛋 白质合成的起始速率。
翻译延伸调控
通过影响翻译延伸过程中氨酰-tRNA的合成和转 运,调控蛋白质合成的速度和效率。
细胞治疗
通过移植正常的细胞来替代病变细胞,从而 恢复正常的蛋白质合成功能。
THANKS
感谢观看
(生物化学)蛋白质合 成
目录
• 蛋白质合成概述 • 氨基酸活化与转运 • 核糖体循环与多肽链延伸 • 翻译后修饰与蛋白质折叠
目录
• 蛋白质合成调控机制 • 蛋白质合成异常与疾病关系
01
蛋白质合成概述
蛋白质合成定义与意义

蛋白质生物化学研究蛋白质的合成和功能

蛋白质生物化学研究蛋白质的合成和功能

tRNA识别与结合
特定的tRNA通过其反密码子与mRNA上的密码 子相互识别并结合。
核糖体组装
多个tRNA与核糖体结合,形成翻译起始复合物 。
肽链合成
核糖体催化氨基酸之间的肽键形成,合成肽链。
翻译后修饰与折叠过程
翻译后修饰
新合成的蛋白质可能需要进行磷酸化 、糖基化等修饰,以形成成熟的蛋白 质。
蛋白质折叠
基团。
氨基酸的结构特点包括手性碳 原子、等电点和两性解离等。
肽键连接与空间构象
肽键是连接氨基酸之间的主要化学键 ,由氨基和羧基缩合而成。
一级结构指氨基酸的排列顺序,二级 结构指局部的空间构象,三级结构指 整条肽链的空间构象,四级结构指多 个蛋白质亚基的组合方式。
蛋白质的空间构象包括一级、二级、 三级和四级结构。
02
蛋白质结构与功能关 系的解析
蛋白质的结构决定其功能,但目前对 于蛋白质结构与功能关系的理解仍有 限,需要加强结构生物学和生物信息 学等多学科交叉研究。
03
蛋白质相互作用网络 的解析
蛋白质在细胞内往往通过相互作用形 成复杂的网络来发挥功能,目前对蛋 白质相互作用网络的解析仍处于初级 阶段,需要发展新的技术和方法。
转录因子
转录因子通过与DNA结合,调控基因的表达,进而影响信 号通路的传导。识别特定的转录因子及其靶基因有助于揭 示信号通路的调控机制。
接头蛋白
接头蛋白在信号传导通路中起到桥梁作用,连接上游信号 分子和下游效应器。研究接头蛋白的结构和功能有助于深 入理解信号通路的传导过程。
细胞周期调控相关蛋白间联系
疾病特异性蛋白质互作网络的构建与分析
针对特定疾病,构建疾病特异性的蛋白质互作网络并分析 其特点,有助于发现疾病的关键调控因子和治疗靶点。这 种方法可以为疾病的个性化治疗和精准医学提供有力支持 。

蛋白质合成与折叠的生物化学机制

蛋白质合成与折叠的生物化学机制

蛋白质合成与折叠的生物化学机制蛋白质是生物体中的基本组成部分,扮演着各种生物学功能的关键角色。

为了正常运作,蛋白质必须在细胞内合成并正确地折叠成特定的三维结构。

蛋白质的合成和折叠是一个复杂而精确的过程,涉及一系列生物化学机制的调控。

本文将重点探讨蛋白质合成和折叠的生物化学机制。

一、蛋白质的合成蛋白质的合成是通过从mRNA到氨基酸序列的转换来实现的。

这一过程称为翻译,发生在细胞质中的核糖体内。

翻译过程包括以下几个步骤:1. 转录和剪接:在细胞核中,DNA被转录成mRNA分子。

然而,mRNA并不是直接翻译成蛋白质序列,而是在转录后需要经历剪接过程。

在剪接过程中,mRNA的非编码区域(内含子)被剪掉,而编码区域(外显子)则被保留下来。

2. 起始子识别和翻译起始:在细胞质中,翻译的起始子会识别mRNA分子上的起始密码子,而此时初始化的tRNA(转运RNA)则与起始密码子配对。

这个过程需要辅助因子的帮助。

3. 多肽链延伸:在初始化的tRNA配对起始密码子后,其他tRNA 会逐个配对到mRNA上的密码子,以此进行多肽链的延伸。

每一个tRNA都会携带一个特定的氨基酸,通过互补配对,保证多肽链按照正确的顺序继续生长。

4. 终止子识别和翻译终止:当翻译遇到mRNA上的终止密码子时,终止子会被识别并且没有相应的tRNA与之配对。

这会导致多肽链的停止生长,而这个时候释放因子会介入,促使多肽链从核糖体上释放。

二、蛋白质的折叠在蛋白质的合成过程中,多肽链被合成出来后,并不是立即形成具有功能的蛋白质。

相反,它需要经历一个折叠的过程,以形成特定的三维结构。

蛋白质折叠是一个复杂而精确的过程,它受到多种因素的调控。

1. 主要折叠势能面:蛋白质的折叠过程是由势能面引导的。

蛋白质的本质是将氨基酸通过共价键连接成多肽链,而这些共价键的旋转和转动会受到物理限制。

导致氨基酸链条在折叠过程中只能处于特定的构象中,从而影响蛋白质的最终结构。

2. 非共价相互作用:蛋白质折叠过程中的非共价相互作用起着关键的作用。

生物化学第十二章-蛋白质的生物合成

生物化学第十二章-蛋白质的生物合成

第十二章蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成体系:生物体内的各种蛋白质都是生物体利用约20种氨基酸为原料自行合成的。

蛋白质的生物合成过程,就是将DNA传递给mRNA的遗传信息,再具体的解译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程,这一过程被称为翻译(translation)。

参与蛋白质生物合成的各种因素构成了蛋白质合成体系,该体系包括:1.mRNA:作为指导蛋白质生物合成的模板。

mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体,代表一个氨基酸的信息,此三联体就称为密码。

共有64种不同的密码。

遗传密码具有以下特点:①连续性;②简并性;③通用性;④方向性;⑤摆动性;⑥起始密码:AUG;终止密码:UAA、UAG、UGA。

2.tRNA:在氨基酸tRNA合成酶催化下,特定的tRNA可与相应的氨基酸结合,生成氨基酰tRNA,从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成。

tRNA反密码环中部的三个核苷酸构成三联体,可以识别mRNA上相应的密码,此三联体就称为反密码。

反密码对密码的识别,通常也是根据碱基互补原则,即A—U,G—C配对。

但反密码的第一个核苷酸与第三核苷酸之间的配对,并不严格遵循碱基互补原则,这种配对称为不稳定配对。

能够识别mRNA中5′端起动密码AUG的tRNA称为起动tRNA。

在原核生物中,起动tRNA是tRNAfmet;而在真核生物中,起动tRNA是tRNAmet。

3.rRNA和核蛋白体:原核生物中的核蛋白体大小为70S,可分为30S小亚基和50S大亚基。

真核生物中的核蛋白体大小为80S,也分为40S小亚基和60S大亚基。

核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能:⑴小亚基:可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。

⑵大亚基:①具有两个不同的tRNA结合点。

A位——受位或氨酰基位,可与新进入的氨基酰tRNA 结合;P位——给位或肽酰基位,可与延伸中的肽酰基tRNA结合。

②具有转肽酶活性。

在蛋白质生物合成过程中,常常由若干核蛋白体结合在同一mRNA分子上,同时进行翻译。

生物化学中的蛋白质合成与结构解析

生物化学中的蛋白质合成与结构解析

生物化学中的蛋白质合成与结构解析蛋白质是生命体中重要的生物大分子之一,它在细胞中扮演着不可或缺的角色。

它不仅是构成细胞的基本结构成分,而且还能够调节细胞生理功能以及参与体内多种代谢反应。

蛋白质的合成过程可以细分为三个步骤:转录、转运和翻译。

其中,转录是指将DNA序列转录成mRNA序列的过程,转运是指将mRNA运输到核外的过程,而翻译是指将mRNA序列翻译成蛋白质的过程。

在翻译过程中,蛋白质的合成取决于一系列生物分子的作用,包括蛋白质合成酶、转录因子、核糖体等。

首先,ncRNA和rRNA在核糖体中形成初始复合物,此时tRNA结合位点已经完全暴露。

接下来,小亚基在复合物中结合到tRNA贮藏库。

当tRNA 解码核心与mRNA结合后,大亚基就会结合进来,核糖体就会形成闭合的高能过渡态,从而使GTP水解。

最终,tRNA释放出它们携带的氨基酸,生成的新肽链就会与小亚基分离,核糖体再次开始依次解码给出的氨基酸,反复上述过程,最终合成出完整的多肽链。

除了蛋白质的合成,蛋白质的结构解析对于研究蛋白质的功能也具有重要意义。

蛋白质结构可以分为四个层次:一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。

一级结构是指蛋白质的氨基酸序列,也是蛋白质分子的基本组成单元。

二级结构是指由氢键形成的螺旋和折叠形态,如α-螺旋、β-折叠和β-转角等。

三级结构是指多个二级结构的相互组合,通过积累的天然选择进化而形成。

而四级结构是指蛋白质分子中不同多肽链之间的相互组合形成一种完整的功能性单元的结构。

研究蛋白质结构解析的手段主要有三种:X射线晶体学、核磁共振以及电镜。

其中,X射线晶体学是应用最多的手段,其优势在于大多数蛋白质都可以通过此方法解析结构。

该技术是通过蛋白质分子的结晶、弥散X射线,测量X射线的衍射数据并建立晶体结构模型来研究蛋白质结构的。

综上所述,蛋白质是生命体中重要的生物大分子之一,其合成和结构解析对于研究生命过程和疾病的发生具有重要意义。

东北师范大学生物化学第十三章蛋白质的生物合成

东北师范大学生物化学第十三章蛋白质的生物合成
第十三章 蛋白质的生物合成
遗传信息的传递
一 蛋白质的合成体系
蛋白质合成的原料是氨基酸,其合成过程非常复杂。
真核生物细胞合成蛋白质需要70多种核糖体蛋白,20 多种 活化氨基酸的酶,10多种辅酶和其他蛋白质因子参加,同时 还要100多种附加的酶类参与蛋白质合成后的修饰、40种 tRNA、4种rRNA,总计300多种不同的大分子参与多肽的 合成。
反密码子
氨酰tRNA合成酶
该酶具有很高的专一性 不仅对其活化的氨基酸专一,而且对 一定的tRNA专一(第二套遗传密码) 校正作用: 水解非正确组合的氨基酸和tRNA之间的共价连 接,对于翻译的正确性是十分重要的
(二)蛋白质的生物合成过程(原核生物) 1 肽链合成的起始
2 肽链的延伸
3 肽链的终止和释放
密码子与反密码子结合时具有一定摆动性
摆动性(变偶性)
密码子的第三位碱基配对不严 格 摆动性的存在合理的解释了密 码子的兼并性,基因突变的危 害降到最低
U A G U C A U C
G
I
3 氨酰tRNA合成酶结合位点
4 核糖体识别位点
二 蛋白质生物合成的分子机制
(一)氨基酸的活化
氨酰tRNA合成酶 消耗2摩尔的ATP 氨基酸的活化是羧基端的活化
白喉毒素: 真核细胞蛋白质合 成的抑制剂
抑制EF2的活性
青霉素
青霉素是本世纪20年代未的一项划时代的科学发现 1928年,英国的细菌学家亚历山大· 弗莱明(英国圣 玛丽学院)发现,发表在1929年英国皇家《实验病 理季刊》 1938年,英国牛津大学病理学家弗洛里和德国生物化 学家钱恩从期刊的资料中找到了有关青霉素的文献 1940年,分离纯化成功青霉素进入临床试验阶段

蛋白质的生物合成与修饰

蛋白质的生物合成与修饰
述 • 氨基酸的活化与转运 • 肽链的合成与延伸 • 蛋白质的翻译后修饰 • 蛋白质生物合成的调控机制 • 蛋白质生物合成的应用与展望
01
蛋白质生物合成概述
蛋白质生物合成的重要性
维持生命活动
蛋白质是生物体结构和功能的基 础,参与细胞代谢、信号传导、 免疫应答等生命活动。
肽键的形成
通过转肽反应,新加载的氨基酸与前一个氨基酸形成肽键,使肽链不 断延伸。
肽链合成的终止和释放
终止阶段
当遇到终止密码子时,释放因子识别并与之结合,导致肽链合成 的终止。
肽链的释放
在释放因子的作用下,完成合成的肽链从核糖体上释放出来。
后续修饰
释放后的肽链可能还需要经过一系列的修饰和加工,如剪切、折叠、 磷酸化等,才能成为具有生物活性的蛋白质。
合形成活化形式的过程。
活化反应的机制
02
氨基酸活化通常涉及与ATP等核苷酸的反应,形成氨酰-AMP等
中间产物,再进一步与特定tRNA结合。
活化反应的意义
03
活化后的氨基酸才能被用于蛋白质的生物合成,保证合成过程
的顺利进行。
tRNA的转运机制
tRNA的结构与功能
tRNA是一种小分子RNA,具有特定的三叶草结构,能够识别并 携带特定的氨基酸。
合成生物学
利用合成生物学技术设计和构建人工生物系统,实现高效、 可持续的蛋白质生产。
01
精准医疗
基于蛋白质生物合成的精准医疗将实现 个性化诊断和治疗,提高医疗效果。
02
03
伦理与法规
随着蛋白质生物合成技术的不断发展, 相关伦理和法规问题也日益凸显,需 要加强监管和公众科普教育。
THANKS
感谢观看
修饰

生物化学蛋白质的生物合成

生物化学蛋白质的生物合成

的作用
伴侣素的主要作用—— 为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然 空间构象的微环境。
伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程
(二)蛋白二硫键异构酶 (protein disulfide isomerase, PDI) 在内质网腔活性很高,可在较大区 段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正 确二硫键连接,最终使蛋白质形成热力 学最稳定的天然构象。
第一步:活化反应 氨基酸 +ATP+E → 氨基酰-AMP-E + PPi
第二步:转移反应
氨基酰-AMP-E + tRNA

氨基酰-tRNA + AMP + E
氨基酰-tRNA的表示方法
Ala-tRNAAla
Ser-tRNASer Met-tRNAMet 起始肽链合成的氨基酰-tRNA
真核生物: Met-tRNAiMet
每增加一个氨基酸就按 进位→成肽→转 位 这三步不断重复,直到肽链增长到必要的长 度。
移位反应过程
核糖体循环的反应过程
进 位
转肽 移 位
三、蛋白质多肽链合成的终止和释放
蛋白质多肽链合成的终止过程
• 核糖体沿mRNA链滑动,不断使多肽链延长,
直到终止信号进入A位。
识别:RF识别终止密码,进入核糖体的A位。 水解:RF使转肽酶变为酯酶,多肽链与tRNA之间的 酯 键被水解,多肽链释放。 脱离:模板mRNA、RF以及空载tRNA与核糖体脱离 ,
四、蛋白质合成所需的能量
原核生物
氨基酸活化:2个~P
起始: 延长: 1个 2个 GTP GTP
ATP
终止:
1个
GTP
结论:每合成一个肽键至少消耗4个~P。
蛋白质生物合成的特点

12 生物化学习题与解析--蛋白质的生物合成

12 生物化学习题与解析--蛋白质的生物合成

蛋白质的生物合成一、选择题(一) A 型题1 .蛋白质生物合成A .从 mRNA 的 3 ' 端向 5 ' 端进行B .由 N 端向C 端进行C .由 C 端向 N 端进行D .由 28S-tRNA 指导E .由 5S-rRNA 指导2 .蛋白质生物合成的延长阶段不需要A .转肽酶B . GTPC . EF-Tu 、 EF-Ts 、 EFGD . mRNAE . fMet-tRNA fMet3 .有关蛋白质合成的叙述正确的是A .真核生物先靠 S-D 序列使 mRNA 结合核糖体B .真核生物帽子结合蛋白复合物( eIF -4F 复合物)在起始过程中发挥作用C . IF 比 eIF 种类多D .原核生物和真核生物使用不同的起始密码E .原核生物有 TATAAT 作为起始序列,真核生物则是 TATA4 .关于氨基酸密码子的描述错误的是A .密码子有种属特异性,所以不同生物合成不同的蛋白质B .密码子阅读有方向性,从 5 ' 端向 3 ' 端进行C .一种氨基酸可有一组以上的密码子D .一组密码子只代表一种氨基酸E .密码子第 3 位( 3 ' 端)碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面重要性较小5 .遗传密码的简并性是A .蛋氨酸密码可作起始密码B .一个密码子可编码多种氨基酸C .多个密码子可编码同一种氨基酸D .密码子与反密码子之间不严格配对E .所有生物可使用同一套密码6 .遗传密码的摆动性正确含义是A .一个密码子可以代表不同的氨基酸B .密码子与反密码子可以任意配对C .一种反密码子能与第三位碱基不同的几种密码子配对D .指核糖体沿着 mRNA 从 5 ' 端向 3 ' 端移动E .热运动所导致的 DNA 双螺旋局部变性7 .一个 tRNA 的反密码子为 5 '- IGC-3 ' ,它可识别的密码是A . GCAB . GCGC . CCGD . ACGE . UCG8 .信号肽识别颗粒( signal recognition particles , SRP )可识别A . RNA 聚合酶B . DNA 聚合酶C .核小体D .分泌蛋白的 N 端序列E .多聚腺苷酸9 .下列关于多聚核糖体( polysome )叙述正确的是A .是一种多顺反子B .是 mRNA 的前体C .是 mRNA 与核糖体小亚基的聚合体D .是核糖体大、小亚基的聚合体E .是一组核糖体与一个 mRNA 不同区段的结合物10 .关于蛋白质生物合成的描述哪一项是错误的A .氨基酸必须活化成活性氨基酸B .氨基酸的羧基被活化C . 20 种编码氨基酸各自有相应的密码D .活化的氨基酸靠相应的 tRNA 搬运到核糖体E . tRNA 的反密码子与 mRNA 上的密码子严格按碱基配对原则结合11 .核糖体结合位点( ribosomal binding site , RBS )A .也称 Pribnow 盒B .在原核生物 mRNA 上C .真核生物转录起点D .由 Meselson-stahl 首先发现E .在 tRNA 分子上12 .翻译延长的进位A .指翻译起始复合物的生成B .肽酰 -tRNA 进入 P 位C .由延长因子 EFG 带领,不需消耗能量D .是下一位氨基酸的氨基酰 -tRNA 进入核糖体的 A 位E .多肽链离开核糖体13 .翻译延长需要A .氨基酰 -tRNA 转移酶B .磷酸化酶C .氨基酸合成酶D .肽链聚合酶E .转肽酶14 .蛋白质生物合成中多肽链的氨基酸排列顺序取决于A .相应 tRNA 的专一性B .相应氨基酰 -tRNA 合成酶的专一性C .相应 tRNA 上的反密码D .相应 mRNA 中核苷酸排列顺序E .相应 rRNA 的专一性15 .肽链合成终止的原因是A .翻译到达 mRNA 的尽头B .特异的 tRNA 识别终止密码C .释放因子能识别终止密码子并进入 A 位D .终止密码子本身具有酯酶功能,可水解肽酰基与 tRNA 之间的酯键E .终止密码子部位有较大阻力,核糖体无法沿 mRNA 移动16 .蛋白质合成终止时,使多肽链从核糖体上释出的因素是A .终止密码子B .转肽酶的酯酶活性C .释放因子D .核糖体解聚E .延长因子17 .蛋白质合成中,有关肽链延长叙述正确的是A .核糖体向 mRNA5 ' 端移动三个核苷酸距离B .肽酰 -tRNA 转位到核糖体的 A 位C . GTP 水解成 GDP 和 H 3 PO 4 以提供能量D .空载的 tRNA 从 P 位进入 A 位E . ATP 直接供能18 .多聚核糖体中每一核糖体A .从 mRNA 的 3 ' 端向 5 ' 端前进B .可合成多条多肽链C .可合成一条多肽链D .呈解离状态E .可被放线菌酮抑制19 .氨基酸通过下列哪种化学键与 tRNA 结合A .糖苷键B .酯键C .酰胺键D .磷酸酯键E .氢键20 .信号肽的作用是A .保护 N- 端的蛋氨酸残基B .引导分泌性蛋白进入内质网腔C .保护蛋白质不被水解D .维护蛋白质的空间构象E .传递蛋白质之间的信息21 .下列那一项是翻译后加工A .加 5 ' 端帽子结构B .加 3 ' 端 poly ( A )尾C .酶的激活D .酶的变构E .氨基酸残基的糖基化22 .干扰素抑制蛋白质生物合成是因为A .活化蛋白激酶,而使 eIF-2 磷酸化B .抑制肽链延长因子C .阻碍氨基酰 -tRNA 与小亚基结合D .抑制转肽酶E .使核糖体 60S 亚基失活23 .下列哪一种物质抑制氨基酰 -tRNA 与小亚基结合A .土霉素B .氯霉素C .红霉素D .链霉素E .林可霉素24 .哺乳动物细胞中蛋白质生物合成的主要部位在A .细胞核B .线粒体C .核糖体D .高尔基复合体E .核仁25 .靶向输送到细胞核的蛋白多肽链含有特异信号序列,下列叙述错误的是A .多肽链进细胞核定位后不被切除B .位于 N 末端C .不同多肽链的特异信号序列无共同性C .富含赖、精及脯氨酸 E .也称为核定位序列26 .下列哪种物质直接抑制真核生物核糖体转肽酶A .放线菌酮B .四环素C .土霉素D .链霉素和卡那霉素E .利福平27 .氯霉素可抑制原核生物的蛋白质合成,其原因是A .特异性的抑制肽链延长因子( EFT )的活性B .与核糖体的大亚基结合,抑制转肽酶的活性,而阻断翻译延长过程C .活化一种蛋白激酶,从而影响起始因子( IF )磷酸化D .间接活化一种核酸内切酶使 mRNA 降解E .阻碍氨基酰 -tRNA 与核糖体小亚基结合28 .白喉毒素的作用是A .抑制信号肽酶B .与位于内质网膜表面的受体蛋白结合C .使延长因子 -2 ( eEF-2 )发生 ADP 糖基化而失活,阻断多肽链延长D .加速肽酰 -tRNA 从 A 位移到 P 位,造成氨基酸缺失,从而生成无功能的蛋白质E .通过抑制 GTP 和 fMet-tRNA fMet 在小亚基上的结合,抑制蛋白合成的起始29 .出现在蛋白质分子中的氨基酸,下列哪一种没有遗传密码A .色氨酸B .蛋氨酸C .谷胺酰胺D .脯氨酸E .羟脯氨酸30 .在体内,氨基酸合成蛋白质时,其活化方式为A .磷酸化B .与蛋氨酸结合C .生成氨基酰辅酶 AD .生成氨基酰 -tRNAE .与起始因子结合31 .不属于蛋白质合成后加工修饰的过程为A .肽链 N 端修饰B .亚基聚合C .疏水脂链的共价连接D .多肽链折叠为天然构象的蛋白质E .酶的化学修饰(二) B 型题A .进位B .成肽C .转位D .终止E .释放1 .氨基酰 -tRNA 进入核糖 A 位称为2 .肽酰 -tRNA-mRNA 与核糖体位置的相互变更称为3 . P 位上的肽酰基与 A 位上的氨基酰 -tRNA 的氨基形成肽键称为A .链霉素B .氯霉素C .林可霉素D .嘌呤霉素E .白喉毒素4 .对真核及原核生物蛋白质合成都有抑制作用的抗生素是5 .主要抑制真核细胞蛋白质合成的是A .蛋白质 6- 磷酸甘露糖基化B .滞留信号序列C .囊泡D .分泌小泡E .前体形式6 .靶向输送至溶酶体信号是7 .靶向输送至内质网的蛋白质多肽链 C- 端含8 .质膜蛋白质的靶向输送需要A .信号肽B .信号肽酶C .信号肽识别颗粒D .分泌性蛋白E .对接蛋白9 .有碱性 N 端、疏水核心和加工区三个区域的是10 .属于蛋白核酸复合体的是A .肽键B .酯键C .氢键D .磷酸二酯键E .糖苷键11 .核苷酸之间的连接键12 .氨基酸之间的连接键13 .碱基与核糖之间的连接键14 .氨基酸与 tRNA 之间的连接键A . RNase 抑制因子B .干扰素C .嘌呤霉素D .红霉素E .链霉素15 .抑制 RNase 活性的是16 .能诱导合成 2 ' -5 ' 寡聚腺苷酸的是17 .与酪氨酰 - tRNA 结构相似的是(三) X 型题1 .参与蛋白质合成的物质是A . mRNAB . GTPC .转肽酶D .核糖体E .聚合酶2 .翻译后加工包括A .剪切B .共价修饰C .亚基聚合D .加入辅基E .水解修饰3 .蛋白质合成后可靶向运输到A .留在胞液B .线粒体C .细胞核内D .内质网E .溶酶体4 .引起读码错误的抗生素有A .巴龙霉素B .链霉素C .潮霉素 BD .新霉素E .嘌呤霉素5 .真核生物的 hnRNA 要具有模板作用,必须进行A .剪接B .首尾修饰C .插入稀有碱基D .切除内含子E .碱基甲基化6 .关于 S-D 序列的叙述,正确的是A .也称核糖体结合位点B .与 16S rRNA 3 ' 端 --UCCUCC-- 互补C .碱基序列 --AGGAGG-- 为核心D .位于起始密码上游E .即起始序列7 .翻译的准确性与下列哪些因素有关A .氨基酰 -tRNA 合成酶对底物氨基酸和相应 tRNA 都有高度特异性B .氨基酰 -tRNA 分子中 tRNA 的反密码可通过碱基配对识别 mRNA 分子的遗传密码C .氨基酰 -tRNA 合成酶具有校正活性D .延长因子 EFG 有转肽酶活性E .核糖体对氨基酰 -tRNA 的进位有校正功能8 .关于分子伴侣A .高温应激可诱导该蛋白合成增加B .与分泌性蛋白同在C .能加快多肽链折叠速度D .增加功能性蛋白折叠产率E .可促进需折叠的多肽链折叠为天然构象的蛋白质9 .在蛋白质生物合成中A . 20 种编码氨基酸是原料B . tRNA 携带氨基酸C . mRNA 起模板作用D . rRNA 是合成的场所E .氨基酰 -tRNA 合成酶识别并结合相应的氨基酸和 tRNA10 .干扰素的作用是A .调解细胞生长分化B .激活免疫系统C .抗病毒D .间接诱导核酸内切酶E .诱导使 eIF-2 磷酸化的蛋白激酶活化11 .关于蛋白质二硫键异构酶A .主要在内质网发挥作用B .促二硫键变构C .胞液中活性高D .催化错配的二硫键断裂并形成正确二硫键E .促蛋白质变性二、是非题1 .蛋白质生物合成所需的能量都由 ATP 直接供给。

生物化学与分子生物学蛋白质生物合成

生物化学与分子生物学蛋白质生物合成
第一节 蛋白质生物合成体系
蛋白质生物合成体系
基本原料:20种编码氨基酸 模板:mRNA 适配器:tRNA 装配机:核蛋白体 主要酶和蛋白质因子:氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等 能源物质:ATP、GTP 无机离子:Mg2+、 K+
一、mRNA是蛋白质合成的信息模板
已发现少数例外,如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。
二、氨基酰-tRNA通过其反密码子与mRNA中对应的密码子互补结合
tRNA的作用
运载氨基酸:氨基酸各由其特异的tRNA携带,一种氨基酸可有几种对应的tRNA,氨基酸结合在tRNA 3ˊ-CCA的位置,结合需要ATP供能; 充当“适配器”:每种tRNA的反密码子决定了所携带的氨基酸能准确地在mRNA上对号入座。
有转位酶活性,促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位;促进tRNA卸载与释放
释放因子
RF-1
特异识别UAA、UAG,诱导转肽酶转变为酯酶
RF-2
特异识别UAA、UGA,诱导转肽酶转变为酯酶
RF-3
具有GTP酶活性,介导RF-1及RF-2与核糖体的相互作用
参与真核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能
eIF-4B
结合mRNA,促进mRNA扫描定位起始AUG
eIF-4E
eIF-4F复合物成分,识别结合mRNA 的5帽结构
eIF-4G
eIF-4F复合物成分,结合eIF-4E、eIF-3和PAB
eIF-5
促进各种起始因子从小亚基解离
eIF-6
促进大、小亚基分离
延长因子
eIF1-α
促进氨基酰-tRNA进入A位,结合分解GTP,相当于EF-Tu
反应过程
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

若mRNA的一个密码子GCA的第三个碱基 突变为GCU,它翻译后得到的相应的肽链顺 序仍然是Trp·Ala·Leu。
密码子的简并性与反密码子的变偶性在 一定程度上保证了生物遗传的稳定性。
三、 蛋白质合成的场所——核糖体 1.核糖体由大、小亚基组成 • 化学组成: 蛋白质与rRNA
• 结构: 大亚基与小亚基
受肽基的部位
A位:氨基酰位 (aminoacyl site), 结合AA-tRNA的部
位 E位:排出位
(exit site)
T
转肽酶
四、氨酰-tRNA合成酶
1.第二遗传密码
氨酰-tRNA合成酶要保证氨基酸正确地连接 到特定的tRNA上,正确地参入正在合成的蛋 白质多肽链中。 氨酰-tRNA合成酶是将核酸中4种核苷酸组成 的语言翻译成20种氨基酸组成的蛋白质的语言。
5’
~10bases AUG
二、蛋白质合成中氨基酸的运载工具—— tRNA
• tRNA 在蛋白质合成中处于关键地位, 它不但为每个三联体密码子译成氨基酸 提供接合体,还为准确无误地将所需氨 基酸运送到核糖体上提供运送载体。
在蛋白质合成中 tRNA的四种功能部 位: 1.氨基酸的结合部位 2.氨酰-tRNA合成酶
• 原核细胞mRNA含有多个ORF,称多顺 反子 ,经常编码功能相关的几个蛋白质
原核生物的多顺反子
5 PPP
3
真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
蛋白质
3
蛋白质
非编码序列
核蛋白体结合位点
编码序列
起始密码子
终止密码子
5.mRNA具有核糖体结合位点
UAAGGAGGU:complementary with 16s rRNA
核蛋白体的组成
核蛋
原核生物
真核生物
白体 蛋白质 S值 rRNA 蛋白质 S值 rRNA
小亚基 21种 30S 16S 33种 40S 18S
大亚基
核蛋白 体
23S 34种 50S 5S
70S
49种
28S 60S 5.8S
5S
80S
16S rRNA二级结构模型
2.核糖体上的活性部位
P位:肽酰位 (peptidyl site): 接
第十三章 蛋白质的生物合成
• 翻译:将核酸中由 4 种核苷酸序列编码 的遗传信息,解读为蛋白质一级结构中 20种氨基酸的排列顺序,即翻译 。
主要内容
• 蛋白质合成体系的主要 成份
• 蛋白质的生物合成过程 • 蛋白质合成所需的能量 • 多核糖体 • 蛋白质生物合成后的加
工处理
第一节 蛋白质合成体系的主要成份
密码子(codon): 一个三联体密码也称为一个密码子,一
个密码子为一个氨基酸编码。 密码子的数量 43 =64
遗传密码表
烈不 的同 倾生 向物 性在 ,使 (用 密密 码码 的子 偏家 爱族 性时 ), 。有

3、遗传密码的基本特性
(1)遗传密码具有方向性 (2)读码不重叠无间隔 (3)密码的简并性 (4)有终止密码子和起始密码子 (5)密码的通用性
(1)遗传密码具有方向性
• mRNA上的密码子阅读方向为5 ’ 3’。
(2)读码不重叠无间隔 ——连续性(commaless)
编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连 续阅读,密码间既无间断也无交叉。
(3)简并性(degeneracy)
兼并性:一个氨基酸有多个密码子的现象。
遗传密码中,除色氨酸和甲硫氨酸 仅有一个密码子外,其余氨基酸均由两 个以上三联体为其编码。
氨酰-tRNA合成酶具有高度的专一性,每种 氨基酸都有一个相应的酶。这相对减少了蛋白 质多肽链合成时,参入氨基酸的错误率。
由于合成正确的氨酰-tRNA在保证合成蛋 白质的精确性中有关键的作用,氨酰-tRNA 合成酶鉴别不同tRNA分子的特异性被称为第 二遗传密码。
2.氨酰-tRNA合成
氨基酸 +tRNA
密码子简并性的生物学意义: 减少有害突变。
遗传密码的特异性主要取决于前两位碱基。
GCU GCC Ala GCA GCG
ACU ACC Thr ACA ACG
同义密码子:为同一种氨基酸编码的密码子。 偏爱密码:在不同生物中使用同义密码子的频率是
不相同的。
(4)有起始密码子和终止密码子
起始密码子:AUG 终止密码子:UAA, UAG, UGA
• 合成蛋白质的模板——mRNA • 运载氨基酸工具——tRNA • 合成蛋白质的场所——核糖体 • 氨酰tRNA合成酶
一、蛋白质合成的模板mRNA
mRNA携带有DNA上的遗传信息, 是指导蛋白质生物合成的模板,所以 mRNA上的核苷酸排列顺序与氨基酸序 列有严格的对应关系。这种对应关系犹 如电报密码,被称为遗传密码。
O CH 2 O
N
OH N
N
OH
mRNA ·····UUGGCACUG····· ·····UUG GCUCUG·····
·
·
·
·
肽链 ·····Trp Ala Leu ····· ·····Trp Ala Leu ·····
·
·
·
·
mRNA的一个片段为UUGGCACUG,它
翻译后得到的相应的肽链则是Trp·Ala·Leu。
遗传密码:指mRNA上核苷酸排列顺 序与蛋白质多肽链中的氨基酸排列顺序之 间严格的对应关系。
1. 遗传密码的破译 :
2.遗 传 密 码
mRNA分子上从5至3方向,由 AUG开始,每3个核苷酸为一组,决定 肽链上一个氨基酸或蛋白质合成的起始、 终止信号,称为三联体密码(triplet coden)。
*
氨基酰- tRNA
ATP AMP + PPi
绝对专一性
* 氨基酰- tRNA合成酶 校正活性
识别部位(DHU环) 3.核糖体识别部位
(TΨC环) 4.密码识别部位
(反密码 子)
tRNA的三级结构示意图
1、同工受体tRNA: 每一种氨基酸都有一种或几种特定的tRNA,将这 些携带同一种氨基酸的tRNA称为同工受体tRNA。
2、密码子与反密码子识别的配对摇摆性
又称变偶现
象。
OH
N
HO P O
(5) 通用性(universal)
• 蛋白质生物合成的整套密码,从原核生 物到人类都通用。
• 已发现少数例外,如动物细胞的线粒体、 植物细胞的叶绿体。
• 密码的通用性进一步证明各种生物进化 自同一祖先。
4.蛋白质多肽链由mRNRNA一般只含有一个ORF, 称单顺反子;
相关文档
最新文档