南京农大动物生物化学课件15

第第 15章章 蛋白质翻译蛋白质翻译Protein Biosynthesis (Translation)本章主要内容：4 翻译系统4 蛋白质生物合成的过程4 多肽链翻译后的修饰4 蛋白质的到位 基因在原核和真核细胞中最终得到表达原料 氨基酸， 20种mRNA是合成蛋白质的 “ 蓝图（或模板） ”tRNA是原料氨基酸的 “ 搬运工 ”rRNA与 多种蛋白质结合成核糖体 作为合成多肽链的 装配机（操作台）1、蛋白质的翻译系统蛋白质翻译系统示意图mRNA是遗传信息的载体（载有遗传密码， genetic code）， 是合成蛋白质的蓝图（模板），它 以一系列三联体密码子（ codon） 的形式从 DNA转录了遗传信息。每个密码子代表一个氨基酸。mRNA占细胞总 RNA的 5-10%，不稳定，寿命短。原核的 mRNA 是多顺反子 ;真核的 mRNA 是单顺反子。1.1、 mRNA，信使 RNA遗传密码上世纪 60年代，利用均聚核苷酸实验，破译了遗传密码。遗传密码为 三联体 （每三个碱基代表一个氨基酸），由 5到 3阅读 ，无间断。即使在少数重叠基因（如病毒）中，其开放阅读框架（ reading frame）仍 按此原则。密码有 简并性 （ degeneracy）， 即一个氨基酸可由几个密码子表示； 通用性 ，大多数生物使用同样的遗传密码，但也会有所偏爱。一般起始密码为 AUG。 UAA， UAG和 UGA为终止密码。遗传密码表原核 tRNA有 30-40种，真核有 50-60种，含 70-90个核苷酸， 并有多种稀有碱基。tRNA是最小的 RNA， 占细胞总 RNA 的 15%左右，其功能是搬运氨基酸和解读密码子。tRNA 具有 “ 四环一臂 ” 和 “ 三叶草 ” 形的典型结构。注意： 3 端 CCA氨基酸受位和反密码子环1.2、 tRNA，转运 RNAtRNA的结构 “ 四环一臂 ” 倒 L形的三级结构 tRNA的功能是解读 mRNA上的密码子和搬运氨基酸tRNA上 至少有 4 个位点与多肽链合成有关：即 3CCA氨基酸接受位点 、氨基 酰 -tRNA合成酶识别位点、核糖体识别位点和 反密码子位点 。每一个氨基酸有其自身的 tRNA。 氨基酸的羧基与 tRNA的 3 CCA-OH以酯键结合。氨基酸与 mRNA相应的密码子正确 “ 对号 ” 须依赖于 tRNA的反密码子。密码子与反密码子的配对方式变偶性 反密码子 5 端的碱基与密码子的第三位配对不严格核糖体是 rRNA 与几十种蛋白质的复合体，有大、小两个亚基构成。含有 合成蛋白质多肽链所必需的酶、起始因子（ IF）、 延伸因子（ EF）、 释放因子（ RF） 等。原核的核糖体（ 70S） = 30S小亚基 + 50S大亚基其中 30S小亚基含 16S rRNA 和 21种蛋白质50S大亚基含 23S， 5SrRNA和 34种蛋白质真核的核糖体（ 80S） = 40S小亚基 + 60S大亚基其中 40S 小亚基含 18S rRNA 和 33种蛋白质60S 大亚基含 28S， 5.8S， 5SrRNA和 45种蛋白质1.3、 rRNA与 核糖体（ ribosome）rRNA 只有 4-5种占细胞RNA 的大部分 。图为原核生物的两种16S rRNA和 5S rRNA 的结构小 亚基大 亚基tRNA核糖体原核 70S核糖体和真核 80S核糖体的结构和组成核糖体有 4个基本功能1. 容纳 mRNA， 并能沿着 mRNA由 53 移动，由 tRNA解读其密码；2. 氨基酰位点（ A位点 ），可结合氨基酰 -tRNA（ AA-tRNA）；3. 肽酰基位点（ P位点 ），可结合肽酰基 -tRNA（ 肽 -tRNA）；4. 肽酰基转移酶中心，是形成 肽键的位点等。所有参与合成多肽链的氨基酸都要激活，并由数十种高度专一的 氨基酰 -tRNA合成酶 催化。该酶由两个识别位点，它们能 识别特定的氨基酸 和 选择其所对应的 tRNA， 使两者连接起来（利用 ATP）。反应如下：氨基酸的羧基与 tRNA 的 3 端 CCA-OH 以酯键相连，因此其氨基是自由的。2、蛋白质的生物合成过程2.1、氨基酸的活化氨基酸与 tRNA的连接方式翻译起始时，第一个氨基酸一般是蛋氨酸，其氨基要甲酰化，予以保护。甲酰 FH4甲酰基MettRNAfmetfMet-tRNA合成酶fMet-tRNA酯键首先 IF3、 IF1帮助 30S小亚基与 mRNA结合， IF2和 GTP帮助甲酰甲硫氨酸 -tRNA与 AUG配对，接着 IF3脱离，形成 30S起始复合物 。 50S大亚基进入，IF1和 IF2脱离，形成 50S起始复合物， 需要 GTP。 甲酰甲硫氨酸 -tRNA处于 P位。2.2、起始复合物的形成起始密码 AUG上游的 S.D序列与 16S rRNA3 端互补结合有利于 30S起始复合物的形成一个嘌呤丰富区 起始密码2.3、肽键的形成和延伸（注意新的 AA-tRNA如何定位，第一个肽键如何形成，核糖体如何移动 ）氨酰基 tRNA进入 A位 新的氨基酸 -tRNA的进位依赖 EF-Tu和 Ts因子的协助肽键的形成 肽键的形成由肽酰基转移酶催化（此酶具有核酶的活性）原核生物肽链的延长 核糖体沿着 mRNA 53 方向移位EF-G因子和 GTP参与空载的 tRNA从 E位点离开氨基酸进位，肽链形成和延伸，核糖体沿着mRNA的 53 方向移位，循环往复， 新合成的肽链由氨基端向着羧基端不断延长， 直至 mRNA上出现终止密码，相应的肽链释放因子 RF1（ 对应 UAA、UAG）， RF2（ 对应 UAA、 U