- 第七章 蛋白質(zhì)的生物合成

1、第七章 蛋白質(zhì)的生物合成翻譯(一)名詞解釋1翻譯 2密碼子 3密碼的簡并性 4同義密碼子 5變偶假說 6移碼突變 7同功受體 8多核糖體(二)問答題1參與蛋白質(zhì)生物合成體系的組分有哪些?它們具有什么功能?2遺傳密碼是如何破譯的?3遺傳密碼有什么特點(diǎn)?4簡述三種RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用。5簡述核糖體的活性中心的二位點(diǎn)模型及三位點(diǎn)模型的內(nèi)容。6氨基酸在蛋白質(zhì)合成過程中是怎樣被活化的?7簡述蛋白質(zhì)生物合成過程。8蛋白質(zhì)合成中如何保證其翻譯的正確性?9原核細(xì)胞和真核細(xì)胞在合成蛋白質(zhì)的起始過程有什么區(qū)別。10蛋白質(zhì)合成后的加工修飾有哪些內(nèi)容?11蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)是怎樣形成的? 12真核細(xì)胞與原核細(xì)

2、胞核糖體組成有什么不同?如何證明核糖體是蛋白質(zhì)的合成場所?13. 已知一種突變的噬菌體蛋白是由于單個(gè)核苷酸插入引起的移碼突變的，將正常的蛋白質(zhì)和突變體蛋白質(zhì)用胰蛋白酶消化后，進(jìn)行指紋圖分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)肽段的差異，測(cè)得其基酸順序如下： 正常肽段 Met-Val-Cys-Val-Arg    突變體肽段 Met-Ala-Met-Arg（1）什么核苷酸插入到什么地方導(dǎo)致了氨基酸順序的改變？（2）推導(dǎo)出編碼正常肽段和突變體肽段的核苷酸序列.提示：有關(guān)氨基酸的簡并密碼分別為 Val： GUU GUC GUA GUG Arg： CGU CGC CGA CG AGA AG

3、G Cys： UGU UGC Ala： GCU GCC GCA CGC14. 試列表比較核酸與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。15. 試比較原核生物與真核生物的翻譯。(三)填空題1蛋白質(zhì)的生物合成是以_為模板，以_為原料直接供體，以_為合成楊所。2生物界共有_個(gè)密碼子，其中_個(gè)為氨基酸編碼，起始密碼子為_；終止密碼子為_、_、_。3原核生物的起始tRNA以_表示，真核生物的起始tRNA以_表示，延伸中的甲硫氨酰tRNA以_表示。4植物細(xì)胞中蛋白質(zhì)生物合成可在_、_和_三種細(xì)胞器內(nèi)進(jìn)行。5延長因子T由Tu和Ts兩個(gè)亞基組成，Tu為對(duì)熱_蛋白質(zhì)，Ts為對(duì)熱_蛋白質(zhì)。6原核生物中的釋放因子有三種，其中RF-

4、1識(shí)別終止密碼子_、_；RF-2識(shí)別_、_；真核中的釋放因子只有_一種。7氨酰-tRNA合成酶對(duì)_和相應(yīng)的_有高度的選擇性。8原核細(xì)胞的起始氨基酸是_，起始氨酰-tRNA是_。9原核細(xì)胞核糖體的_亞基上的 _協(xié)助辨認(rèn)起始密碼子。l0每形成一個(gè)肽鍵要消耗_個(gè)高能磷酸鍵，但在合成起始時(shí)還需多消耗_個(gè)高能磷酸鍵。11肽基轉(zhuǎn)移酶在蛋白質(zhì)生物合成中的作用是催化_形成和_的水解。12肽鏈合成終止時(shí)，_進(jìn)人“A”位，識(shí)別出_，同時(shí)終止因子使_的催化作用轉(zhuǎn)變?yōu)開。13原核生物的核糖體由_小亞基和_大亞基組成，真核生物核糖體由_小亞基和_大亞基組成。14. 蛋白質(zhì)中可進(jìn)行磷酸化修飾的氨基酸殘基主要為_、_、_。

5、(四)選擇題1蛋白質(zhì)生物合成的方向是( )。A.從CN端 B.定點(diǎn)雙向進(jìn)行 C.從N端、C端同時(shí)進(jìn)行 D.從NC端2不能合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器是( )。A.線粒體 B.葉綠體 C.高爾基體 D.核糖體3真核生物的延伸因子是( )。A.EFTu B.EF一2 C.EF-G D.EF一14真核生物的釋放因子是( )。一1 C.RF一2 D.RF一35能與tRNA反密碼子中的I堿基配對(duì)的是( )。A.A、G B.C、U C.U D.U、C、A6蛋白質(zhì)合成所需能量來自( )。A.ATP B.GTP C.ATP、GTP D.GTP7tRNA的作用是( )。A.將一個(gè)氨基酸連接到另一個(gè)氨基酸上 B.把氨基酸帶

6、到mRNA位置上C.將mRNA接到核糖體上 D.增加氨基酸的有效濃度8關(guān)于核糖體的移位，敘述正確的是( )。A.空載tRNA的脫落發(fā)生在“A”位上 B.核糖體沿mRNA的35方向相對(duì)移動(dòng)C.核糖體沿mRNA的53方向相對(duì)移動(dòng)D.核糖體在mRNA上一次移動(dòng)的距離相當(dāng)于二個(gè)核苷酸的長度9在蛋白質(zhì)合成中，下列哪一步不需要消耗高能磷酸鍵( )。A.肽基轉(zhuǎn)移酶形成肽鍵 B.氨酰一tRNA與核糖體的“A，位點(diǎn)結(jié)合C.核糖體沿mRNA移動(dòng)D.fMettRNAf與mRNA的起始密碼子結(jié)合以及與大、小亞基的結(jié)合10在真核細(xì)胞中肽鏈合成的終止原因是( )。A.已達(dá)到mRNA分子的盡頭 B.具有特異的tRNA識(shí)別終

7、止密碼子C.終止密碼子本身具有酯酶作用，可水解肽酰與tRNA之是的酯鍵D.終止密碼子被終止因子(RF)所識(shí)別11蛋白質(zhì)生物合成中的終止密碼是( )。12根據(jù)擺動(dòng)假說，當(dāng)tRNA反密碼子第1位堿基是I時(shí)，能夠識(shí)別哪幾種密碼子( )A.A B.C C.G D.T E.U13下列哪些因子是真核生物蛋白質(zhì)合成的起始因子( )。A.IF1 B.IF2 C.eIF2 D.eIF4 E.elF4A14蛋白質(zhì)生物合成具有下列哪些特征( )。A.氨基酸必須活化 B.需要消耗能量 C.每延長一個(gè)氨基酸必須經(jīng)過進(jìn)位、轉(zhuǎn)肽、移位、稅落四個(gè)步驟 D.合成肽鏈由C端向N端不斷延長 E.新生肽鏈需加工才能成為活性蛋白質(zhì)15

8、下列哪些內(nèi)容屬于蛋白質(zhì)合成后的加工、修飾( )。A.切除內(nèi)含子，連接外顯子 B.切除信號(hào)肽 C.切除N-端MetD.形成二硫鍵 E.氨的側(cè)鏈修飾16蛋白質(zhì)生物合成過程中，下列哪些步驟需要消耗能量( )。A.氨基酸分子的活化 B.70S起始復(fù)合物的形成 C.氨酰tRNA進(jìn)入核糖體A位 D.肽鍵形成 E.核糖體移位17原核生物的肽鏈延伸過程有下列哪些物質(zhì)參與( )。A.肽基轉(zhuǎn)移酶 B.鳥苷三磷酸 C.mRNA D.甲酰甲硫氨酰-tRNA E.EF-Tu、EF-Ts、 EF-G18.Shine-Dalgarno順序(SD-順序)是指： ( )A.在mRNA分子的起始碼上游8-13個(gè)核苷酸處的順序B.

9、在DNA分子上轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)前8-13個(gè)核苷酸處的順序C.16srRNA3'端富含嘧啶的互補(bǔ)順序 D.啟動(dòng)基因的順序特征 E.以上都正確19. 在研究蛋白合成中,可利用嘌呤霉素,這是因?yàn)樗?( )A.使大小亞基解聚 B.使肽鏈提前釋放 C.抑制氨基酰-tRNA合成酶活性 D.防止多核糖體形成 E.以上都正確20. 氨基酸活化酶：( )A.活化氨基酸的氨基 B.利用GTP作為活化氨基酸的能量來源C.催化在tRNA的5磷酸與相應(yīng)氨基酸間形成酯鍵D.每一種酶特異地作用于一種氨基酸及相應(yīng)的tRNA E.以上都不正確(五)是非題 1DNA不僅決定遺傳性狀，而且還直接表現(xiàn)遺傳性狀。( ) 2密碼子在

10、mRNA上的閱讀方向?yàn)? 3。( ) 3每種氨基酸都有兩種以上密碼子。( ) 4一種tRNA只能識(shí)別一種密碼子。( ) 5線粒體和葉綠體的核糖體的亞基組成與原核生物類似。( ) 6大腸桿菌的核糖體的小亞基必須在大亞基存在時(shí)，才能與mRNA結(jié)合。( )7大腸桿菌的核糖體的大亞基必須在小亞存在時(shí)，才能與mRNA結(jié)合。( )8在大腸桿菌中，一種氨基酸只對(duì)應(yīng)于一種氨酰-tRNA合成酶。( )9氨基酸活化時(shí)，在氨酰-tRNA合成酶的催化下，由ATP供能，消耗個(gè)高能磷酸鍵。( ) 10線粒體和葉綠體內(nèi)的蛋白質(zhì)生物合成起始與原核生物相同。( ) 11每種氨基酸只能有一種特定的tRNA與之對(duì)應(yīng)。( ) 12A

11、UG既可作為fMet-tRNAf和Met-tRNAi的密碼子，又可作為肽鏈內(nèi)部Met的密碼子。( ) 13構(gòu)成密碼子和反密碼子的堿基都只是A、U、C、G。( ) 14核糖體大小亞基的結(jié)合和分離與Mg2+，的濃度有關(guān)。( )15核糖體的活性中心“A”位和“P”位都主要在大亞基上。( )16. E.coli中，DnaA與復(fù)制起始區(qū)DNA結(jié)合，決定復(fù)制的起始。( )二、參考答案(一)名詞解釋 1翻譯(translation)：以mRNA為模板，氨酰-tRNA為原料直接供體，在多種蛋白質(zhì)因子和酶的參與下，在核糖體上將mRNA分子上的核苷酸順序表達(dá)為有特定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。 2密碼子(codon

12、)：mRNA中堿基順序與蛋白質(zhì)中氨基酸順序的對(duì)應(yīng)關(guān)系是通過密碼實(shí)現(xiàn)的， mRNA中每三個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸，這三個(gè)相鄰的堿基稱為一個(gè)密碼子。 3密碼的簡并性(degeneracy)：個(gè)氨基酸具有兩個(gè)以上密碼子的現(xiàn)象。 4同義密碼子(synonym codon)：為同種氨基酸編碼的各個(gè)密碼子，稱為同義密碼了。 5變偶假說(wobble hypothesis)：指反密碼子的前兩個(gè)堿基(3-端)按照標(biāo)準(zhǔn)與密碼子的前兩個(gè)堿基(5-端)配對(duì)，而反密碼子中的第三個(gè)堿墓則有某種程度的變動(dòng)，使其有可能與幾種不同的堿基配對(duì)。 6移碼突變(frame-shift mutation)：在mRNA中，若插入或刪

13、去一個(gè)核苷酸，就會(huì)使讀碼發(fā)錯(cuò)誤，稱為移碼，由于移碼而造成的突變、稱移碼突變。 7，同功受體(isoacceptor)：轉(zhuǎn)運(yùn)同一種氨基酸的幾種tRNA稱為同功受體。 8反密碼子(anticodon)：指tRNA反密碼子環(huán)中的三個(gè)核苷酸的序列，在蛋白質(zhì)合成過程中通過堿基配對(duì)，識(shí)別并結(jié)合到mRNA的特殊密碼上。 9多核糖體(polysome)：mRNA同時(shí)與若干個(gè)核糖體結(jié)合形成的念珠狀結(jié)構(gòu)，稱為多核糖體。(二)問答題 1A.mRNA：蛋白質(zhì)合成的模板；B.tRNA：蛋白質(zhì)合成的氨基酸運(yùn)載工具；C.核糖體：蛋白質(zhì)合成的場所；D.輔助因子：(a)起始因子-參與蛋白質(zhì)合成起始復(fù)合物形成；(b)延長因子-肽

14、鏈的延伸作用；(c)釋放因子一-終止肽鏈合成并從核糖體上釋放出來。 2提示：三個(gè)突破性工作 (1)體外翻譯系統(tǒng)的建立；(2)核糖體結(jié)合技術(shù)；(3)核酸的人工合成。 3(1)密碼無標(biāo)點(diǎn)：從起始密碼始到終止密碼止，需連續(xù)閱讀，不可中斷。增加或刪除某個(gè)核苷酸會(huì)發(fā)生移碼突變。 (2)密碼不重疊：組成一個(gè)密碼的三個(gè)核苷酸只代表一個(gè)氨基酸，只使用一次，不重疊使用。 (3)密碼的簡并性：在密碼子表中，除Met、Trp各對(duì)應(yīng)一個(gè)密碼外，其余氨基酸均有兩個(gè)以上的密碼，對(duì)保持生物遺傳的穩(wěn)定性具有重要意義。 (4)變偶假說：密碼的專一性主要由頭兩位堿基決定，第三位堿基重要性不大，因此在與反密碼子的相互作用中具有一定

15、的靈活性。 (5)通用性及例外：地球上的一切生物都使用同一套遺傳密碼，但近年來已發(fā)現(xiàn)某些個(gè)別例外現(xiàn)象，如某些哺乳動(dòng)物線粒體中的UGA不是終止密碼而是色氨酸密碼子。 (6)起始密碼子AUG，同時(shí)也代表Met，終止密碼子UAA、UAG、UGA使用頻率不同。 4(1)mRNA：DNA的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄作用傳遞給mRNA，mRNA作為蛋白質(zhì)合成模板，傳遞遺傳信息，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。 (2)tRNA：蛋白質(zhì)合成中氨基酸運(yùn)載工具，tRNA的反密碼子與mRNA上的密碼子相互作用，使分子中的遺傳信息轉(zhuǎn)換成蛋白質(zhì)的氨基酸順序是遺傳信息的轉(zhuǎn)換器。 (3)rRNA 核糖體的組分，在形成核糖體的結(jié)構(gòu)和功能上起重要作用，

16、它與核糖體中蛋白質(zhì)以及其它輔助因子一起提供了翻譯過程所需的全部酶活性。 5(1)二位點(diǎn)模型 A位：氨酰-tRNA進(jìn)入并結(jié)合的部位；P位：起始氨酰-tRNA或正在延伸的肽基-tRNA結(jié)合部位，也是無載的tRNA從核糖體上離開的部位。(2)三位點(diǎn)模型 大腸桿菌上的70S核糖體上除A位和P位外，還存在第三個(gè)結(jié)合tRNA的位點(diǎn)，稱為E位，它特異地結(jié)合無負(fù)載的tRNA及無負(fù)載的tRNA最后從核糖體上離開的位點(diǎn)。 6催化氨基酸活化的酶稱氨酰-tRNA合成酶，形成氨酰-tRNA，反應(yīng)分兩步進(jìn)行： (1)活化 需Mg2+和Mn2+，由ATP供能，由合成酶催化，生成氨基酸-AMP-酶復(fù)合物。 ， (2)轉(zhuǎn)移 在

17、合成酶催化下將氨基酸從氨基酸AMP酶復(fù)合物上轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的tRNA上，形成氨酰-tRNA。 7蛋白質(zhì)合成可分四個(gè)步驟，以大腸桿菌為例： (1)氨基酸的活化：游離的氨基酸必須經(jīng)過活化以獲得能量才能參與蛋白質(zhì)合成，由氨酰-tRNA合成酶催化，消耗1分子ATP，形成氨酰-tRNA。 (2)肽鏈合成的起始：由起始因子參與，mRNA與30S小亞基、50S大亞基及起始甲酰甲硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAt)形成70S起始復(fù)合物，整個(gè)過程需GTP水解提供能量。 (3)肽鏈的延長：起始復(fù)合物形成后肽鏈即開始延長。首先氨酰-tRNA結(jié)合到核糖體的A位，然后，由肽酰轉(zhuǎn)移酶催化與P位的起始氨基酸或肽?；纬呻逆I

18、，tRNAf或空載tRNA仍留在P位最后核糖體沿mRNA53方向移動(dòng)一個(gè)密碼子距離，A位上的延長一個(gè)氨基酸單位的肽酰-tRNA轉(zhuǎn)移到P位，全部過程需延伸因子EF-Tu、EF-Ts，能量由GTP提供。 (4)肽鏈合成終止，當(dāng)核糖體移至終止密碼UAA、UAG或UGA時(shí)，終止因子RF-1、RF-2識(shí)別終止密碼，并使肽酰轉(zhuǎn)移酶活性轉(zhuǎn)為水解作用，將P位肽酰-tRNA水解，釋放肽鏈，合成終止。 8提示：(1)氨基酸與tRNA的專一結(jié)合，保證了tRNA攜帶正確的氨基酸；(2)攜帶氨基酸的tRNA對(duì)mRNA的識(shí)別，mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子的相互識(shí)別，保證了遺傳信息準(zhǔn)確無誤地轉(zhuǎn)譯；(3)起始因子

19、及延長因子的作用，起始因子保證了只有起始氨酰-tRNA能進(jìn)入核糖體P位與起始密碼子結(jié)合，延伸因子的高度專一性，保證了起始tRNA攜帶的fMet不進(jìn)入肽鏈內(nèi)部；(4)核糖體三位點(diǎn)模型的E位與A位的相互影響，可以防止不正確的氨酰-tRNA進(jìn)入A位，從而提高翻譯的正確性；(5)校正作用：氨酰-tRNA合成酶和tRNA的校正作用；對(duì)占據(jù)核糖體A位的氨酰-tRNA的校對(duì)；變異校對(duì)即基因內(nèi)校對(duì)與基因間校對(duì)等多種校正作用可以保證翻譯的正確。 9(1)起始因子不同：原核為IF-1，IF-2，IF-2，真核起始因子達(dá)十幾種。 (2)起始氨酰-tRNA不同：原核為fMet-tRNAf，真核Met-tRNAi (3

20、)核糖體不同：原核為70S核粒體，可分為30S和50S兩種亞基，真核為80S核糖體，分40S和60S兩種亞基 10提示：(1)水解修飾；(2)肽鍵中氨基酸殘基側(cè)鏈的修飾；(3)二硫鍵的形成；(4)輔基的連接及亞基的聚合。 11提示：蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)是由氨基酸的順序決定的，不同的蛋白質(zhì)有不同的氨基酸順序，各自按一定的方式折疊而成該蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)。折疊是在自然條件下自發(fā)進(jìn)行的，在生理?xiàng)l件下，它是熱力學(xué)上最穩(wěn)定的形式，同時(shí)離不開環(huán)境因素對(duì)它的影響。對(duì)于具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，其亞基可以由一個(gè)基因編碼的相同肽鏈組成，也可以由不同肽鏈組成，不同肽鏈可以通過一條肽鏈加工剪切形成，或由幾個(gè)不同單順反子mRNA翻譯，或由多順反子mRNA翻譯合成。12原核細(xì)胞：70S核糖體由30S和50S兩個(gè)亞基組成；真核細(xì)胞：80S核糖體由40S和60S兩個(gè)亞基組成。利用放射性同位素標(biāo)記法，通過核糖體的分離證明之。13. 提示：(1)在正常肽段的第一個(gè)Val的密碼GUA的G后插入了一個(gè)C ；(2) 正常肽段的核苷酸序列為：AUG GUA UGC GU CG；突變體肽段的核苷酸序列為：AUG GCU AUG CGU 。14.核酸與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)比較表如下：核酸（Nucleic acids）蛋白質(zhì)（Proteins）DNARNA一級(jí)結(jié)構(gòu)Primary structure核苷酸序列