生物化學(xué)資料：第10單元 蛋白質(zhì)的生物合成

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1、 第10單元 蛋白質(zhì)的生物合成 （一）名詞解釋 1.遺傳密碼； 2.擺動假說； 3.SD序列； 4.信號肽； 5.多聚核糖體。 （二）填空題 1.反密碼子第 位堿基和密碼子第 堿基的配對允許有一定的擺動，稱為變偶性。 2.在原核細(xì)胞翻譯起始時，小亞基16SrRNA的3′端與mRNA5′端的 之間互補(bǔ)配對，確定讀碼框架，fMet- tRNAf占據(jù)核糖體的 位置。 3.細(xì)胞內(nèi)多肽鏈合成的方向是從 端到 端，而閱讀mRNA的方向是從 端到 端。 4.在形成氨酰- tRNA時，由氨基酸的

2、 基與tRNA3′末端的 基形成酯鍵。為保證蛋白質(zhì)合成的正確性，氨酰tRNA合成酶除了對特定氨基酸有很強(qiáng)的 之外，還能將“錯誤”氨基酸從氨?；?tRNA復(fù)合物上 下來。 5.轉(zhuǎn)肽酶催化生成的化學(xué)鍵是 ，該酶還具有 活性。 6.肽鏈延伸包括：進(jìn)位、 、和 。 7.翻譯延長階段的進(jìn)位，是指 進(jìn)入 位。翻譯延長階段的轉(zhuǎn)位是指 與 做相對運(yùn)動。 8.體內(nèi)大多數(shù)蛋白質(zhì)形成正確的構(gòu)象需要 的幫助，某些蛋白質(zhì)的折疊還需要

3、 互換酶和 異構(gòu)酶的催化。 （三）選擇題（在備選答案中選出1個或多個正確答案） 1.多肽鏈的氨基酸序列取決于 A．tRNA B. 18S rRNA C. 28S rRNA D．mRNA E. 氨基酰-mRNA合成酶 2.密碼GGC的對應(yīng)反密碼子是（中科院-中國科技大學(xué)2000年考研題） A．GCC B. CCG C. CCC D. CGC E. GGC 3.關(guān)于密碼子，錯誤的敘述是 A．每一密碼子代表一種氨基酸 B. 某些密碼子不代表氨基酸 C．一種氨基酸只有一種密碼子 D. 甲硫氨酸只

4、有一種密碼子 E. 密碼子有種族特異性 4.一個N端為丙氨酸的20肽，其開放的閱讀框架至少應(yīng)該由多少個核苷酸殘基組成？ A．60個 B. 63個 C. 66個 D. 57個 E. 69個 5.氨基酰- tRNA中，tRNA與氨基酸的結(jié)合鍵是 A．鹽鍵 B. 磷酸二酯鍵 C. 肽鍵 D. 糖苷鍵 E. 酯鍵 6.原核生物和真核生物翻譯起始不同之處 A．真核生物的Shine-Dalgarno序列使mRNA與核糖體結(jié)合 B．真核生物帽子結(jié)合蛋白是翻譯起始因子之一 C．IF 比eIF種類多 D．原核生物和真核生

5、物使用不同起始密碼 E．原核生物有TATAAT作為翻譯起始序列，真核生物則是TATA 7.關(guān)于核蛋白體轉(zhuǎn)肽酶，錯誤的敘述是 A．轉(zhuǎn)肽不需要GTP B. 轉(zhuǎn)肽不需要ATP C．活性中心在小亞基 D. 活性中心在大亞基 E．活性中心與rRNA有關(guān) 8.一個氨基酸參入多肽鏈，需要 A．兩個ATP分子 B．一個ATP分子，兩個GTP分子 C．一個ATP分子，一個GTP分子 D．兩個ATP分子，一個GTP分子 E．兩個GTP分子 9.信號肽段的作用是 A．指導(dǎo)DNA合成的啟動 B．指導(dǎo)多肽鏈糖基化 C．引導(dǎo)多肽進(jìn)

6、入內(nèi)質(zhì)網(wǎng) D．指導(dǎo)RNA合成的啟動 E．指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的啟動 10.多肽鏈合成后，其Ser可 A．乙?；? B．糖基化 C．磷酸化 D．甲基化 E．硫酸化 11.蛋白質(zhì)合成后加工不包括 A．蛋白質(zhì)的磷酸化 B．信號肽的切除 C．蛋白質(zhì)的糖基化 D．酶的構(gòu)像變化 E．蛋白質(zhì)的乙?；? 12.以下哪一種抑制劑只能抑制真核生物的蛋白質(zhì)合成 A．氯霉素 B. 紅霉素 C．放線菌酮 D．嘌呤霉素 E．四環(huán)素 （四）判斷題 1．若1個氨基酸有3個遺傳密碼，則這3個遺傳密碼的前兩個核苷酸通

7、常是相同的。 2．由于遺傳密碼的通用性，用原核生物表達(dá)真核基因不存在技術(shù)障礙。表達(dá)出的蛋白質(zhì)通常是有功能的。 3.氨酰-tRNA合成酶可以通過合成反應(yīng)的逆反應(yīng)切除誤載的氨基酸。 4.所有氨酰-tRNA合成酶的作用都是把氨基酸連接在tRNA末端核糖的3ˊ-羥基上。 5.在核糖體上形成肽鏈所需的能量，由水解GTP來提供。 6.生物合成蛋白質(zhì)時，A 位的氨基酸轉(zhuǎn)移到P位，使P位的肽鏈延長，A 位空載的-tRNA隨后便脫落。 7.蛋白質(zhì)能夠折疊成何種三維結(jié)構(gòu)，主要是由分子伴侶決定的。 （五）分折與計算題 1．論述遺傳密碼的特點(diǎn)。 2.如果mRNA上的閱讀框已被確定，它將只編碼一種多肽

8、的氨基酸順序。從一蛋白質(zhì)的已知氨基酸順序，是否能確定唯一的一種mRNA的核苷酸序列？為什么？ 3.如果E.Coli 染色體DNA的75%可用來編碼蛋白質(zhì)，假定蛋白質(zhì)的平均相對分子質(zhì)量為60000，以三個堿基編碼一個氨基酸計算，（1）若該染色體DNA大約能編碼2000種蛋白質(zhì)，求該染色體DNA的長度？（2）該染色體DNA的相對分子質(zhì)量大約是多少？（氨基酸殘基的平均相對分子質(zhì)量是120，核苷酸對的平均相對分子質(zhì)量是640）。 4.原核生物與真核生物翻譯起始階段有何異同？ 5.簡述信號肽假說的基本內(nèi)容。 6.肽鏈合成后的加工修飾有哪些途徑？ 參考答案 （一）名詞解釋 1.DNA編碼鏈或

9、mRNA上的核苷酸，以3個為一組（三聯(lián)體）決定1個氨基酸的種類，稱為三聯(lián)體密碼。mRNA的三聯(lián)體密碼是連續(xù)排列的，因此，mRNA的核苷酸序列可以決定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。 2.mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子相互辯認(rèn)，大多數(shù)情況是遵從堿基配對規(guī)律的。但也可出現(xiàn)不嚴(yán)格的配對，這種現(xiàn)象就是遺傳密碼的擺動性，tRNA分子上有相當(dāng)多的稀有堿基，例如次黃嘌呤（inosine,I）常出現(xiàn)于三聯(lián)體反密碼子的5′端第一位，它和mRNA密碼子第3位的A、C、U都可以配對。 3.位于mRNA分子AUG起始密碼子上游約8～13個核苷酸處，由4～6個核苷酸組成的富含嘌呤的序列，以-AG-GA-為核心。SD序列

10、同16S rRNA近3′-末端的序列互補(bǔ)，在核糖體與mRNA的結(jié)合過程中起重要作用。 4.是未成熟的分泌性蛋白質(zhì)中可被細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)識別的特征性氨基酸序列。有堿性N-末端區(qū)、疏水核心區(qū)及加工區(qū)三個區(qū)段。蛋白質(zhì)被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞的一定部位后，信號肽即被切除。 5.是由1個mRNA分子與一定數(shù)目的單個核糖體結(jié)合而成的串珠狀排列。每個核糖體可以獨(dú)立完成一條肽鏈的合成，所以多個核糖體上可以同時進(jìn)行多條肽鏈的合成，可以加速蛋白質(zhì)的合成速度，提高模板mRNA的利用率。 （二）填空題 1．1，3； 2. SD序列，P位點(diǎn)； 3. N端，C端，5′端，3′端； 4. 羧，羥，專一性，水解； 5.肽鍵，酯酶；

11、 6. 成肽，移位； 7.氨酰- tRNA，A，mRNA，核糖體； 8.分子伴侶，二硫鍵，脯氨酰肽酰。 （三）選擇題 1.（D）mRNA的核苷酸序列決定蛋白質(zhì)的氨基酸序列。 2.（A）密碼子與反密碼子形成堿基配對時，兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，多核苷酸鏈通常?′端到3′端書寫，因此，正確的選項不是B，而是A。 3.（C）一種氨基酸可以有1～6種密碼子。 4.（C）N端為丙氨酸說明起始密碼子編碼的甲硫氨酸已被切除，所以，該20肽的ORF至少由20×3+3（起始密碼子）+3（終止密碼子）=66個核苷酸組成。 5.（E）tRNA與氨基酸之間的連接鍵是由氨基酸的羧基和tRNA3′末端的

12、羥基脫水生成的，屬于酯鍵。 6.（B）真核生物的mRNA無SD序列，帽子結(jié)合蛋白質(zhì)是翻譯的起始因子之一，eIF 比 IF的種類多，原核生物與真核生物的起始密碼相同，TATAAT和TATA均為啟動子的特有序列，與轉(zhuǎn)錄的起始有關(guān)。 7.（C）核糖體大亞基的23S rRNA具有轉(zhuǎn)肽酶的活性，轉(zhuǎn)肽反應(yīng)既不需要ATP，也不需要GTP。 8.（B）氨基酸活化需要1個ATP分子，肽鏈合成的延長階段需要兩個GTP分子。 9.（C）信號肽的作用是引導(dǎo)多肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 10.（B，C）Ser殘基R基上的羥基可以與糖基或磷酸基形成共價鍵，不會被甲基化、乙?；蛄蛩峄? 11.（D）蛋白質(zhì)合成后的加工包

13、括切除部分肽段，磷酸化、糖基化、羥基化、乙酰化、腺苷?；?、尿苷?；?，但不包括酶的構(gòu)象變化。 12.（C）四環(huán)素、氯霉素和紅霉素專門抑制原核細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成，嘌呤霉素既能抑制原核細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成，又能抑制真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成，只有放線菌酮才是真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)合成的特異性抑制劑。 （四）判斷題 1．對。這一規(guī)律與遺傳密碼的簡并性有關(guān)，由于遺傳密碼子的第3位與反密碼子的第1位配對不嚴(yán)格，一種tRNA有可能與同一氨基酸的不同密碼子結(jié)合。 2．錯。原核生物與真核生物的啟動子結(jié)構(gòu)不同；原核生物的mRNA5′端有SD序列，無帽子結(jié)構(gòu)，真核生物的mRNA5′端有帽子結(jié)構(gòu)而無SD序列；原核生物不存在真核

14、生物的翻譯后加工系統(tǒng)，因此，用原核生物表達(dá)真核基因必須將目的基因整合到原核啟動子和SD序列下游，需要翻譯后修飾的蛋白質(zhì)不宜用原核生物表達(dá)。 3.錯。氨酰-tRNA合成酶的合成反應(yīng)需要消耗ATP，而切除誤載的氨基酸是水解反應(yīng)，不可能在反應(yīng)的同時將AMP和焦磷酸再合成ATP。 4.錯。有些氨酰-tRNA合成酶是把氨基酸連接在tRNA3ˊ末端核糖的3ˊ-羥基上，另一些是連接在tRNA3ˊ末端核糖的2ˊ-羥基上。 5.錯。氨酰-tRNA的氨基已經(jīng)被活化，形成肽鍵時不需要水解高能磷酸化合物提供能量。 6.錯。形成肽鍵時，P位的肽酰基轉(zhuǎn)移到A位，與A位氨酰-tRNA上的氨基形成肽鍵，從而使肽鏈延長

15、，隨后，P位空載的tRNA通過E位從核糖體脫落。 7.錯。分子伴侶在多肽鏈的折疊過程只起輔助作用，對蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)起決定性的因素是它的一級結(jié)構(gòu)。 （五）分析與計算題 1．（1）遺傳密碼為三聯(lián)體：模板從mRNA5′端的起始密碼子開始，到3′端的終止密碼稱為開放讀碼框架。在框架內(nèi)每3個堿基組成1個密碼子，決定1個氨基酸。（2）遺傳密碼的種類：遺傳密碼共64個，其中61個密碼子分別代表各種氨基酸。3個為肽鏈合成的終止信號。位于5′端的AUG，除了代表甲硫蛋氨酸外，還是肽鏈合成的起始信號。（3）遺傳密碼的連續(xù)性：對mRNA分子上密碼子的閱讀方法叫讀碼。正確讀碼是每3個相鄰堿基一組，不間斷地連續(xù)讀

16、下去，直到出現(xiàn)終止密碼為止。mRNA上堿基的插入和缺失，可導(dǎo)致框移突變。（4）遺傳密碼的簡并性：有61個密碼子代表20種氨基酸，每個密碼子只代表一種氨基酸，而多數(shù)氨基酸都有2～4個密碼子，這種由幾個密碼子編碼同一氨基酸的現(xiàn)象稱為簡并性。從密碼表上可看出密碼子的第3位堿基通常是簡并的。（5）遺傳密碼的擺動性：指密碼子與反密碼子配對不遵從堿基配對規(guī)律，此不嚴(yán)格的配對關(guān)系稱為擺動性。如丙氨酰- tRNA反密碼子的第1位堿基I可以與密碼子第3位的A、C或U配對。遺傳密碼的擺動性使一種tRNA可以識別幾種代表同一種氨基酸的密碼子。（6）遺傳密碼的通用性：從細(xì)菌到人的遺傳密碼都市通用的，但近年發(fā)現(xiàn)哺乳類動

17、物線粒體的蛋白質(zhì)合成體系中有個別例外。如UAG不代表終止密碼子，而代表色氨酸；CUA不代表亮氨酸，而代表蘇氨酸。（7）遺傳密碼的防錯系統(tǒng)：由于遺傳密碼的簡并性，有4個密碼的氨基酸，其第三位的堿基被替換，仍編碼同一種氨基酸，從遺傳密碼表可以看出，只要遺傳密碼的第二位是U，則第一位和第三位不論怎么變化，其編碼的氨基酸總是疏水性的，如第二位是C，則其編碼的氨基酸是非極性的或極性不帶電荷的，若第二位為A或G，則編碼的氨基酸R基是親水性的，第一位是A或C，第二位是A或G，則編碼的氨基酸R基是堿性的，若前兩位是AG則編碼的氨基酸R基是酸性的。這些規(guī)律使某些核苷酸的替換可以不引起肽鏈中氨基酸的變化，或被替換

18、的氨基酸理化性質(zhì)相似。這便是密碼的防錯系統(tǒng)。 2.由于1個密碼子只能編碼一種氨基酸，在mRNA的開放閱讀框確定后，用遺傳密碼可以推出其相應(yīng)蛋白質(zhì)的氨基酸序列。由于mRNA是由DNA轉(zhuǎn)錄而來的，如果基因（DNA）編碼區(qū)的序列已知，也可由此推出相應(yīng)表達(dá)產(chǎn)物的氨基酸序列。但是，由于除甲硫氨酸和色氨酸外的18種氨基酸均有一種以上的密碼子，由蛋白質(zhì)的氨基酸序列推斷相應(yīng)mRNA的核苷酸序列時，我們會面臨多種選擇。比如，由7個氨基酸的序列推測其可能的mRNA編碼區(qū)序列，若其中有5個氨基酸有2個密碼，則能夠與其相對應(yīng)的核苷酸序列會有25種，即有32種。 3.（1）因為蛋白質(zhì)的平均相對分子質(zhì)量為60000，

19、氨基酸殘基的平均相對分子質(zhì)量為120，則蛋白質(zhì)的平均氨基酸殘基的個數(shù)為60000/120=500個，編碼2000種蛋白至少需要2000×500×3個密碼子，而DNA堿基的75%用來編碼這2000 個蛋白，則該染色體DNA的長度為：2000×500×3/75%=4000000bp。若該DNA為B-DNA，每個bp使螺旋軸延伸0.34nm，則其長度應(yīng)為：0.34×4000000=1360000nm；（2）該染色體DNA的相對分子質(zhì)量大約是640×4000000= 2560000000=2.56×109 Da 4.相同之處：（1

20、）都需生成翻譯起始復(fù)合物；（2）都需多種起始因子參加；（3）翻譯起始的第一步都需核糖體的大、小亞基先分開；（4）都需要mRNA和氨酰- tRNA結(jié)合到核糖體的小亞基上；（5）mRNA在小亞基上就位都需一定的結(jié)構(gòu)成分協(xié)助。（6）小亞基結(jié)合mRNA和起始者tRNA后，才能與大亞基結(jié)合。（7）都需要消耗能量。不同之處：（1）真核生物核糖體是80S（40S+60S）；eIF種類多（10多種）；起始氨酰- tRNA是met- tRNA（不需甲?；?，mRNA沒有SD序列；mRNA在小亞基上就位需5′端帽子結(jié)構(gòu)和帽結(jié)合蛋白以及eIF2；mRNA先于met-tRNA結(jié)合到小亞基上。（2）原核生物核糖體是70

21、S（30S+50S）；IF種類少（3種）；起始氨酰- tRNA是fmet- tRNA（需甲?；?；需SD序列與16S-tRNA配對結(jié)合，rps-1辯認(rèn)識別序列；小亞基與起始氨酰-tRNA結(jié)合后，才與mRNA結(jié)合。 5.蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送原理，有幾種不同的學(xué)說，信號肽假說是目前被普遍接受的學(xué)說之一。分泌性蛋白質(zhì)的初級產(chǎn)物N-端多有信號肽結(jié)構(gòu)，信號肽一旦合成（蛋白質(zhì)合成未終止），即被胞漿的信號肽識別蛋白（SRP）結(jié)合，SRP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的內(nèi)側(cè)面的受體即對接蛋白（DP）結(jié)合，組成一個輸送系統(tǒng)，促使膜通道開放，信號肽帶動合成中的蛋白質(zhì)沿通道穿過膜，信號肽在沿通道折回時被膜上的信號肽酶切除，蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體經(jīng)進(jìn)一步修飾（如糖基化）后，即可被分選到細(xì)胞的不同部位。 6.蛋白質(zhì)合成后的加工修飾內(nèi)容有：（1）肽鏈的剪切：如切除N端的Met，切除信號肽，切除蛋白質(zhì)前體中的特定肽段。（2）氨基酸側(cè)鏈的修飾，如：磷酸化、糖基化、甲基化等。（3）二硫鍵的形成。（4）與輔基的結(jié)合。