第十一章核酸的生物合成

ProteinBiosynthesis

第十一章蛋白质的生物合成第一节蛋白质合成体系ProteinBiosynthesisSystem参与蛋白质生物合成的物质包括:▪一、mRNA和遗传密码▪二、tRNA▪三、核糖体▪四、辅助因子一、mRNA及遗传密码：mRNA是遗传信息的携带者

1、原核细胞mRNA的结构特点5´3´顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序先导区末端顺序SD区AGGAGGU2、真核细胞mRNA的结构特点5´

“帽子”PolyA

3´

顺反子AAAAAAA-OHm7G-5´ppp-N-3´p3、遗传密码（Genetic

coden)mRNA分子上从5

至3

方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(tripletcoden)。▪起始密码(initiationcoden):AUG▪终止密码(terminationcoden):UAA，UAG，UGA

遗

传

密

码

表4、遗传密码的特点：▪方向性：阅读方向5’→3’；▪简并性(degeneracy)：▪读码的连续性：不重叠、无标点；▪有起始密码子与终止密码子：▪变偶性（wobble)：摆动性，第三位碱基有一定程度摆动；▪通用性（universal)与例外：所有生物共用一套密码子，但线粒体、草履虫及病毒等有部分例外。简并性(degeneracy)U▪摆动配对密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG二、rRNA和核糖体核糖体rRNA蛋白质原核生物70S30S16S21种50S23S、5S31种真核生物80S40S18S30-32种60S28S、5S、5.8S36-50种70S核糖体的组成Athree-dimensionalmodelfortheE.coliribosome原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位

示意图与mRNA结合部位P位（结合或接受肽基的部位）A位（结合或接受AA-tRNA的部位）5

3

mRNA30S50S三、tRNA与氨基酸的活化反密码环氨基酸臂氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶氨基酸的活化▪氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)氨基酸的活化▪氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性▪氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)tRNA与酶结合的模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶在蛋白质合成体系中，还有溶解在胞质中的蛋白质，在蛋白质合成的不同阶段起作用，分别有：▪起始因子（IF）：原核生物中有IF1、IF2、IF3▪延长因子（EF）：原核生物中有EF-Tu、EF-Ts、EF-G▪终止因子（RF）：原核生物中有RF1、RF2、RF3▪其它因子：ATP、GTP、Mg2+四、辅助因子第二节蛋白质合成的过程The

Process

ofProteinBiosynthesis氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶▪氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

一、氨基酸的活化：二、蛋白质的合成过程（一）、肽链合成的起始(initiation)（二）、肽链的延长(elongation)（三）、肽链合成的终止与释放(termination)（一）、肽链合成的起始起始肽链合成的氨基酰-tRNA真核生物：

Met-tRNAiMet原核生物：

fMet-tRNAifMetN-甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-

+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-Met-tRNAiMetfMet-tRNAtMetN10-CHO-FH4FH4转甲酰酶AUG5'3'AUG5'3'起始复合物形成①②③S-D序列（二）、肽链合成延长▪进入(entrance)▪转肽(peptidebondformation)▪移位(translocation)也称为核蛋白体循环(ribosomalcycle)▪进入(entrance)▪转肽(peptidebondformation)是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。▪移位(translocation)进入移位转肽

三、肽链合成的终止释放因子的功能：▪是识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。▪是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。原核肽链合成终止过程▪多聚核蛋白体(polysome)——使蛋白质合成高速、高效进行。蛋白质合成过程小结▪肽链合成方向NC（同位素证明）▪以mRNA的5’-3’方向阅读遗传密码▪该合成过程是一个耗能过程

能量消耗若n个氨基酸合成一条多肽链：（1）n个氨基酸分子的活化：（ATP→AMP+2ADP）2n个（2）70s起始复合物的形成：（GTP→GDP+Pi)

n个（3）(n－1)个氨酰－tRNA进入核糖体A位点：（n－1）个（GTP→GDP+Pi)（4）(n－1)次核糖体移位：

（n－1）个

(GTP→GDP+Pi)

共：（4n－1）个？例：399个ATP

以游离的氨基酸为原料，起始合成一个100肽，至少需要消耗多少ATP？第三节蛋白质合成后的加工和输送PosttranslationalProcessing&ProteinTransportation从核糖体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。▪

N端改造：fMet的切除▪信号肽的切除▪氨基酸的修饰/改造：二硫键的形成、乙酰化、甲基化等▪

糖基化（Asp、Ser、Thr、Asn）▪

某些多肽要经特殊的酶切一段肽链后才有生物活性(如：胰岛素)▪

高级结构的形成：在分子伴侣的协助下形成正确的结构肽链合成后的加工与折叠A链区B链区间插序列（C肽区）HSSHSHSHHSHS信号肽NC前