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课程名称 授课教师 授课题目 (章,节) 生物化学 序次 王文玉 20 专业班级 理论 2009级护理 职称 副教授 类型 学时 2 第十一章 蛋白质的生物合成 第一节 参与蛋白质生物合成的物质 第二节 蛋白质的生物合成过程 第三节 翻译后加工 第四节 蛋白质生物合成与医学吗 第五节 基因工程 掌握：翻译的概念；参与翻译的物质及其作用；遗传密码的含义及特点；mRNA、tRNA、rRNA在翻译过程中的作用和相互配合关系；氨基酰-tRNA合成酶的作用；核糖体循环；基因工程、限制性核酸内切酶和质粒的概念。 熟悉：遗传密码表的用法；药物对遗传信息传递过程的影响；基因工程的主要步骤。 了解：原核生物翻译过程；翻译后的加工；基因工程与医学的关系。 1．参与蛋白质生物合成的体系组成，主要是各种RNA的功能 教学目的 与要求 教学重点 2．密码子的特点，碱基插入后的读码框移 3．保证翻译准确的关键所在。 1．密码子与反密码的识别结合，注意方向问题 2．翻译的起始，真核与原核的区别，各种起始因子的作用 3．核蛋白体循环 教学难点 教学方法课堂讲述和多媒体教学相结合 和手段 复习内容 1. 转录的概念；转录的不对称性 2．复制与转录的区别（5分钟） 全国医药类高职高专“十二五”规划教材《生物化学》邱烈 王文玉主编，第四军医大学卫生出版社， 2010年1月第1版。实验指导为本校自编《生物化学实验指导》。 使用教材 教 案 续 页
基 本 内 容 第十一章 蛋白质的生物合成 蛋白质的生物合成是基因表达的重要步骤之一，DNA的遗传信息转录给mRNA，再以mRAN为模板指导蛋白质的合成，mRNA中的核苷酸序列就决定了多肽链中氨基酸的排列顺序，这个遗传信息的转译过程就称为翻译。 第一节 参与蛋白质生物合成的物质 一、RNA (一)翻译的直接模板mRNA 是蛋白质合成的直接模板。是将DNA基因信息传递给蛋白质的“使者”和“通讯员”。 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子 在原核生物中 —多顺反子：数个结构基因常常串联为一个转录单辅助手段和时间分配 25分钟 位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，指导多条肽链 合成，称为多顺反子 表 标准遗在真核生物中 —单顺反子：每种mRNA只能编码一种蛋白质，指传密码表 导一条多肽链的合成，称为单顺反子。 mRNA分子中核苷酸序列包含指导多肽链氨基酸序列合成的信息。在mRNA信息区内，从5′→3′方向，每相邻的3个核苷酸（碱基）组成一个三联体的遗传密码或密码子，在蛋白质合成时，编码一种氨基酸。mRNA以此三联体遗传密码的方式，决定了蛋白质分子中氨基酸的排列顺序和基本结构。 遗传密码的特点： 1、 连续性：连续性是指两个相邻的密码子之间没有任何特殊的符号加以间隔。 2、 简并性：除蛋氨酸和色氨酸外，其余18种氨基酸的密码都有 两种或两种以上，最多者可达6种。这种同一种氨基酸具有多种密码子 的现象称为密码的简併性。 3、 方向性：mRNA中遗传密码的排列有一定的方向性，即沿5′→3′ 方向排列。 4、 通用性：从最简单的细菌、病毒直到人类，在蛋白质合成中都 使用同一套遗传密码，称为遗传密码的通用性。 5、 摆动性；运输氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与挂图或幻灯mRNA的遗传密码反向配对结合，反密码与密码间不严格遵守常见的片：原核生碱基配对规律，称为摆动配对。 （二）氨基酸的搬运工具tRNA 物核糖体的模式图 tRNA是搬运氨基酸的工具，起“接合器”的作用，在蛋白质生物合 成中担任“翻译员”的工作。tRNA具有双重作用：一方面可以氨基酰tRNA 的形式携带活化氨基酸，另一方面又可识别mRNA分子上的遗传密码， 通过反密码子与mRNA密码子对应结合，保证翻译过程的忠实性。 （三）rRNA组成的核糖体是蛋白质合成场所 在蛋白质生物合成中，rRNA并不能单独起作用，它需要与多种蛋 白质结合构成核蛋白体，核蛋白体是蛋白质合成的场所，是多肽链合成 的“装配机”。 核蛋白体由大小两个亚基构成。具有以下功能： （1） 小亚基： ①有容纳mRNA的通道，可结合模板mRNA。 ②结合起始tRNA。 ③结合和水解ATP。 （2） 大亚基： ① 有三个结合tRNA的结合位点。第一个是结合氨基酰-tRNA的 氨基酰位点称受位或A位；第二个是结合肽酰-tRNA的肽酰位点称给 位或P位；第三个是排出卸载tRNA的排出位或称E位。A位和P位都 是由大小亚基蛋白成分共同组成，当与mRNA结合时，这两个相邻的 位点正好与两个相邻的密码子位置相对应。 ② 具有转肽酶（核酶）活性，催化肽键的形成。 ③ 能够结合参与蛋白质合成的可溶性蛋白因子，如起始因子、延长因子、终止因子等。 二、 合成原料 20种编码氨基酸，少数生物另有两种氨基酸：吡咯赖氨酸和硒代半光氨酸。 三、参与蛋白质生物合成的酶类 1. 氨基酸tRNA合成酶：在ATP的存在下，催化氨基酸的活化以及与对应tRNA的结合反应。它存在于细胞液中，至少20种以上，具有绝对特异性，对氨基酸及tRNA都能高度特异地识别，此外还具有校正活性，可将反应任一步骤中出现的错误加以改正，是保证翻译准确性的关键物质。 2. 转肽酶：存在于核蛋白体大亚基上，能催化给位（P位）上肽酰-tRNA的肽酰基转移至受位（A位）上氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基缩合形成肽键。 四、蛋白质因子 蛋白因子——起始因子、延长因子、释放因子 IF是一些与多肽链合成起始有关的蛋白因子。其作用主要是促进核蛋白体小亚基与起始tRNA及模板mRNA的结合。 EF是一类直接参与多肽链延长阶段的蛋白因子。其作用主要是促进氨基酰-tRNA进入核蛋白体的受位，并促进移位过程。 RF是与多肽链合成终止有关的蛋白因子。其作用主要是识别mRNA上的终止密码，协助多肽链的释放。 五、 供能物质及无机离子 蛋白质生物合成过程中需要ATP或GTP提供能量，并需镁离子和钾离子参与。 第二节 蛋白质的生物合成过程——翻译 20分钟 蛋白质合成需要以mRNA为模板，氨基酸为原料，tRNA为转运氨 基酸的工具，以核蛋白体为合成场所，在多种酶和辅助因子等200多种 成分共同参与下完成。 准备过程： 氨基酸的活化与转运 氨基酰-tRNA合成酶具有绝对 专一性，对氨基酸、tRNA两种底物都有高度特异的识别功能，并将氨 基酸连接在对应的tRNA上，从而保证了遗传信息的准确翻译。 一、 一、肽链合成的起始 由核糖体、大小亚基，模板mRNA及起始tRNA组装形成起始复合物 2+的过程，需GTP、三种IF及Mg的参与。 1. 核糖体大、小亚基分离 2. mRNA 在小亚基上定位结合 3. 起始氨基酰-tRNA的结合 4. 核糖体大亚基结合 二、肽链合成的延长 1．注册：又称进位，按照A位处对应的mRNA第2个密码子，相应的氨基酰tRNA与EF-TuGTP构成复合物，并通过反密码识别mRNA模板上的密码子。 2．成肽：在大亚基上转肽酶的催化下，P位上起始tRNA所携带的氨基酰与A位上新进入的氨基酸的氨基缩合形成肽键。 3．移位：又称转位，EF-TuGTP复合物与核糖体结合，并水解GTP提供能量，促使核糖体沿mRNA向3＇-端移动移动一个密码子的距离。 新生肽链上每增加一个氨基酸残基都要经过进位、成肽、移位三步反应，此过程需要2种EF参与，消耗2分子GTP。 三、肽链合成的终止 当核蛋白体的A位出现mRNA的终止密码后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA大小亚基等分离，这些过程称为肽链合成终止。 蛋白质的生物合成
第十一章 蛋白质生物合成
