第十三章 蛋白质的生物合成

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1、生物化学生物化学第十三章第十三章蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成学习要求理解三种RNA在蛋白质合成中的作用。了解遗传密码的破译方法。掌握遗传密码的特性。了解蛋白质的合成过程，了解多聚核糖体的概念。了解多肽链的折叠与加工过程；了解各类蛋白质的传递过程。第十三章第十三章蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成DNA将其遗传信息转移到mRNA，再由mRNA将这种遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程叫做翻译。合成方向：N→C端转录翻译DNARNA蛋白质反转录复制复制DNA遗传信息mRNA流动核糖体示意图tRNA•蛋白质合成的必要条件：ß原料：20种氨基酸ß模板：mRNAß场所：核蛋白体ß

2、氨基酸的“搬运工具”：tRNAß酶与蛋白质因子：启动、延长、终止因子ß能量：ATP、GTPß无机离子第十三章第十三章蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成13.1信使RNA和遗传密码13.2翻译相关的生物大分子13.3蛋白质合成步骤13.1信使RNA和遗传密码一、信使RNA和遗传信息的传递二、遗传密码的破译三、密码子的特性一、信使RNA和遗传信息的传递蛋白质合成的信息来自于DNA，合成的模板是mRNA。蛋白质的合成是在核糖体上进行的，而遗传信息载体DNA存在于核中，必然有一种中间物来传递DNA上的信息。推测这种中间物极不稳定，在蛋白质合成时产生，合成结束后又分解，半寿期很短。后来

3、科学家用实验证明这种中间物就是mRNA。一、信使RNA和遗传信息的传递mRNA上的三个核苷酸决定一个氨基酸。1954年,物理学家GamouvG首先对遗传密码进行探讨。他认为核酸分子中只有四种碱基，显然碱基与氨基酸的关系不是一对一的关系。若两个碱基决定一个氨基酸只能编码16种氨基酸，也是不够的；而三个碱基对一个氨基酸，四个碱基可产生64个密码，足以编码20种氨基酸，所以编码氨基酸的最低碱基数是3，即密码子可能是三联体。一、信使RNA和遗传信息的传递1961年，CrickFHC等人用遗传学的方法证明了三联密码子的学说是正确的。在E.coli的T4DNA上的一个基因缺失（或增加）

4、一个或二个核苷酸会造成缺失（或增加）部位以后的全部氨基酸误译。若同时缺失（或增加）三个核苷酸，前后核苷酸表达仍和正常一样。必须假设密码子是三联体才能完满地解释以上这些实验结果。噬菌体T4的“+”“-”突变型和它们的表型类别基因型表型说明I+或-突变型单个位点II++或--突变型同一类型中的双突变++++或----同一类型中四个或五个突III突变型+++++或-----变组合在一起不同类型的两个突变组合IV+-正常在一起同一类型中三个突变组合+++或++++++V正常在一起，或三的倍数突变---或------组合在一起一、信使RNA和遗传信息的传递蛋白质顺序赖丝脯丝亮天酰丙(

5、分析结果)野生型AmRNA顺序AAAGUCCAUCACUUAAUGC(根据氨基G↑↑酸推测)加入GU(ej17)加入G(ej44)mRNA顺序A(根据氨基AAAGUGUCCAUCACUUAAUGGCG移码双突变酸推测)（回复子）蛋白质顺序赖丝缬组组亮甲硫丙(分析结果)遗传学上把由于密码移位而造成的突变称为移码突变一、信使RNA和遗传信息的传递生物化学上的证据：烟草坏死卫星病毒中有一分子RNA可编码外壳蛋白的一个亚基，此RNA由1200个核苷酸组成，而此亚基由400个氨基酸组成，也由此证明三个核苷酸决定一个氨基酸。二、遗传密码的破译遗传密码的概念：mRNA上的核苷酸顺序与蛋白

6、质中的氨基酸之间的对应关系称为遗传密码。mRNA上每三个连续核苷酸对应一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子，或三联体密码（tripletcodons）。1961年，Nirenberg等人用大肠杆菌的无细胞体系在各种RNA的人工模板下合成多肽，从而推断出各氨基酸的密码子，后来他与Khorana以及霍利分享了1968年诺贝尔生理学奖。以下是三个不同的证明遗传密码是mRNA上3个连续的核苷酸残基构成的实验。二、遗传密码的破译第一个实验是1961年由美国的M.Nirenberg等人完成的。他首先利用多核苷酸磷酸化酶合成了一条由相同核苷酸组成的多核苷酸链,用它作模板,利用大肠杆菌

7、蛋白提取液和GTP在体外合成蛋白质。发现多聚(U)导致多聚Phe的合成,表明多聚(U)编码多聚Phe；类似的实验表明,多聚(A)编码多聚Lys；多聚(C)编码多聚Pro(上图A)。二、遗传密码的破译第二个实验（核糖体结合技术）是1964年也是由美国的M.Nirenberg等人完成的。即是用一个人工合成的三核苷酸代替mRNA，在含有核糖体和14C‐氨基酰‐tRNA的缓冲系统中，无需酶促核糖体便可以和带有特定氨基酰‐tRNA及三核苷酸结合，例如三核苷酸为pUpUpU时，则只有14C‐苯丙氨酰‐tRNA结合到核体上。用硝