生物化学思维导图-蛋白质的生物合成、基因的表达

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解决方案1：

生物化学思维导图-蛋白质的生物合成、基因的表达一、蛋白质的生物合成

蛋白质的生物合成框架图

1. 遗传密码

定义：mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这3个核苷酸称为密码子。特点：连续性、简并性、方向性、通用性、摆动性。氨基酸极性：由密码子第二位碱基决定，简并性由第三位碱基决定。

2. 翻译过程的大分子

mRNA（蛋白质合成的模板）：

原核生物mRNA上存在SD序列，帮助招募核糖体RNA。

真核生物mRNA上存在5’帽子结构和3’ ploy A序列。

tRNA（转运活化的氨基酸至mRNA模板上）：

反密码环中部的三个核苷酸构成三联体，识别mRNA上相应的密码子。

起始tRNA：原核生物携带甲酰甲硫氨酸，真核生物携带甲硫氨酸。

三级结构呈L形折叠，靠氢键维持，与AA-tRNA合酶识别有关。

rRNA（组成蛋白质合成的工厂-核糖体）：

原核细胞：核糖体较小，沉降系数为70S，由50S和30S两个亚基组成。

真核细胞：核糖体体积较大，沉降系数是80S，由60S和40S两个亚基组成。

其他蛋白质因子：起始因子（IF）、延长因子（EF）、释放因子（RF）。

3. 蛋白质的生物合成过程

氨基酸的活化与搬运：由氨基酰tRNA合成酶催化完成，形成氨基酰-tRNA。起始：30s小亚基与翻译起始因子结合，通过SD序列与mRNA模板结合，Met-tRNAMet进入小亚基的P位点，与mRNA上的起始密码子配对，形成起始复合物。延伸：进位、成肽、移位三步。终止：终止密码子UAA、UAG和UGA出现在核糖体的A位点时，释放因子识别并与之结合，水解P位点上多肽链与RNA之间的二酯键，释放新生肽链和RNA，核糖体解体。

4. 蛋白质合成抑制剂

抑制剂可作用于蛋白质合成的不同阶段，如氨基酰-tRNA合成酶抑制剂、核糖体抑制剂、肽链延长抑制剂等。

5. 蛋白质的加工和修饰

肽链一级结构的修饰：羟基化、磷酸化、糖基化、脂酰化及辅基的连结。高级结构修饰：亚基的聚合。多肽链的折叠：从多肽链氨基酸序列形成正确的三维结构的过程。多肽链的修饰：甲基的去甲酰化和N－甲硫氨酸的切除、氨基酸残基侧链被修饰、肽链N端的切除、二硫键的形成、多肽链的水解断裂。二、基因的表达

1. 原核基因表达

转录水平：

乳糖操纵子：编码β-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷透性酶、β-半乳糖苷转乙酰酶，乳糖代谢。

色氨酸操纵子：色氨酸合成代谢的酶蛋白的转录合成，属于阻遏型操纵子。

衰减子：位于结构基因前导序列的转录区内，通过转录衰减机制基因表达。

转录后水平：

反义RNA：与mRNA互补的RNA分子，通过与mRNA的结合抑制mRNA的翻译。

2. 真核基因表达

DNA甲基化：

形成5-甲基胞嘧啶、少量的7-甲基鸟嘌呤和m6A（N6-甲基腺嘌呤）。

机制：改变DNA构象、与RNA聚合酶结合、甲基化CpG岛与甲基化CpG结合蛋白结合。

X染色体失活：失活的染色体被高度甲基化，绝大多数基因处于关闭状态。

表观遗传：

组蛋白修饰：乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等，影响染色质结构和基因表达。

非编码RNA：siRNA（干扰小RNA）、miRNA（微小RNA）等，参与基因表达的。

3. miRNA

结构特点：长约21个核苷酸左右的单链小RNA，由RNA聚合酶Ⅱ转录出较长的初始转录产物pri-miRNA，经两步切割产生成熟miRNA。作用机制：与各种蛋白质组装形成RISC后，通过其种子序列（5’端2~8位核苷酸）识别靶RNA 3’端-UTR上的结合位点，从而降解靶mRNA或抑制其翻译。

通过以上思维导图，我们可以清晰地了解蛋白质的生物合成过程以及基因的表达机制。