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生物化学丨蛋白质生物合成

www.tersif.com2019-08-16

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蛋白质生物合成的概念

蛋白质生物合成,也称为翻译,是遗传信息表达的最后阶段,遗传信息是遗传信息的功能形式。

翻译:由mRNA分子中的四个核苷酸序列编码的遗传信息被解释为蛋白质一级结构中20个氨基酸的顺序。

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蛋白质生物合成系统

反应系统:

成分:20种氨基酸;模板:mRNA;基因座:核糖体;氨基酸“处理工具”:tRNA;酶和蛋白质因子:氨酰基tRNA合成酶,转肽酶;起始因子,伸长因子,终止因子;能量:ATP,GTP;无机离子:K +,Mg2 +

(1)翻译模板mRNA和遗传密码

1. mRNA是遗传信息的载体,是蛋白质合成的直接模板。

基本概念:

(1)顺反子:遗传学是指将多肽编码为顺反子的遗传单位。

(2)多顺反子:原核细胞中的几个结构基因通常连接成一个转录单元,转录产生的mRNA可以编码几个功能相关的蛋白质。转录后通常不需要特殊处理。

(3)单顺反子:真核结构基因的遗传信息是不连续的,转录后需要加工mRNA,成熟成为翻译的模板。一种mRNA仅编码一种蛋白质。

2. mRNA上有遗传密码。

(1)概念:

密码子:mRNA中每3个核苷酸的一组,代表相应的氨基酸或翻译起始和终止信号。

起始代码:5'AUG,编码甲酰甲硫氨酸(细菌)或甲硫氨酸(高等动物)。

终止密码:UAA,UAG或UGA(不编码相应的氨基酸)。

(2)密码数:64,表示61个氨基酸密码。

(3)遗传密码的特征

1连续性:

编码蛋白质氨基酸序列的每个三联体代码被连续读取,并且密码既不中断也不交叉。

2退化:

多个密码可以编码相同的氨基酸,即一个氨基酸可以用多个密码表示

编码相同氨基酸的多个密码同义代码。

其原因是由于密码子和反密码子之间不稳定的配对(振荡或摇摆)。

3多功能性:

从原核生物到人类,蛋白质生物合成的整套代码是常见的。

4摆动

反密码和密码并不严格遵循常见的基本配对规则,称为摆动配对。

它主要发生在密码子的第3位(3'末端)和反密码子的第1位(5'末端)之间。当tRNA反密码子的第一个核苷酸(5'末端)与mRNA密码子的第三个核苷酸(3'末端)配对时,除了A-U,G-C之外,可能存在U-G。I-C,I-A,I-U等。

(2)核糖体是用于合成多肽链的装置

1.作文

(1)原核生物核糖体大小为70S,可分为30S小亚基和50S大亚基。它由16S rRNA,5S rRNA,23S rRNA和蛋白组成。

(2)真核生物核糖体大小为80S,也分为40S小亚基和60S大亚基。它由18S rRNA,5S rRNA,28S rRNA,5.8S rRNA和蛋白组成。

2.功能

核糖体的大小亚基具有不同的功能。

(1)小亚基可以与mRNA,GTP和起始氨酰基tRNA结合。

(2)大亚基具有转肽酶活性;它有两个不同的tRNA结合位点

位置受体或氨酰基位置可与新输入的氨酰基tRNA组合;

P-位是供体或肽基酰基,其与延伸的肽酰基tRNA结合。

(III)tRNA和氨基酸的活化

tRNA在蛋白质合成中携带氨基酸并确保准确放置氨基酸。

tRNA可携带氨基酸;氨基酸可由几种tRNA携带并参与蛋白质的合成。

1.氨基酸的活化:氨基酸的羧基与特定的tRNA结合形成氨酰基-tRNA,其与tRNA的3'-CCA-OH连接,其由氨酰-tRNA合成酶催化(特异性)识别氨基酸,tRNA)。

2.从起始肽链合成的氨基酰基-tRNA

原核生物:起始代码仅识别甲酰化的蛋氨酸。

真核生物:至少有两种类型的tRNA与蛋氨酸结合。

3.通过密码和反密码的不稳定配对将氨基酸运送到确切的位置。

(4)蛋白质因子

包括起始因子,伸长因子和终止因子。

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蛋白质生物合成过程

翻译过程从阅读框的5'-AUG开始,以mRNA模板三联体编码的顺序延伸肽链直至出现终止密码子。整个翻译过程可分为开始,扩展和终止。

(1)肽链的合成

mRNA和起始氨酰基-tRNA分别与核糖体组合以形成翻译起始复合物。

该过程需要多个启动因子和GTP参与。 (参与该过程的多种蛋白质因子称为起始因子)

1.原核翻译起始复合物的形成

(1)分离核糖体大小的亚基。

(2)mRNA在小亚基中存在。

S-D序列AGGA与16'-rRNA 3'UCCU互补。

S-D序列:原核mRNA起始码AUG上游约8-13个核苷酸,有4-9个核苷酸的均一序列,富含嘌呤碱基,如AGGAGG,核糖体结合位点。

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(3)起始氨酰基-tRNA(甲酰基甲硫氨酰-tRNA)的结合。

(4)核糖体大亚基结合。

2.真核翻译起始复合物的形成

(1)分离核糖体大小的亚基。

(2)初始氨酰基-tRNA与小亚基(甲硫氨酰tRNA)结合。

(3)mRNA位于核糖体的小亚基中。

(4)核糖体大亚基结合。

(II)肽链的延伸

根据mRNA编码序列的指导,依次添加氨基酸以将肽链从N-末端延伸至C-末端,直至合成终止。

肽链的延长也称为核蛋白循环。

核糖体循环:在核糖体上循环进行肽链延伸,每个循环加入一个氨基酸,包括以下三个步骤:携带,肽形成和易位。

1.携带

根据下一组mRNA的遗传密码指令,将相应的氨酰-tRNA指入核蛋白A位置。

此过程消耗GTP。

碱基配对除A-u,G-c外,还可以有u-G,I-c,I-A,I-u等。

2.形成肽

它是由转肽酶催化的肽键形成过程。

肽链从N-末端到C-末端合成。

3.转换需要使用GTP

核糖体从mRNA移动5'→3'距离到加密距离

肽链长度预测:起始密码AUG和停止密码之间的密码子数。

(III)肽链合成的终止

1.当核糖体A位点具有mRNA的终止密码子时,终止因子(释放因子)与其结合并且多肽链合成停止。

2.转肽酶起作用从肽基-tRNA释放肽链

3.分离mRNA,核蛋白大小亚基分离并重复使用。

释放因子RF功能:识别终止密码子和诱导转肽酶改变酯酶活性水解。

此外,分离合成的肽链并将mRNA与核糖体分离。

当多肽链在体内合成时,它是多核蛋白质循环。

在合成多肽链之后,需要加工修饰如剪切,侧链修饰和亚基聚合以成为功能性蛋白质。

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蛋白质生物合成与药物的关系

蛋白质生物合成是许多抗生素和某些毒素的目标。它们通过阻断真核,原核蛋白质翻译系统组分的功能,干扰和抑制蛋白质生物合成过程起作用。

抑制剂:抗生素,干扰素,毒素。

抗生素(表1-1-10-1)。

表1-1-10-1抑制蛋白质生物合成的抗生素

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