第十二章-蛋白质的生物合成

第十二章 蛋白质的生物合成 本章简介 掌握内容讲述 本章要点 本章习题 本章主要介绍了遗传密码、蛋白质合成过程及机制、翻译的加工与修饰。重点掌握 遗传密码的特点、蛋白质的生物合成 。第十二章 蛋白质的生物合成12.1 遗传密码12.2 tRNA的 结构与功能12.3 蛋白质 合成机制12.4 蛋白质合成的 过程12.5 翻译后加工及翻译速度调控第十二章 蛋白质的生物合成一、概述 遗传密码 :指核苷酸三联体决定氨基酸的对应关系 密码子 :为一个氨基酸编码进入蛋白质多肽链特定线性位置的三个核苷酸单位称为密码子（Coden）或三联体密码。 密码子是按 53 方向编码，不重叠、无标点 、共有 64个 密码子 有 终止信号 ： UAG、 UAA、 UGA有 起始信号 ： AUG（真核中起始为 Met、原核中起始 为 fMet,翻译中间为 Met）遗传密码遗 传 密 码 Third letter密码子的特点： 简并性 ：同一种 AA有两个或更多密码子的现象称为密码子的简并性；对应于同一种 AA的不同密码子称为 同义密码子 。 变偶性（摆动性） ：反密码子在与密码子配对时，第一、二碱基的配对是严格的，第三位碱基可以有一定的变动，这一现象称为变偶性。简并性与变偶性都表现在密码子的 第三位碱基 上。 通用性 ：指各种低等和高等生物，包括病毒、细菌及真核生物，基本上共用一套遗传密码。 变异性 ：指线粒体 DNA（ mtDNA）的编码方式与通常遗传密码有所不同，或某些生物的细胞基因组密码也出现一定的变异。如UGA其通用密码子为终止密码子，而在酵母菌、支原体、果蝇等中可编码 Trp。 防错性 ：密码表是个故障 -安全系统，是在进化中获得的最佳选择。反密码子与密码子之间的碱基配对A UC G反密码子第一位碱基 密码子第三位碱基G UCU AGIUCA人线粒体中变异的密码子UGA 终止信号 TrpAUA Ile MetAGA Arg 终止信号AGG Arg 终止信号密码子 正常情况下编码 线粒体 DNA编码 识别特定的 氨酰 - tRNA合成酶 ，使 tRNA接受 正确的活化氨基酸 结合氨基酸： 需要 ATP供能,氨基酸结合在 tRNA3-CCA-OH位置。 反密码子： 每种 tRNA的反密码子，决定了所带氨基酸能准确的在 mRNA上对号入座。 在蛋白质合成过程中，tRNA起着使 生长的多肽链与核糖体相结合 的作用t RNA转运活化的 AA至 mRNA模板上氨基酸的活化EE AAE AAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸ATP +氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化与转移3-氨酰 -tRNAN-甲酰甲硫氨酰 -tRNAtMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-Met-tRNAMet fMet-tRNAfMetN10-甲酰 FH4 FH4转甲酰酶氨酰 - tRNA合成酶特点a、专一识别位点、专一识别位点 ：专一识别所需要的 AA，每种 AA都有专一的酶，只作用于 L-氨基酸，不作用于 D-氨基酸。 识别专一性或特定的 tRNA。b、 校对作用： 氨酰 - tRNA合成酶的水解 部位可以水解错误活化的氨基酸。蛋白质合成机制 : tRNA的负载是 特异性 的， tRNA的反密码子与被翻译的 mRNA密码子相互作用的 特异性 ，氨酰化的 特异性 保证 tRNA携带特定的氨基酸。 mRNA按 53 方向 读取密码子， tRNA的反密码子与被翻译的 mRNA密码子之间碱基配对是 反向平行的 ， mRNA密码子的 第三位 碱基配对时可以 摆动 减少碱基改变时造成 AA的改变 。密码子与反密码子的配对关系反密码子tRNA53A U C5 mRNA 3密码子1 2 3一、概述 基因的遗传信息在转录过程中从 DNA转移到 mRNA，再由 mRNA将这种遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程叫做 翻译 。 合成体系： 20种氨基酸 ,mRNA、 tRNA、核蛋白体、酶和因子 ,以及无机离子、 ATP 、 GTP 合成方向：NC 端 。 概 述 mRNA携带着 DNA的遗传信息，是多肽链的合成模板 蛋白质合成时， mRNA（ SD序列也称为核糖体结合位点） 结合于 核糖体小亚基（ 16SrRNA上 3末端） 上，大亚基结合带氨基酸的tRNA， tRNA的反密码子与mRNA密码子配对 。SD序列原核生物核糖体组成真核生物核糖体组成核糖体 翻译的场所翻 译 的 步 骤 、 肽链的 形成（起始、延长、终止） 、肽链的 释放 原核生物多肽链的合成过程原核生物多肽链的合成分为三个阶段：肽链合成的 起始 、肽链的 延长 、肽链合成的 终止 。A、 肽链合成的起始B、 肽链的延长C、 肽链合成的终止原核生物中 肽链合成的起始30S亚基 mRNA IF3- IF1复合 物30S mRNA GTP- fMet tRNA- IF2- IF1复合物70S起始复合物 codonanticodonA位P位mRNA +30S亚基 -IF3 A位IF-35 3IF2GTPP位IF3 IF2 IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亚基IF2+ IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始复合物真核生物多肽链合成的起始1、真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂；2、起始氨基酸为 Met， 不是 fMet；3、 肽链合成的起始：由 40S核糖体亚基首先识别 mRNA的 5端 -帽子，然后沿mRNA移动寻找 AUG；4、 AUG包含在 Kozark序列中。肽链的延长1 21 22 32 3进位 /结合移位进位(EF-Tu)结合因子GTPGTPN-端2 35 3C-端肽键形成15 3（ EF-G）移位因子 B： 肽链合成的延长 进位、成肽、移位肽键形成肽基转移酶 （大亚基 23SrRNA，核酶） 水解酯键并形成肽键C：肽链合成的终止： RF识别终止密码子 , RF-1特异识别UAA、 UAG；而 RF-2可识别 UAA、 UGA（ 1）释放因子 RF1或 RF2进入核糖体 A位。 （ 2）多肽链的释放（ 3） 70S核糖体解离5 3UAG30S亚基50S亚基5 3UAGtRNARF ：肽链的释放1、切割2、去除信号肽3、二硫键的形成4、内含肽剪接5、化学修饰6、蛋白质 的折叠肽链