第十九章-iii蛋白质生物合成和转运

三、蛋白质与转运1.遗传遗传

:核苷酸三联体决定氨基酸的对应关系遗传

不

,

造成氨基酸序列中每一个氨基酸受上下氨基酸的约束遗传

连续的和无标点符号隔开的遗传学实验及现代

和蛋白质序列的研究证明三联体的正确性三联体

与氨基酸的对应关系如何?㈠、

蛋白质

的分子基础⑴

遗传

的破译1954年科普作家Gamov,G，遗传完全的阅读是的，邻位限制1957年Brenner,S否定了遗传

阅读的可能性1961Crick证明三联体密码学说正确性Khorana

HG多聚核苷酸翻译技术Nirenberg

MW体外翻译方式核糖体结合技术1966年

遗传①基本单位—连续性和方向性:两个子之间无任何核苷酸加以隔开和，如/删除碱基，可发生移码突变或框移5′….

UACGGACAUCUG….3′5′….UACCGGACAUCUG….3′酪

甘

组蛋酪

精

苏

半胱5′….

UACGACAUCUG….3′酪

天

异亮缺失⑵

遗传

的基本特性②简并性:

除Met，Trp外，其余氨基酸均由2个以上

子编码。其中UAG,UAA,UGA是终止

子,AUG是起始

子同时又编码蛋氨酸；但在细菌中AUG表示起始的甲酰蛋氨酸③反的变偶性：子与mRNA的第三个核苷酸配对时，不严格遵从碱基配对原则，可出现U-G,I-C,I-A,此种配对为不稳定配对，又称摇摆性。一般前两个碱基决定其专一性，第三位碱基可有变异tRNA反

环UGU5′Thr3′ACG5′

3′mRNA子，仅④通用性:所有的生物使用同一套有少数例外。⑤变异性:个别遗传胞器存在变异例如：线粒体起始在个别物种或不同细子为AUG、AUU;终止为AGA，AGC；色氨酸为UGA等⑥

子的防错系统:

子中碱基的顺序与其相应氨基酸物理和化学性质之间存在巧妙关系.氨基酸的极性由第二位碱基决定,简并性由第三位决定.中间碱基为U,编码氨基酸为非极性,疏水氨基酸,位于球蛋白

.子的这种分布使

突变造成的危害降至最低程度,具防错功能.2.

mRNA是蛋白质

的模板mRNA分子的碱基顺序决定氨基酸的一级结构原核生物mRNA转录后通常即可进行翻译,通常是多基因编码,不同位置翻译产生不同蛋白质真核生物mRNA前体转录后加工成成熟mRNA,转移到细胞质,通常是单

编码,

一条多肽链mRNA翻译的方向5’→3’mRNA的碱基序列如何决定氨基酸排列?原核细胞mRNA的结构特点53顺反子顺反子顺反子顺序顺序先导区末端顺序AGGAGGUSD区一条mRNA链编码几种功能相关的蛋白质位于mRNA编码区上游的一个短片段，由10个碱基组成（5’AAACAGGAGG3’），称为SD顺序，与30S小亚基中的16SrRNA3’端的六碱基顺序（3’UCCUCC5’）顺序互补，这意味着核糖体能选择正确的AUG

来起始蛋白质的

。S-D序列真核细胞mRNA的结构特点5

“帽子”PolyA

3m7G-5ppp-N-3

p顺反子AAAAAAA-OH一条mRNA链只能为一种蛋白质编码3.

tRNA转运活化的氨基酸功能:应接器⑴结合氨基酸:氨基酸各有其特异的tRNA携带，一种氨基酸有几种tRNA携带，结合需ATP供能,氨基酸结合在tRNA

3’-CCA的位置，tRNASer⑵反子:每种tRNA的反子，决定了所带氨基酸能准确的在mRNA上对号入座二级结构分类：一类附着于粗面内质网参与蛋白的

；另一类游离于胞质，参与细胞固有蛋白质的功能：核糖体相当于装配机，大亚基有转肽酶活性，促进氨基酸

肽4.

核糖体是蛋白质

的工厂三位科学家都采用了X射线蛋白质晶体学的技术，标识出了构成核糖体的成千上万个原子，不仅让

知晓了核糖体的“外貌”，而且在原子层面上揭示了核糖体功能的机理。“认识核糖体内在工作的机理，对于科学理解生命非常重要。这些知识可以立刻应用于实际。”多白体一mRNA上同时结合多个白体进行蛋白质多肽链㈡.蛋白质过程酶催化形成氨酰tRNA酶1.

氨酰tRNA⑴氨酰tRNA氨酰tRNA酶活性位点:氨基酸识别位点;tRNA识别位点,ATP结合位点以及许多氨酰tRNA

酶具有校正部位根据氨酰-tRNA

酶识别tRNA

子的情况两类:识别反

子和不识别反

子许多氨酰-tRNA

酶具有校正部位,水解非正确组合的氨基酸和-tRNA间形成的共价联系.氨酰-tRNA

酶称为第二套遗传⑵氨酰tRNA酶催化的反应过程氨基酸+ATP+tRNA→氨基酰-tRNA+AMP+ppi起始tRNAi

,

起始因子识别;Met蛋白质

的tRNAMet,

延伸因子识别.i原核生物甲酰化酶使tRNA

Met中的氨基酸甲酯化,形成甲酰甲硫氨酸-tRNA2.原白质

的起始子的识别⑴

起始原核生物:mRNA多蛋白质编码,有多个AUG,如何识别起始

子，还是蛋白质

含有甲硫氨酸?16SrRNA3’端的7个嘧啶碱基能与SD序列进行碱基互补性识别,帮助从起始AUG处翻译⑵

蛋白质

起始核糖体小亚基结合起始(f)tRNAifMet;在mRNA必须找到合适的起始

子;大亚基必须与已经形成复合物的小亚基,起始tRNA和mRNA结合在起始过程中多种起始因子(IF)参与原核生物起始复合物的形成白体大小亚基分离mRNA在小亚基定位结合S-D起始氨基酰tRNA结合到小亚基S-D白体大亚基结合形成起始复合物IF-2PiGDPIF-3IF-13.

原核生物蛋白质

的延伸氨酰-tRNA的进位;转肽;移位进位Tu

TGsTP是指根据mRNA下一组遗传指导，使氨基酰－tRNA进入白体A位TuGTDPTsGTPfMetE位fMet成肽核糖体自身23SrRNA催化肽键形成E位fMet转位在转位酶的作用下，促进tRNA和mRNA相对位移进入白体向mRNA的3‘测移动，使肽酰白体P位，而卸载的tRNA进入E位E位fMetAA3TuGTP转位进位成肽移位4.原核生物蛋白质的终止和肽链因子(RFs)和核糖体因子(RRF)参与RF-1识别UAA和UAG;RF-2识别UAA和UGA;RF-3刺激RF-1和RF-2的活性.5.真核生物蛋白质的起始真核生物:最靠近5’端的AUG通常为起始子,高等真核生物(酵母外)

起始子处有类似序列7mGCCGurCCAUGG序列,对起始识别是必要的.真核生物肽链延长和终止与原核生物相似，延长因子eEF-1A，eEF-1B，eEF-2；终止因子eRF肽链蛋白质总结过程原核生物所需因子真核生物所需因子aa的活化氨酰—tRNAATP，Mg2+酶，氨酰—tRNAATP，Mg2+酶，起始

，SD序列起始肽链起始fMet-tRNAIF-1,IF-2,IF-3Met-tRNA

MetieIF-1～eIF-6GTPGTP,

ATP肽链的延长（1）氨酰—tRNA的结合EF-Tu，EF-Ts,GTPEF-1α，EF-1βr，GTP（2）肽键的形成K+,肽酰转移酶肽酰转移酶（3）位移EF-G，GTPEF-2，GTP肽链的终止和终止RF-1,

RF-2,

RF-3GTP终止eRFGTP折叠和加工需很多酶和辅助因子参加。需很多酶和辅助因子参加。6.

蛋白质

的抑制剂细胞毒素:原核生物,破坏小亚基16S

rRNA嘌呤毒素:破坏转肽过程氯霉素结合70S核糖体链霉素,新霉素和卡那霉素结合30S亚基,引起

错读亚胺环己酮作用80S核糖体白喉毒素:作用于延伸因子EF-2,抑制肽链移位㈢、蛋白质后修饰、加工和转运后修饰和加工1.

肽链、蛋白质⑴水解剪切①

N端（甲酰）甲硫氨酸的切除：脱甲基，原核生物保留或切除N端1～几个氨基酸；fMet

-

(aa)

n（aa）n

or

(aa)n-m氨肽酶Met(aa)n去甲酰基酶真核生物N端Met常常在肽链的其他部分还未完全

时,

就已经水解下来。②

切除信号肽：

型蛋白质③

蛋白质前体中不必要肽段的切除：胰岛素和酶原⑵氨基酸侧链的修饰乙酰化、甲基化、磷酸化、羟基化、泛酸化、糖基化等⑶加辅基⑷二硫键的形成由Cys的巯基之间形成的共价键，稳定蛋白质的空间构象⑸高级结构的形成：•蛋白质的一级结构决定高级结构，多肽链的折叠在肽链