生物化学蛋白质的生物合成分析

*
氨基酰－ tRNA
ATP AMP + PPi
绝对专一性
* 氨基酰－ tRNA合成酶 校正活性
（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。
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
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。
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
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
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
强
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
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
• 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。
(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mRNA上的编码区（可读框）规定
UTR
UTR
• 真核细胞mRNA一般只含有一个ORF， 称单顺反子；
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
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)。
• 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
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
O CH 2 O
N
OH N
N
OH
mRNA ·····UUGGCACUG····· ·····UUG GCUCUG·····
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肽链 ·····Trp Ala Leu ····· ·····Trp Ala Leu ·····
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Leabharlann Baidu
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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。