蛋白质生物合成(医药经济)

第十六章蛋白质的生物合成 第一节蛋白质合成体系 一 中心法则 生物的遗传信息从DNA传递给mRNA的过程称为转录 mRNA链上的遗传信息合成蛋白质的过程 被称为翻译 遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的过程称为基因表达 1958年Crick将生物遗传信息的这种传递方式称为中心法则 1972年Crick将中心法则作进一步修改 补充了逆转录 二 核糖体 存在形式 真核中 核糖体可游离存在 也可同内质网结合 形成粗糙的内质网 原核中 与mRNA形成串状 多核糖体 1 核糖体的基本功能及存在形式 基本功能 1 识别mRNA上的起始位点并开始翻译 2 密码子与tRNA上的反密码子正确配对 3 合成肽键 原核生物核糖体组成 真核生物核糖体组成 2 核糖体的组成及其成分 rRNA60 65 Proteins30 35 rRNA55 Proteins45 结合携带氨基酸 一种氨基酸有几种tRNA携带 氨基酸结合在tRNA3 CCA的位置 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 核糖体的识别位点 将氨基酸准确地带到核糖体上 氨基酰 tRNA合成酶的识别位点 将氨基酸准确地与tRNA特异性结合 三 tRNA 1 tRNA的功能 2 摆动性假说 反密码子与mRNA的第1 2个核苷酸配对时 严格遵从碱基配对原则 但反密码子与mRNA的第三个核苷酸配对时 不严格遵从碱基配对原则 出现U G I U C A配对现象 表现出一定的灵活性 摆动性 携带着DNA的遗传信息 是多肽链的合成模板 在原核细胞内 存在时间短 在转录的同时翻译 在真核细胞内 较稳定 蛋白质合成时 mRNA结合于核糖体小亚基上 大亚基结合带氨基酸的tRNA tRNA的反密码子与mRNA密码子配对 ATP供能 合成蛋白质 四 mRNA 五 参与蛋白质合成的辅助因子 1 起始 译 因子 2 延长 伸 因子 3 终止因子 真核生物 原核生物 IF1 IF2 IF3 eIF1 eIF2A eIF2B eIF3 eIF4A E eIF5 EF TU EF TS EF 1 EF 2 RF1 RF2 RF3 RF 4 能量 ATP GTP ATP GTP 5 G因子 移位酶 有 EF 2 6 无机离子 Mg2 K Mg2 K 第二节遗传密码 一 密码子的概念 mRNA分子中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 或三联体密码或遗传密码 核糖体结合试验证明 1960 1965年 Nirenberg用polyu 加入14C标记的20种aa 仅有苯丙氨酸的寡肽 UUU 苯丙氨酸 用此法破译了全部密码 编出遗传密码表 二 密码子的确立及证明 1 确立 2 证明 41 4 42 16 43 64 44 256 遗传密码 三 遗传密码子的特点 一 不重叠 每三个核苷酸为一单位 每个单位只代表一个氨基酸 二 通用性 所有的生物使用同一套密码子 仅有少数例外 例如 线粒体起始密码子为AUG AUU 终止密码为AGA AGC 色氨酸为UGA等 三 简并性 几种密码子对应于相同一种氨基酸 密码子的前两个碱基决定其专一性 第三位碱基可有变异 如A G C U 四 连续性 两个密码子之间无任何核苷酸加以隔开和重叠 如插入或删除碱基 可发生移码突变或框移 五 摆动性 密码子和反密码子的第一第二两个碱基的配对是标准配对 而第三个碱基则可以随意配对 六 起始密码与终止密码 起始 AUG终止 UAA UAG UGA 第三节蛋白质生物合成的机制 合成体系 以mRNA为模板 20种氨基酸经活化获得的氨酰tRNA为原料 酶和因子 以及无机离子 ATP GTP供能等作用下在核糖体中完成蛋白质的合成 合成方向 N C端 一 氨基酸的活化 第一步反应 氨基酸 ATP E 氨基酰 AMP E PPi 第二步反应 氨基酰 AMP E tRNA 氨基酰 tRNA AMP E 二 原核生物多肽链的合成 一 多肽链合成的起始 核蛋白体大小亚基分离 mRNA在小亚基定位结合 起始氨基酰 tRNA的结合 核蛋白体大亚基结合 二 肽链的延长 1 进位 氨酰tRNA进入A位点 指根据mRNA下一组遗传密码指导 使相应氨基酰 tRNA进入核蛋白体A位 延长因子EF T催化进位 进位 2 成肽 肽链的形成肽酰基从P位点转移到A位点 形成新的肽链 肽链的形成 转肽 新形成肽键 3 转位 translocase 在移位因子 移位酶 EF G的作用下 核糖体沿mRNA 5 3 作相对移动 使原来在A位点的肽酰 tRNA回到P位点 1 识别mRNA的终止密码子 水解所合成肽链与tRNA间的酯键 释放肽链2 RF1 UAA UAGRF2 UAA UGARF3影响肽链的释放速度3 RF3帮助P位点的tRNA残基脱落 而后核糖体脱落 三 肽链合成的终止与释放 RF RR 原核肽链合成终止过程 三 真核细胞蛋白质合成的特点 1 核糖体为80S 由60S的大亚基和40S的小亚基组成2 起始密码AUG3 起始tRNA为Met tRNA4 起始复合物结合在mRNA5 端AUG上游的帽子结构 真核mRNA无富含嘌呤的SD序列 除某些病毒mRNA外 5 已发现的真核起始因子有近9种 eukaryoteInitiationfactor eIF eIF4A eIF4E P220复合物称为帽子结构结合蛋白复合物 CBPC 6 肽链终止因子及释放因子 RF 只有一种 无特异性 线粒体 叶绿体内蛋白质的合成同于原核细胞 四 多核糖体与核糖体循环 在细胞内一条mRNA链上结合多个核糖体 甚至可多到几百个 蛋白质开始合成时 第一个核糖体在mRNA的起始部位结合 引入第一个蛋氨酸 然后核糖体mRNA的3 端移动一定距离后 第二个核糖体又在mRNA的起始部位结合 现向前移动一定的距离后 在起始部位又结合第三个核糖体 依次下去 直至终止 每个核糖体都独立完成一条多肽链的合成 所以这种多核糖体可以在一条mRNA链上同时合成多条相同的多肽链 这就大大提高了翻译的效率 五 蛋白质合成的抑制剂 一 抗生素类阻断剂 链霉素 卡那霉素 新霉素等 主要抑制革兰氏阴性细菌蛋白质合成的三个阶段 30S起始复合物的形成 使氨基酰tRNA从复合物中脱落 在肽链延伸阶段 使氨基酰tRNA与mRNA错配 在终止阶段 阻碍终止因了与核蛋白体结合 使已合成的多肽链无法释放 而且还抑制70S核糖体的介离 2 四环素和土霉素 抑制氨基酰tRNA与核糖体A位结合 也抑制fMet tRNAfMet与核糖体结合3 氯霉素 作用于30S亚基 二 白喉霉素 diphtheriatoxin 由白喉杆菌所产生的白喉霉素是真核细胞蛋白质合成抑制剂 它对真核生物的延长因子 2 EF 2 起共价修饰作用 生成EF 2腺苷二磷酸核糖衍生物 从而使EF 2失活 它的催化效率很高 只需微量就能有效地抑制细胞整个蛋白质合成 而导致细胞死亡 白喉毒素 diphtheriatoxin 的作用机理 白喉毒素 ADP糖基化修饰 三 干扰素 真核细胞感染病毒后产生的一类有抗病毒作用的蛋白质 干扰素的分类 白细胞 INF 成纤维细胞 INF 淋巴细胞 INF 干扰素诱导病毒RNA降解 核酸内切酶 2 5 寡聚腺苷酸 2 干扰素的作用机理 eIF2 第三节肽链合成后的加工与输送 肽链一级结构的修饰多肽链折叠为天然的三维结构高级结构修饰 一 蛋白质合成后的加工修饰 一 一级结构的修饰 1 N端fMet或Met切除2 二硫键形成3 特定氨基酸化学修饰4 新生肽链中非功能片段切除 二 多肽链的折叠 分子伴侣 1 热休克蛋白 HSP 2 伴侣素 三 空间结构的修饰 1 亚基聚合2 辅基连接 二 蛋白质合成后的靶向转运 依据其结构中存在的分选信号 信号序列 将其转运到细胞的适当部位发挥作用 1 蛋白质合成体系及各成分的作用 2 遗传密码的概念及特点 3 原核生物蛋白质合成的主要过程 本章总结 一 单项选择题1 蛋白质生物合成是指 A 蛋白质分解代谢的逆过程B 由氨基酸自发聚合成多肽C 氨基酸在氨基酸聚合酶催化下连接成肽D 由mRNA上的密码子翻译成多肽链的过程2 蛋白质合成的直接模板是 A DNAB hnRNAC mRNAD tRNA3 DNA的遗传信息通过下列哪种物质传递到蛋白质 A DNA本身B rRNAC tRNAD mRNA4 生物体编码20种氨基酸的密码子个数是 A 20B 24C 61D 64 二 多项选择题1 直接参与蛋白质生物合成的核酸有 A mRNAB DNAC rRNAD tRNA2 氨基酰 tRNA合成酶的特性有 A 需要ATP参与B 对氨基酸的识别有专一性C 需要GTP供能D 对tRNA的识别有专一性3 有关氨基酸活化的叙述中 正确的是 A 氨基酸必须经过活化后才能参与蛋白质合成B 氨基酸的活化发生在氨基上C 活化