第十二章 蛋白質(zhì)的生物合成

1、第十二章 蛋白質(zhì)的生物合成 一、知識要點 （一）蛋白質(zhì)生物合成體系的重要組分蛋白質(zhì)生物合成體系的重要組分主要包括mRNA 、tRNA 、rRNA、有關(guān)的酶以及幾十種蛋白質(zhì)因子。其中，mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的直接模板。tRNA的作用體現(xiàn)在三個方面：3CCA接受氨基酸；反密碼子識別mRNA鏈上的密碼子；連接多肽鏈和核糖體。rRNA和幾十種蛋白質(zhì)組成合成蛋白質(zhì)的場所核糖體。 遺傳密碼的特點：無標點性、無重疊性；通用性和例外；簡并性；變偶性。（二）蛋白質(zhì)白質(zhì)生物合成的過程蛋白質(zhì)生物合成的過程分四個步驟：氨基酸活化、肽鏈合成的起始、延伸、終止和釋放。其中，氨基酸活化即氨酰tRNA的

2、合成，反應(yīng)由特異的氨酰tRNA合成酶催化，在胞液中進行。氨酰tRNA合成酶既能識別特異的氨基酸，又能辯認攜帶該氨?；囊唤M同功受體tRNA分子。肽鏈合成的起始對于大腸桿菌等原核細胞來說，是70S起始復(fù)合物的形成。它需要核糖體30S和50S亞基、帶有起始密碼子AUG的mRNA、fMet-tRNAf 、起始因子IF1、IF2、IF3（分子量分別為10 000、80 000和21 000的蛋白質(zhì)）以及GTP和Mg2+的參加。肽鏈合成的延伸需要70S起始復(fù)合物、氨酰-tRNA、三種延伸因子：一種是熱不穩(wěn)定的EF-Tu，另一種是熱穩(wěn)定的EF-Ts，第三種是依賴GTP的EF-G以及GTP和Mg2+。肽鏈合

3、成的終止和釋放需要三個終止因子RF1、RF2、RF3蛋白的參與。比較真核細胞蛋白質(zhì)生物合成與原核細胞的不同。（三）蛋白質(zhì)合成后的修飾蛋白質(zhì)合成后的幾種修飾方式：氨基末端的甲酰甲硫氨酸的切除、肽鏈的折疊、氨基酸殘基的修飾、切去一段肽鏈。        二、習(xí) 題（一） （一）名詞解釋1密碼子(codon)2反義密碼子(synonymous codon)3反密碼子(anticodon)4變偶假說(wobble hypothesis)5移碼突變(frameshift mutant)6氨基酸同功受體(isoacceptor

4、)7反義RNA(antisense RNA)8信號肽(signal peptide)9簡并密碼(degenerate code)10核糖體(ribosome)11多核糖體(poly some)12氨?；课?aminoacyl site)13肽?；课?peptidy site)14肽基轉(zhuǎn)移酶(peptidyl transferase)15氨酰- tRNA合成酶(amino acy-tRNA synthetase)16蛋白質(zhì)折疊(protein folding)17核蛋白體循環(huán)(polyribosome)18鋅指(zine finger)19亮氨酸拉鏈(leucine zipper)20順式作

5、用元件(cis-acting element)21反式作用因子(trans-acting factor)22螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix) （二）英文縮寫符號1IF（initiation factor）： 2EF（elongation factor）：3RF（release factor）：4hnRNA（heterogeneous nuclear RNA）：5fMet-tRNAf ： 6Met-tRNAi ： （三） 填空題1蛋白質(zhì)的生物合成是以_作為模板，_作為運輸氨基酸的工具，_作為合成的場所。2細胞內(nèi)多肽鏈合成的方向是從_端到_端，而閱讀mRNA的

6、方向是從_端到_端。3核糖體上能夠結(jié)合tRNA的部位有_部位，_部位。4蛋白質(zhì)的生物合成通常以_作為起始密碼子，有時也以_作為起始密碼子，以_，_，和_作為終止密碼子。5SD序列是指原核細胞mRNA的5端富含_堿基的序列，它可以和16SrRNA的3端的_ 序列互補配對，而幫助起始密碼子的識別。6原核生物蛋白質(zhì)合成的起始因子（IF）有_種，延伸因子（EF）有_種，終止釋放（RF）有_種；而真核生物細胞質(zhì)蛋白質(zhì)合成的延伸因子通常有_種，真菌有_種，終止釋放因子有_種。7原核生物蛋白質(zhì)合成中第一個被摻入的氨基酸是_。8無細胞翻譯系統(tǒng)翻譯出來的多肽鏈通常比在完整的細胞中翻譯的產(chǎn)物要長，這是因為_。9已

7、發(fā)現(xiàn)體內(nèi)大多數(shù)蛋白質(zhì)正確的構(gòu)象的形成需要_的幫助。10分子伴侶通常具_酶的活性。11蛋白質(zhì)內(nèi)含子通常具有_酶的活性。12某一tRNA的反密碼子是GGC，它可識別的密碼子為_和_。13環(huán)狀RNA不能有效地作為真核生物翻譯系統(tǒng)的模板是因為_。14在真核細胞中，mRNA是由_經(jīng)_合成的，它攜帶著_。它是由_降解成的，大多數(shù)真核細胞的mRNA只編碼_。15生物界總共有_個密碼子。其中_個為氨基酸編碼；起始密碼子為_；終止密碼子為_，_，_。16氨酰- tRNA合成酶對_和_均有專一性，它至少有兩個識別位點。17原核細胞內(nèi)起始氨酰- tRNA為_ _；真核細胞內(nèi)起始氨酰- tRNA為 _。18原核生物核

8、糖體50S亞基含有蛋白質(zhì)合成的_部位和_部位，而mRNA結(jié)合部位_。19許多生物核糖體連接于一個mRNA形成的復(fù)合物稱為_。20肽基轉(zhuǎn)移酶在蛋白質(zhì)生物合成中的作用是催化_和_。21核糖體_亞基上的_協(xié)助識別起始密碼子。22延長因子G又稱_，它的功能是_，但需要_。23ORF是指_，已發(fā)現(xiàn)最小的ORF只編碼_個氨基酸。24基因表達包括_和_。25遺傳密碼的特點有方向性、連續(xù)性_和_。26氨酰- tRNA合成酶利用_供能，在氨基酸_基上進行活化，形成氨基酸AMP中間復(fù)合物。27原核生物肽鏈合成啟始復(fù)合體由mRNA _和_組成。28真核生物肽鏈合成啟始復(fù)合體由mRNA _和_組成。29肽鏈延伸包括進

9、位_和_三個步驟周而復(fù)始的進行。30原核生物肽鏈合成后的加工包括_和_。31鏈霉素和卡那霉素能與核蛋白體_亞基結(jié)合，改變其構(gòu)象，引起_導(dǎo)致合成的多肽鏈一級結(jié)構(gòu)改變。32氯霉素能與核蛋白體_亞基結(jié)合，抑制_酶活性，從而抑制蛋白質(zhì)合成。33乳糖操縱子的控制區(qū)啟動子上游有_結(jié)合位點，當此位點與_結(jié)合時，轉(zhuǎn)錄可增強一千倍左右。34真核生物蛋白質(zhì)因子與DNA相互作用的基元較常見的有_和_。35乳糖操縱子的誘導(dǎo)物是_，色氨酸操縱子的輔阻遏物是_。36分泌性蛋白質(zhì)多肽鏈合成后的加工包括_、剪裁和天然構(gòu)象的形成。37Ras癌基因的產(chǎn)物是_，src癌基因的產(chǎn)物是_。 （四）選擇題1預(yù)測一下哪一種氨酰-

10、 tRNA合成酶不需要有較對的功能： A甘氨酰- tRNA合成酶 B丙氨酰- tRNA合成酶 C精氨酰- tRNA合成酶 D谷氨酰- tRNA合成酶2某一種tRNA的反密碼子是5´UGA3´，它識別的密碼子序列是： AUCA BACU CUCG DGCU3為蛋白質(zhì)生物合成中肽鏈延伸提供能量的是： AATP BCTP CGTP DUTP4一個N端氨基酸為丙氨酸的20肽，其開放閱讀框架至少應(yīng)由多少核苷酸殘基組成： A60 B63 C66 D69 5在蛋白質(zhì)生物合成中tRNA的作用是： A將一個氨基酸連接到另一個氨基酸上 B把氨基酸帶到mRNA指定的位置上 C增加氨基酸的有效濃度

11、 D將mRNA連接到核糖體上6下列對原核細胞mRNA的論述那些是正確的： A原核細胞的mRNA多數(shù)是單順反子的產(chǎn)物 B多順反子mRNA在轉(zhuǎn)錄后加工中切割成單順反子mRNA C多順反子mRNA翻譯成一個大的蛋白質(zhì)前體，在翻譯后加工中裂解成若干成熟的蛋白質(zhì) D多順反子mRNA上每個順反子都有自己的起始和終止密碼子；分別翻譯成各自的產(chǎn)物7在蛋白質(zhì)分子中下面所列舉的氨基酸哪一種最不容易突變？AArg BGlu CVal DAsp8根據(jù)擺動學(xué)說，當一個tRNA分子上的反密碼子的第一個堿基為次黃嘌呤時，它可以和mRNA密碼子的第三位的幾種堿基配對： A1 B2 C3 D49以下有關(guān)核糖體的論述哪項是不正確

12、的： A核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所 B核糖體小亞基參與翻譯起始復(fù)合物的形成，確定mRNA的解讀框架 C核糖體大亞基含有肽基轉(zhuǎn)移酶活性 D核糖體是儲藏核糖核酸的細胞器10關(guān)于密碼子的下列描述，其中錯誤的是：A每個密碼子由三個堿基組成 B每一密碼子代表一種氨基酸C每種氨基酸只有一個密碼子 D有些密碼子不代表任何氨基酸11如果遺傳密碼是四聯(lián)體密碼而不是三聯(lián)體，而且tRNA反密碼子前兩個核苷酸處于擺動的位置，那么蛋白質(zhì)正常合成大概需要多少種tRNA：A約256種不同的tRNA B150250種不同的tRNAC與三聯(lián)體密碼差不多的數(shù)目 D取決于氨酰-tRNA合成酶的種類12擺動配對是指下列哪個堿基之間配對

13、不嚴格：A反密碼子第一個堿基與密碼子第三個堿基B反密碼子第三個堿基與密碼子第一個堿基C反密碼子和密碼子第一個堿基D反密碼子和密碼子第三個堿基13在蛋白質(zhì)合成中，把一個游離氨基酸摻入到多肽鏈共須消耗多少高能磷酸鍵： A1 B2 C3 D414蛋白質(zhì)的生物合成中肽鏈延伸的方向是：AC端到N端 B從N端到C端C定點雙向進行 DC端和N端同時進行15核糖體上A位點的作用是：A接受新的氨基酰-tRNA到位 B含有肽機轉(zhuǎn)移酶活性，催化肽鍵的形成 C可水解肽酰tRNA、釋放多肽鏈 D是合成多肽鏈的起始點16蛋白質(zhì)的終止信號是由： AtRNA識別 B轉(zhuǎn)肽酶識別C延長因子識別 D以上都不能識別17下列屬于順式作

14、用元件的是： A啟動子 B結(jié)構(gòu)基因 C RNA聚合酶 D 錄因子 18下列屬于反式作用因子的是： A啟動子 B增強子 C終止子 D轉(zhuǎn)錄因子19下列有關(guān)癌基因的論述，哪一項是正確的：A癌基因只存在病毒中 B細胞癌基因來源于病毒基因 C癌基因是根據(jù)其功能命名的 D細胞癌基因是正?；虻囊徊糠?0下列何者是抑癌基因 Aras基因 Bsis基因 CP53基因 Dsrc基因 （五）是非判斷題（ ）1由于遺傳密碼的通用性真核細胞的mRNA可在原核翻譯系統(tǒng)中得到正常的翻譯。（ ）2核糖體蛋白不僅僅參與蛋白質(zhì)的生物合成。（ ）3在翻譯起始階段，有完整的核糖體與mRNA的5´端結(jié)合，從而開始

15、蛋白質(zhì)的合成。（ ）4所有的氨酰-tRNA的合成都需要相應(yīng)的氨酰-TRNA合成酶的催化。（ ）5EF-Tu的GTPase 活性越高，翻譯的速度就越快，但翻譯的忠實性越低。（ ）6在蛋白質(zhì)生物合成中所有的氨酰-tRNA都是首先進入核糖體的A部位。（ ）7tRNA的個性即是其特有的三葉草結(jié)構(gòu)。（ ）8從DNA分子的三聯(lián)體密碼可以毫不懷疑的推斷出某一多肽的氨基酸序列，但氨基酸序列并不能準確的推導(dǎo)出相應(yīng)基因的核苷酸序列。（ ）9與核糖體蛋白相比，rRNA僅僅作為核糖體的結(jié)構(gòu)骨架，在蛋白質(zhì)合成中沒有什么直接的作用。（ ）10多肽鏈的折疊發(fā)生在蛋白質(zhì)合成結(jié)束以后才開始。（ ）11人工合成多肽的方向也是從N

16、端到C端。（ ）12核糖體活性中心的A位和P位均在大亞基上。（ ）13蛋白質(zhì)合成過程中所需的能量都由ATP直接供給。（ ）14每個氨酰-tRNA進入核糖體的A位都需要延長因子的參與，并消耗一分子GTP。（ ）15每種氨基酸只能有一種特定的tRNA與之對應(yīng)。（ ）16密碼子與反密碼子都是由AGCU 4種堿基構(gòu)成的。（ ）17泛素是一種熱激蛋白。（ ）18原核細胞新生肽鏈N端第一個殘基為fMet；真核細胞新生肽鏈N端為Met。（ ）19蛋白質(zhì)合成過程中，肽基轉(zhuǎn)移酶起轉(zhuǎn)肽作用核水解肽鏈作用。（ ）20色氨酸操縱子中存在衰減子，故此操縱系統(tǒng)有細調(diào)節(jié)功能。 （六）問答題1什么m7GTP 能夠抑

17、制真核細胞的蛋白質(zhì)合成，但不抑制原核細胞的蛋白質(zhì)合成？相反人工合成的SD序列能夠抑制原核細胞的蛋白質(zhì)合成，但不抑制真核細胞的蛋白質(zhì)合成？2遺傳密碼如何編碼？有哪些基本特性？3簡述tRNA在蛋白質(zhì)的生物合成中是如何起作用的？4mRNA遺傳密碼排列順序翻譯成多肽鏈的氨基酸排列順序，保證準確翻譯的關(guān)鍵是什么？5述真核生物反式作用因子與DNA靶區(qū)和RNA聚合酶相互作用的基本方式。6癌基因異常激活有哪些方式？7簡述抑癌基因與癌變的關(guān)系。 三、參考答案 （一） （一）    名詞解釋1 1密碼子（codon）：存在于信使RNA中的三個相鄰的核苷酸順序，是蛋

18、白質(zhì)合成中某一特定氨基酸的密碼單位。密碼子確定哪一種氨基酸叁入蛋白質(zhì)多肽鏈的特定位置上；共有64個密碼子,其中61個是氨基酸的密碼，3個是作為終止密碼子。2 2同義密碼子（synonym codon）：為同一種氨基酸編碼的幾個密碼子之一，例如密碼子UUU和UUC 二者都為苯丙氨酸編碼。3 3反密碼子（anticodon）：在轉(zhuǎn)移RNA反密碼子環(huán)中的三個核苷酸的序列，在蛋白質(zhì)合成中通過互補的堿基配對，這部分結(jié)合到信使RNA的特殊密碼上。4 4變偶假說（Wobble hypothesis）：克里克為解釋tRNA分子如何去識別不止一個密碼子而提出的一種假說。據(jù)此假說，反密碼子的前兩個堿基（3端）按照堿基配對的一般規(guī)律與密碼子的前兩個（5端）堿基配對，然而tRNA反密碼子中的第三個堿基，在與密碼子上3端的堿基形成氫鍵時，則可有某種程度的變動，使其有可能與幾種不同的堿基配對。5 5移碼突變（frame-shift mutation）：一種突變，其結(jié)果為導(dǎo)致核酸的核苷酸順序之間的正常關(guān)系發(fā)生改變。移碼突變是由刪去或插入一個核苷酸的點突變構(gòu)成的，在這種情況下，突變點以前的密碼子并不改變，并將決定正確的氨基酸順序；但突變點以后的所有密碼子都將改變。且將決定錯誤的氨基酸順序。6氨基酸同功受體（isoacceptor）：每一個氨基酸可以有多過一個tRNA作為運載工具，這些tR