(15)-教案07蛋白質的生物合成-1

中醫(yī)藥大學教案課程名稱分子生物學教學對象中西醫(yī)結合、針推專業(yè)教材《分子生物學》、唐炳華鄭曉珂、中國中醫(yī)藥出版社、第3版授課內容蛋白質的生物合成課時2教學目的與要求掌握：參與翻譯的物質，mRNA、tRNA、rRNA的作用，遺傳密碼的特性，氨基酰-tRNA合成酶的作用。遺傳密碼、SD序列、信號肽、分子伴侶的概念。熟悉：核蛋白體循環(huán)過程，蛋白質的靶向輸送過程，幾種促進蛋白質折疊的大分子。重點、難點重點：原核生物的蛋白質合成過程；核蛋白體循環(huán)的概念及過程；3種RNA在蛋白質合成中的作用，以及密碼子的概念和特點難點：原核生物mRNA準確定位于核糖體的機制；蛋白質翻譯后加工與靶向輸送。課型新授課教學方法講授法、互動法、演示法、討論法教學過程設計第四章蛋白質的生物合成 蛋白質的生物合成是以mRNA為模板，在核糖體和tRNA等的共同作用下進行的。一種mRNA特異的指導合成一種蛋白質，不同mRNA指導合成不同的蛋白質。就是說，mRNA的核苷酸排列順序決定著由它指導合成的蛋白質的氨基酸排列順序。參與蛋白質生物合成的主要物質mRNA經(jīng)大量實驗證明，自然界里的確是采用三個核苷酸作為一個密碼子來編碼一種氨基酸的，這種密碼子又稱為三聯(lián)體密碼（tripletcode）或密碼子（codon）。二、密碼子的一般特性 1．密碼于核苷酸的排列方向與翻譯方向一致，即5＇→3＇也就是與mRNA起始信號到終止信號的排列方向一致。2．翻譯過程讀碼的連續(xù)性這是指密碼子的排列是連續(xù)的，每組密碼子間沒有間隔符號，因此在翻譯過程中必須從一個正確的起始點開始，按一定的讀碼框架一個不漏地逐個進行譯讀。若插入或缺失一個核苷酸，就會使以后的翻譯發(fā)生錯讀，導致產(chǎn)物結構改變，這就是所謂移碼。3．一般情況下密碼是不重疊的所謂不重疊是指每個三聯(lián)體中的三個核苷酸只參與編碼一個氨基酸，核苷酸不重疊使用。目前已經(jīng)證明，在絕大多數(shù)生物中讀碼是不重疊的。但在少數(shù)大腸桿菌噬菌體如φχ174的基因組中，發(fā)現(xiàn)某些基因之間有重疊現(xiàn)象，但不是密碼子內的核苷酸重疊使用，而是同一段DNA以不同的相位編碼幾種不同的蛋白質。圖13—1表示φχ174的D、E、J三個基因的重疊。教學過程設計φχ174的基因重疊4.密碼的簡并性幾種密碼子都對應于同一氨基酸的現(xiàn)象稱為簡并性。UUA，UUG，CUU，CUC，CUA及CUG6組密碼子都編碼亮氨酸。可以編碼相同氨基酸的密碼子稱為同義密碼子或同義詞。除色氨酸和甲硫氨酸只有一個密碼子外，其余氨基酸都有兩個以上密碼子。密碼子的簡并性具有重要的生物學意義，它可以減少有害的突變，同時在物種的穩(wěn)定上起一定作用。5.密碼子中第三位堿基的擺動性除少數(shù)氨基酸如亮氨酸、精氨酸和絲氨酸外，簡并性往往只涉及第三位核苷酸。也就是說密碼子的專一性主要由頭兩個堿基決定，第三個堿基可以有一定程度的改變，而仍能翻譯出正確的氨基酸，使合成出的多肽仍具有生物學活力。6.密碼子的近于通用性除少數(shù)例外，從原核生物到真核生物，甚至病毒都共同采用這套密碼。例如大腸桿菌tRNA的反密碼子也能正確閱讀真核生物血紅蛋白mRNA上的密碼子，合成血紅蛋白，這一點和保證生物的連續(xù)性有關。二、轉移RNA的功能tRNA的種類很多，分子大小也不相同，天然蛋白質的20種氨基酸都有自己特定的tRNA。且除色氨酸和甲硫氨酸各有一種特定的tRNA外，其余氨基酸均有2～6種tRNA。因此，tRNA的種類可達數(shù)十種。它們在ATP提供能量和酶的作用下，可分別與特定的氨基酸結合，并帶到核糖體上。tRNA分子上與多肽合成有關的位點至少有4個：（1）3＇—端—CCA上的氨基酸接受位點。（2）識別氨酰—tRNA合成酶的位點。（3）核糖體識別位點．使延長中的肽鏈附著于核糖體上。（4）反密碼子位點。在蛋白質合成中，tRNA攜帶專門的氨基酸，在核糖體上以其反密碼子與mRNA相應的密碼子堿基配對，將遺傳密碼翻譯成相應的氨基酸排列順序。例如tRNA丙的反密碼子為AGC，它對應的密碼子為GCU，在核糖體上tRNA丙的反密碼子與mRNA的密碼子配對。三、核糖體1．核糖體是蛋白質合成的場所早在1950年，Zamecnik將放射性同位素標記的氨基酸注射到小鼠體內，經(jīng)短時間后，取出肝臟制成勻漿，離心后分析細胞各組分的放射性強度，發(fā)現(xiàn)微粒體中放射性強度最高。再用去污劑（脫氧膽酸）處理微粒，將核糖體從內質網(wǎng)中分離出來，發(fā)現(xiàn)核糖體的放射強度比微粒體的要高7倍，證明了核糖體是蛋白質合成的場所。參與白質合成的各個組分。它參與蛋白質合成的啟動、延長和終止的全過程。2．核糖體的組成和結構核糖體是細胞質里的一種球狀小顆粒。在原核細胞中，核糖體或自由存在或與mRNA締合；在真核細胞中，核糖體或與粗面內質網(wǎng)結合或者自由存在。當多個核糖體與mRNA締合時稱為多聚核糖體。真核細胞的線粒體和葉綠體中也有核糖體存在。平均每個原核細胞含有15000個或更多的核糖體，每個真核細胞含有106～107個核糖體。3．核糖體的功能部位大腸桿菌核糖體主要功能部位示意圖核糖體是一個大分子機構，它具有許多精密配合的部分，以識別和管理復習思考題什么是遺傳密碼，其特征是什么？tRNA的功能是什么？原核生物與真核生物核糖體組分的特點是什么？參考文獻唐炳華、王繼峰主編的《醫(yī)學分子生物學》（規(guī)劃教材第九版，中國中醫(yī)藥出版社，2016年查錫良主編.醫(yī)學分子生物學.第1版.出版地：人民衛(wèi)生出版社，2005藥立波主編.醫(yī)學分子生物學.第3版.出版地：人民衛(wèi)生出版社，2008NettebrockNT,BohnertM.Bornthisway-BiogenesisoflipiddropletsfromspecializedERsubdomains.BiochimBiophysActaMolCellBiolLipids.2019Apr24.pii:S1388-1981(19)30061-7.WangX,JinL,JiangS,etal.Transcriptionregulatio