分子生物学第4章

1、第四章第四章 蛋白质生物合成蛋白质生物合成第一节第一节 参与蛋白质合成的物质参与蛋白质合成的物质 一、一、mRNAmRNA从从DNADNA传递遗传信息传递遗传信息 1 1、mRNAmRNA的一级结构的一级结构(1)5(1)5非翻译区非翻译区 (5-UTR)(5-UTR)：55端端起始密码子，含起始密码子，含核糖体结合位点核糖体结合位点 (RBS)(RBS)，即核糖体赖以装配并启动翻译的一段序列，即核糖体赖以装配并启动翻译的一段序列(2)(2)编码区编码区 (coding region)(coding region)：起始密码子：起始密码子终止密码子（主要序列）终止密码子（主要序列） 从原核生物

2、操纵子转录的从原核生物操纵子转录的mRNAmRNA有多个编码区，相邻编码区被一个有多个编码区，相邻编码区被一个RBSRBS隔开，这种隔开，这种mRNAmRNA称为称为多顺反子多顺反子mRNAmRNA (Polycistronic (Polycistronic mRNA) mRNA)； 真核生物多数真核生物多数mRNAmRNA只有一个编码区，这种只有一个编码区，这种mRNAmRNA称为称为单顺反子单顺反子mRNAmRNA （monocistronicmonocistronic mRNA mRNA）(3)3(3)3非翻译区非翻译区 (3-UTR):(3-UTR): 是从是从 mRNA mRNA 的

3、终止密码子之后到的终止密码子之后到 3 3，端的，端的一段序列一段序列原核原核mRNA的一级结构模式的一级结构模式真核真核mRNA的一级结构模式（哺乳动物）的一级结构模式（哺乳动物）2、密码子、密码子 遗传密码（遗传密码（genetic codegenetic code）：）：是是mRNAmRNA分子分子上按照上按照5353方向方向，每三个核苷酸与一种氨基酸对应，全部，每三个核苷酸与一种氨基酸对应，全部6464种组合所种组合所形成的形成的体系体系。 密码子（密码子（codoncodon）：）：从从mRNAmRNA编码区编码区5353端端每三个相邻每三个相邻碱基一组连续分组，每一组碱基构成一个遗

4、传密码，称为碱基一组连续分组，每一组碱基构成一个遗传密码，称为密码子，也叫三联体密码（密码子，也叫三联体密码（triplet codetriplet code）。）。 每一个密码子与特定的一种氨基酸相对应。每一个密码子与特定的一种氨基酸相对应。 终止密码（终止密码（stop codenstop coden）：）：也称无意密码子（也称无意密码子（nonsense nonsense codencoden）：没有对应的）：没有对应的tRNAtRNA的反密码子与之结合，但能的反密码子与之结合，但能被蛋白质合成的终止因子或释放因子识别，终止肽链的被蛋白质合成的终止因子或释放因子识别，终止肽链的合成。合成

5、。 终止密码有终止密码有3 3个：个：UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA 起始密码起始密码：AUGAUG，是多肽链翻译开始的第一个密码子，是多肽链翻译开始的第一个密码子，在链内部则作为蛋氨酸的密码子。在链内部则作为蛋氨酸的密码子。密码子特点密码子特点 1.1.密码的密码的连续性连续性(commaless)(commaless) 2.2.密码的密码的简并性简并性(degeneracy)(degeneracy) 3.3.密码的密码的通用性通用性(universality)(universality)连续性连续性编码蛋白质氨基酸序列的各个编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码三联体密码连续阅读连

6、续阅读，密码间既，密码间既无无间断也无交叉间断也无交叉。 三联子密码是连续的三联子密码是连续的(commaless(commaless) )和非重叠和非重叠(non-overlapping)(non-overlapping)即每个碱基即每个碱基都参与都参与构成密码子构成密码子且只且只参与构成参与构成一个一个密码子密码子 简并性简并性由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymous codon）。n密码子前两位碱基相同，第三位碱基不同仍编码相同的氨基酸密码子前两位碱基相同，第三位碱基不同仍编码相同的氨基酸n简并性

7、现象决定了简并性现象决定了“同义突变同义突变”的存在，即的存在，即DNADNA或或mRNAmRNA序列中序列中一个一个核苷酸的改变（点突变）可能并不影响其编码的多肽链中氨基酸的核苷酸的改变（点突变）可能并不影响其编码的多肽链中氨基酸的性质和序列性质和序列。减少了变异对生物的影响。减少了变异对生物的影响除除色氨酸（色氨酸（UGGUGG）和甲硫氨酸（）和甲硫氨酸（ATGATG）只有一个密码子只有一个密码子外，其他氨基酸都有一个以上的密码子：外，其他氨基酸都有一个以上的密码子：9 9种氨基酸有种氨基酸有2 2个密码子，个密码子，1 1种氨基酸有种氨基酸有3 3个密码子，个密码子，5 5种氨基酸有种氨

8、基酸有4 4个密码子，个密码子，3 3种氨基酸有种氨基酸有6 6个密码子。个密码子。偏爱性偏爱性（preference） 编码同一种氨基酸的几个同义密码子在基因组中的编码同一种氨基酸的几个同义密码子在基因组中的使用频率可能使用频率可能不同不同，使用频率高的称为，使用频率高的称为偏爱密码子偏爱密码子 (Preferred codon(Preferred codon) )，使用，使用频率低的称为频率低的称为稀有密码子（稀有密码子（rare codonrare codon) )原核生物和真核生物有着各自的密码偏爱性，如：脯氨酸的密码原核生物和真核生物有着各自的密码偏爱性，如：脯氨酸的密码子有子有CC

9、CCCC（真核生物）和（真核生物）和CCGCCG（原核生物）（原核生物）某一种密码子的使用频率与某一种密码子的使用频率与细胞内相应的细胞内相应的tRNAtRNA的丰度的丰度一致，二者一致，二者之间的相互协调有利于细胞内某一氨基酸含量高的蛋白质的顺畅之间的相互协调有利于细胞内某一氨基酸含量高的蛋白质的顺畅表达表达 通用性通用性 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。 理论意义：这对理论意义：这对进化过程进化过程中生物物种的稳定性及物中生物物种的稳定性及物种之间的相互联系与沟通是十分重要的。种之间的相互联系与沟通是十分重要的。 实践意义：这对现代实践意义：这对现代基因工程基因工程，利用

10、，利用低等细胞低等细胞生成包生成包括人类在内的括人类在内的高等哺乳动物基因产物高等哺乳动物基因产物提供了可能性。提供了可能性。 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。3 3、阅读框（、阅读框（reading framereading frame） 阅读框阅读框：mRNAmRNA分子上从一个起始密码子到其下游第一个终止密码分子上从一个起始密码子到其下游第一个终止密码子所界定的一段编码序列子所界定的一段编码序列mRNAmRNA中的编码序列在中的编码序列在被核糖体阅读和翻译时被核糖体阅读和翻译时，从起始到终止都是，从起始到终止都是以不重叠和不停顿的方式连续进行的，即从以不重叠和不停顿

11、的方式连续进行的，即从mRNA5mRNA5端开始，以端开始，以三个核苷酸为一组的方式进行。因此，就有可能存在三个核苷酸为一组的方式进行。因此，就有可能存在三种阅读框三种阅读框架架，每一种框架只相差一个碱基的位移。三种框架的出现完全取，每一种框架只相差一个碱基的位移。三种框架的出现完全取决于哪一个核苷酸作为第一个密码子的第一个碱基。决于哪一个核苷酸作为第一个密码子的第一个碱基。通常情况下，在三种框架中，只有一种能够正确地编码有功能活通常情况下，在三种框架中，只有一种能够正确地编码有功能活性的蛋白质，而其它的阅读框架往往性的蛋白质，而其它的阅读框架往往由于频繁出现终止密码子由于频繁出现终止密码子而

12、而被封闭被封闭开放阅读框架（开放阅读框架（open reading frame,ORFopen reading frame,ORF）：指：指从从AUGAUG开始开始到到终终止密码子止密码子处的处的正确可读序列正确可读序列。基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift mutation)。 二、二、tRNAtRNA既是氨基酸转运工具又是读码器既是氨基酸转运工具又是读码器 一种氨基酸可能有几种一种氨基酸可能有几种tRNAtRNA，它们称为，它们称为同工同工tRNAtRNA 一种一种tRNAtRNA可能识别几个不同的密码子可能识别几个不同的密码子，但它们

13、一定是，但它们一定是同义密码子同义密码子 研究发现研究发现: :mRNAmRNA密码子的第三碱基密码子的第三碱基和和tRNAtRNA反密码子的反密码子的第一碱基第一碱基为摆动位置为摆动位置 (wobble position)(wobble position)，该位置存，该位置存在非在非Watson-CrickWatson-Crick碱基对碱基对 19661966年，年，CrickCrick摆动假说摆动假说(wobble hypothesis):(wobble hypothesis): 1 1反密码子的第二、三碱基与密码子的相应碱基反密码子的第二、三碱基与密码子的相应碱基形成形成Watson-C

14、rickWatson-Crick碱基对，对密码子的特异性碱基对，对密码子的特异性起决定作用起决定作用 2 2反密码子的第一碱基决定其识别的密码子数反密码子的第一碱基决定其识别的密码子数 3 3第一、二碱基存在区别的同义密码子由不同的第一、二碱基存在区别的同义密码子由不同的tRNAtRNA识别识别 4 4识别识别6161个密码子至少需要个密码子至少需要3232种种tRNAtRNA，其中包括，其中包括一种起始一种起始tRNAtRNA一个一个tRNAtRNA究竟能识别多少个密码子是由反密码子究竟能识别多少个密码子是由反密码子的第一位碱基的性质决定的。的第一位碱基的性质决定的。 完整的核糖体复合体有三

15、个完整的核糖体复合体有三个tRNAtRNA结合位点结合位点: : A A位点位点 （aminoacylaminoacyl site site） 结合氨酰结合氨酰tRNAtRNA P P位点位点 (Peptidyl(Peptidyl site site） 结合肽酰结合肽酰tRNAtRNA E E位点位点 (exit site)(exit site) 结合脱酰结合脱酰tRNAtRNA A A位点和位点和P P位点定位于位点定位于30S30S小亚基与小亚基与50S50S大亚基的结合区域，大亚基的结合区域，E E位点定位于位点定位于50S50S大亚基上大亚基上 三、核糖体是蛋白质的合成机器三、核糖体是

16、蛋白质的合成机器 第二节第二节 氨基酸的负载氨基酸的负载 氨基酸负载：指氨基酸负载：指氨酰氨酰tRNAtRNA合成酶合成酶催化催化氨基酸氨基酸与相应与相应的的tRNAtRNA缩合生成缩合生成氨酰氨酰tRNAtRNA 氨酰氨酰tRNAtRNA中的氨酰基与中的氨酰基与tRNAtRNA以以高能酯键高能酯键连接，所以连接，所以氨基酸负载也称为氨基酸负载也称为氨基酸活化氨基酸活化 1氨基酸必须由氨基酸必须由tRNA负载负载 2负载由氨酰负载由氨酰tRNA合成酶催化合成酶催化 氨酰氨酰tRNAtRNA合成酶有合成酶有2020种，每一种都识别并催化一种氨基酸种，每一种都识别并催化一种氨基酸与其与其tRNAt

17、RNA( (包括同工包括同工tRNAtRNA) )的的3-3-羟基连接羟基连接 具有具有高度特异性（高度特异性（对底物氨基酸和对底物氨基酸和tRNAtRNA) ) 具有校正活性具有校正活性 作为作为共同的书写规则共同的书写规则，用，用tRNAtRNAGlyGly表示将要接受甘氨酸表示将要接受甘氨酸（GlysineGlysine）的）的tRNAtRNA，而用，而用Gly-tRNAGly-tRNAGlyGly表示对应的氨基酰表示对应的氨基酰- -tRNAtRNA 3原核生物起始原核生物起始Met-tRNAfMet需要甲酰化需要甲酰化 在细菌中，起始氨基酸是在细菌中，起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫

18、氨酸；所以，与核糖；所以，与核糖体小亚基相结合的是体小亚基相结合的是N-N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNA-tRNAfMetfMet，可以，可以与与延伸中的延伸中的Met-tRNAMet-tRNAMetMet区分开。区分开。 真核生物中，多肽合成是从生成真核生物中，多肽合成是从生成甲硫氨酰甲硫氨酰tRNAitRNAiMetMet开开始的，体内存在始的，体内存在两种两种tRNAtRNAMetMet。只有甲硫氨酰。只有甲硫氨酰tRNAitRNAiMetMet能与能与40S40S小亚基相结合，起始肽链合成，普通小亚基相结合，起始肽链合成，普通tRNAtRNAMetMet携携带的甲硫氨酸只能被掺入

19、正在延伸的肽链中。带的甲硫氨酸只能被掺入正在延伸的肽链中。第三节第三节 原核生物蛋白质的合成原核生物蛋白质的合成 蛋白质生物合成的过程是由蛋白质生物合成的过程是由一组一组RNARNA相互协调配合，共同作用相互协调配合，共同作用的结果的结果蛋白质生物合成的概况如下：以蛋白质生物合成的概况如下：以mRNAmRNA作为模板，核糖体从作为模板，核糖体从mRNAmRNA的的5353方向方向进行阅读，进行阅读，蛋白质合成的方向是蛋白质合成的方向是N N端端CC端端。翻译过程依赖于氨基酰翻译过程依赖于氨基酰- -tRNAtRNA来搬运特异的氨基酸，并借助于来搬运特异的氨基酸，并借助于自身的反密码子，通过密码

20、反密码之间的碱基配对来识别自身的反密码子，通过密码反密码之间的碱基配对来识别mRNAmRNA上的对应密码子上的对应密码子翻译过程是在核糖体上进行的，大致可以区分为三个步骤，即翻译过程是在核糖体上进行的，大致可以区分为三个步骤，即起始、延长和终止起始、延长和终止。 一、翻译起始一、翻译起始 核糖体与核糖体与mRNAmRNA、fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet装配成装配成70S70S起始复合起始复合体的过程体的过程 包括包括 核糖体解离核糖体解离30S30S小亚基与小亚基与mRNAmRNA结合结合30S30S起起始复合体形成始复合体形成70S70S起始复合体形成起始复合体形成 1

21、 1、核糖体解离、核糖体解离 需要翻译起始因子需要翻译起始因子IF-lIF-l和和IF-3IF-3 IF-1 IF-1 加强加强IF-2IF-2，IF-3IF-3的酶活的酶活 IF-2 IF-2 促使促使fMet-tRNAfMet-tRNA fmetfmet 选择性结合在选择性结合在30S30S亚亚基上基上 IF-3 IF-3 促使促使30S30S亚基结合于亚基结合于mRNAmRNA起始部位起始部位，具有，具有解离解离30S30S与与50S50S亚基的活性亚基的活性 2 2、30S30S小亚基与小亚基与mRNAmRNA结合结合 SDSD序列（序列（Shine-DalgarnoShine-Dal

22、garno Sequence Sequence）：）： 原核生物原核生物mRNAmRNA的核糖体结合位点，位于的核糖体结合位点，位于55非翻译区，包括起始密码子非翻译区，包括起始密码子上游上游8-13nt8-13nt处的一段保守序列处的一段保守序列 S-DS-D序列序列是原核细胞中是原核细胞中mRNAmRNA和核糖体识别、结合和核糖体识别、结合的位点。的位点。 S-DS-D序列具有保守序列：序列具有保守序列：5-AGGAGGU-35-AGGAGGU-3。 原核细胞原核细胞核糖体小亚基核糖体小亚基16SrRNA16SrRNA具有具有3-UCCUCCA-53-UCCUCCA-5保守保守序列，二者正

23、好互补，核糖体借此判定翻译的起始位点序列，二者正好互补，核糖体借此判定翻译的起始位点30S30S小亚基与翻译起始因子小亚基与翻译起始因子IF-lIF-l，IF-3IF-3的作用下通过的作用下通过mRNA mRNA 的的SDSD序序列与之相结合。列与之相结合。A U G53IF-3IF-1IF-3IF-1IF-2GTP30S30S起始复合体构成：起始复合体构成：30S30S小亚基、小亚基、mRNAmRNA、 fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet 、GTPGTP、IF-IIF-I、 IF-2IF-2、IF-3IF-3各一分子各一分子A U G53只有只有fMet-tRNAfMet-

24、tRNAfMetfMet能与第一个能与第一个P P位点位点相结合，其他所有相结合，其他所有tRNAtRNA都必须通过都必须通过A A位点到达位点到达P P位点，再由位点，再由E E位点离开核糖体位点离开核糖体3 3、30S30S起始复合体形成（起始复合体形成（在在IF-2和和GTP的帮助下，的帮助下， fMet-tRNAfMet进入小亚基的进入小亚基的P位，位，tRNA上的反密码子与上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对）上的起始密码子配对）IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi带有tRNA、mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。A U

25、G534、70S起始复合体形成起始复合体形成 二、翻译延长二、翻译延长 肽链的延伸过程实际上是一个肽链的延伸过程实际上是一个循环反应循环反应 每一个循环包括三步反应，即每一个循环包括三步反应，即 进位（进位（entranceentrance） 成肽成肽(peptide bond formation)(peptide bond formation) 移位移位(translocation)(translocation) 每一个循环使肽链延长一个氨基酸长度每一个循环使肽链延长一个氨基酸长度进位进位： mRNAmRNA上上第二个密码子对应的氨基酰第二个密码子对应的氨基酰-tRNA-tRNA结合到核糖结

26、合到核糖体小亚基上的体小亚基上的A A位位，该结合反应需要，该结合反应需要GTPGTP，并为延长，并为延长因子因子EF-TEF-T所催化。所催化。 （GTP/EF-TGTP/EF-T） AA2-tRNA AA2-tRNA A A位位 成肽成肽： 在在肽酰基转移酶肽酰基转移酶的催化下，在的催化下，在P P位上氨基酰的位上氨基酰的C-C-末端末端与与A A位上氨基酰位上氨基酰-tRNA-tRNA的氨基之间的氨基之间形成肽键；形成肽键； （肽酰基转移酶）（肽酰基转移酶） C-C-端（端（P P位）位）+ N-+ N-端（端（A A位）位） 肽键肽键 是由转肽酶/肽基转移酶催化肽链合成方向肽链合成方向

27、 N端端C端端转位转位： 在其后的转位过程中，由于在其后的转位过程中，由于tRNAtRNA的离开而空出的离开而空出P P位，位，新生的肽酰基新生的肽酰基tRNAtRNA即从即从A A位移至位移至P P位位，核糖体沿着核糖体沿着mRNAmRNA移动一个密码子的距离移动一个密码子的距离，刚好使其进入，刚好使其进入A A位；位； 如此反复循环，肽链不断延伸。如此反复循环，肽链不断延伸。 延长因子EF-G有转位酶( translocase )活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3侧移动 。fMetA U G53fMetTuGTP三、翻译终止三、翻译终止 当三个当三个终止密码子中的任

28、何一个出现在终止密码子中的任何一个出现在A A位位时，时，将促使与释放因子的结合，进而激活一系列终将促使与释放因子的结合，进而激活一系列终止过程止过程 包括：肽基转移酶活性改变、包括：肽基转移酶活性改变、P位点肽酰位点肽酰tRNA水解，水解，多肽水解、多肽水解、tRNAtRNA和和mRNAmRNA脱落核糖体、核脱落核糖体、核糖体分解为大、小亚基等，然后肽链合成进入糖体分解为大、小亚基等，然后肽链合成进入新的一轮循环新的一轮循环1、终止过程、终止过程 2、释放因子、释放因子 RF-1RF-1：识别终止密码子：识别终止密码子UAAUAA和和UAGUAG RF-2RF-2：识别终止密码子：识别终止密

29、码子UAAUAA和和UGAUGA RF-3RF-3：不识别终止密码子不识别终止密码子，但具有核糖体依赖，但具有核糖体依赖性性GTPGTP酶活性，与酶活性，与GTPGTP结合之后可以协助结合之后可以协助RF-1RF-1或或RF-2RF-2使翻译终止使翻译终止3 3、多核糖体循环、多核糖体循环 两种方式提高翻译效率两种方式提高翻译效率 （1）多个核糖体同时翻译一个）多个核糖体同时翻译一个mRNA分子分子：在蛋白质合成的过程中，在蛋白质合成的过程中，往往往往几个核糖体同时附着在同一条几个核糖体同时附着在同一条mRNAmRNA链上，形成所谓的链上，形成所谓的“多聚核糖多聚核糖体体”（polyribos

30、omepolyribosome）结构。结构。（2）核糖体循环：）核糖体循环：核糖体在一轮翻译完成之后，解离成亚基，回到核糖体在一轮翻译完成之后，解离成亚基，回到mRNA的的5端，重新装配，开始新一轮翻译合成端，重新装配，开始新一轮翻译合成蛋白质合成的实际情况是当一个核糖体已经沿着蛋白质合成的实际情况是当一个核糖体已经沿着mRNAmRNA链滑动到链滑动到33端，端，新生肽链将要合成完毕时，而在新生肽链将要合成完毕时，而在mRNAmRNA的的55端，核糖体的亚单位可能端，核糖体的亚单位可能刚开始组装和启动肽链的合成刚开始组装和启动肽链的合成4、转录与翻译偶联、转录与翻译偶联 第四节第四节 真核生物

31、蛋白质的合成真核生物蛋白质的合成 一、翻译的起始一、翻译的起始 与原核生物有几点不同与原核生物有几点不同: :真核生物起始真核生物起始Met-tRNAiMet-tRNAi不需要甲酰化不需要甲酰化真核生物真核生物mRNAmRNA没有没有SDSD序列序列，核糖体结合位点是其，核糖体结合位点是其55端帽子结构端帽子结构真核生物真核生物mRNAmRNA含含KozakKozak序列序列，其包含的起始密码子是翻译起始位点，其包含的起始密码子是翻译起始位点 真核生物的真核生物的mRNAmRNA没有没有S-DS-D序列，核糖体（小亚基）序列，核糖体（小亚基）识别识别55端帽子端帽子结构，随后移动到起始密码子处

32、。结构，随后移动到起始密码子处。 起始密码子常处于起始密码子常处于-CCRCC-CCRCCAUGAUGG-G-序列之中，这段保序列之中，这段保守序列的存在守序列的存在能增加翻译起始的效率能增加翻译起始的效率，这段序列，这段序列即即KozakKozak序列序列。 1 1、KozakKozak序列（起始扫描模型）序列（起始扫描模型） 真核生物的真核生物的mRNAmRNA没有没有S-DS-D序列，核糖体（小亚序列，核糖体（小亚基）识别基）识别55端帽子结构，随后移动到起始密端帽子结构，随后移动到起始密码子处。码子处。起始密码子常处于起始密码子常处于-CCACC-CCACCAUGAUGG-G-序列序列

33、之中之中，这段保守序列的存在能增加翻译起始，这段保守序列的存在能增加翻译起始的效率，这段序列即的效率，这段序列即KozakKozak序列。序列。 2 2、翻译起始因子、翻译起始因子 真核生物翻译起始因子的符号都以真核生物翻译起始因子的符号都以eIFeIF表示，与表示，与原核生物翻译起始因子具有相同功能的真核生物原核生物翻译起始因子具有相同功能的真核生物翻译起始因子用同一编号翻译起始因子用同一编号 功能包括功能包括: : 参与识别参与识别mRNAmRNA的帽子的帽子 参与形成参与形成80S80S起始复合体起始复合体 某些翻译起始因子是翻译调控点某些翻译起始因子是翻译调控点 3、真核生物翻译起始复

34、合物形成、真核生物翻译起始复合物形成(区别原核生物区别原核生物) 原核生物原核生物: : 30S 30S小亚基小亚基首先与首先与mRNAmRNA模板模板相结合，相结合，再与再与fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet结合，最后与结合，最后与50S50S大亚基结合。大亚基结合。 真核生物真核生物: 40S: 40S小亚基小亚基首先与首先与Met-tRNAMet-tRNAMetMet相结合，相结合，再与模板再与模板mRNAmRNA结合，最后与结合，最后与60S60S大亚基结合生成大亚基结合生成80S80SmRNAmRNAMet-tRNAMet-tRNAMetMet起始复合物。起始复合物

35、。二、翻译延长二、翻译延长 三、翻译终止三、翻译终止 终止阶段基本一致，释放因子有区别终止阶段基本一致，释放因子有区别 真核生物有两种释放因子真核生物有两种释放因子: :eRF1eRF1和和eRF3eRF3 eRF1eRF1可以识别全部三种终止密码子可以识别全部三种终止密码子 eRF3eRF3具有具有GTPGTP酶活性，作用与原核生物的酶活性，作用与原核生物的RF3RF3一致一致四、多核糖体循环四、多核糖体循环 环状多核糖体环状多核糖体 第五节第五节 蛋白质的翻译后修饰蛋白质的翻译后修饰 翻译后修饰翻译后修饰 (Post-translational modification)(Post-tra

36、nslational modification)：指：指由核糖体合成的肽链进一步经历各种变化由核糖体合成的肽链进一步经历各种变化( (特别是各种化特别是各种化学反应学反应) )以改变结构、性质、活性，甚至改变寿命以改变结构、性质、活性，甚至改变寿命 蛋白质翻译后修饰内容丰富蛋白质翻译后修饰内容丰富一级结构的修饰，例如肽键水解、侧链修饰，又有空间结构的修饰，例如肽一级结构的修饰，例如肽键水解、侧链修饰，又有空间结构的修饰，例如肽链折叠、亚基装配链折叠、亚基装配不可逆修饰，例如羟基化，又有可逆修饰，例如磷酸化与去磷酸化不可逆修饰，例如羟基化，又有可逆修饰，例如磷酸化与去磷酸化 不同修饰内容进行的时

37、机或场所不尽相同，在蛋白质多肽不同修饰内容进行的时机或场所不尽相同，在蛋白质多肽链的合成过程中、合成完成后、靶向转运或分泌过程中、链的合成过程中、合成完成后、靶向转运或分泌过程中、到达功能场所后、参与细胞代谢时、最终被降解时，都可到达功能场所后、参与细胞代谢时、最终被降解时，都可能进行能进行 一、部分切除一、部分切除 由蛋白酶水解特定肽键，切除信号肽、内部肽段、末端氨由蛋白酶水解特定肽键，切除信号肽、内部肽段、末端氨基酸，或者水解成一系列活性片段。这种水解是基酸，或者水解成一系列活性片段。这种水解是不可逆的不可逆的。1 1、N N端切除端切除 原核生物甲酰蛋氨酸，真核生物蛋氨酸原核生物甲酰蛋氨

38、酸，真核生物蛋氨酸 膜蛋白、分泌蛋白前体信号肽膜蛋白、分泌蛋白前体信号肽2 2、蛋白激活、蛋白激活 由蛋白酶水解实现的由蛋白酶水解实现的 例如例如: :转化生长因子转化生长因子、 表皮生长因子和胰岛素表皮生长因子和胰岛素二、折叠和装配二、折叠和装配 蛋白质折叠蛋白质折叠 (Protein folding)(Protein folding)：具有不确定构象的：具有不确定构象的新生肽链折叠形成具有天然构象的功能蛋白的过程新生肽链折叠形成具有天然构象的功能蛋白的过程 蛋白质的一级结构是其构象的基础蛋白质的一级结构是其构象的基础 蛋白质多肽链能够自发折叠，形成稳定的天然构象蛋白质多肽链能够自发折叠，形

39、成稳定的天然构象 不过，蛋白质多肽链在体内的折叠是在辅助蛋白的协不过，蛋白质多肽链在体内的折叠是在辅助蛋白的协助下进行的助下进行的 辅助蛋白包括辅助蛋白包括折叠酶类和蛋白伴侣折叠酶类和蛋白伴侣 分子伴侣（分子伴侣（chaperone） 1、定义：、定义： 能与其它构象不稳定（构象松弛）的蛋白结合并使之稳定的能与其它构象不稳定（构象松弛）的蛋白结合并使之稳定的一类蛋白质，它们通过一类蛋白质，它们通过与多肽链结合帮助多肽与多肽链结合帮助多肽在体内的折叠、在体内的折叠、组装、转运或降解，在完成任务后从多肽上释放下来。组装、转运或降解，在完成任务后从多肽上释放下来。2、功能：、功能： 分子伴侣是细胞内

40、蛋白质折叠和组装的重要调节者。分子伴侣是细胞内蛋白质折叠和组装的重要调节者。 3 3、蛋白质构象病、蛋白质构象病 错误折叠的蛋白质能互相聚集，形成错误折叠的蛋白质能互相聚集，形成淀粉样沉淀淀粉样沉淀而而致病，这类疾病称为蛋白质构象病，盶病毒病、阿尔致病，这类疾病称为蛋白质构象病，盶病毒病、阿尔茨海默病茨海默病 (Alzheimer disease)(Alzheimer disease)、帕金森病、帕金森病 (Parkinson disease)(Parkinson disease)等等4 4、蛋白质装配、蛋白质装配 在内质网上合成的许多分泌蛋白和膜蛋白都由多亚基在内质网上合成的许多分泌蛋白和膜

41、蛋白都由多亚基构成。这些蛋白质的装配都在构成。这些蛋白质的装配都在内质网内进行内质网内进行。缀合蛋。缀合蛋白质的装配还涉及辅基化。白质的装配还涉及辅基化。三、氨基酸修饰三、氨基酸修饰 蛋白质是用蛋白质是用2020种标准氨基酸合成的种标准氨基酸合成的 目前从各种蛋白质中发现的氨基酸至少有目前从各种蛋白质中发现的氨基酸至少有100100种种 其中的其中的8080多种非标准氨基酸都是标准氨基酸翻译后修多种非标准氨基酸都是标准氨基酸翻译后修饰的产物饰的产物 修饰包括：修饰包括：氨基酸的磷酸化、乙酰化、酰基化、羟基氨基酸的磷酸化、乙酰化、酰基化、羟基化、甲基化、羧基化、核苷酸化等化、甲基化、羧基化、核苷

42、酸化等四、糖基化四、糖基化 生物体内多数蛋白质都是缀合蛋白质生物体内多数蛋白质都是缀合蛋白质 其中以糖蛋白居多其中以糖蛋白居多 糖蛋白所含的糖基是在翻译后修饰阶段加糖蛋白所含的糖基是在翻译后修饰阶段加接的，加接过程称为糖基化接的，加接过程称为糖基化 (glycosylation(glycosylation) ) 糖蛋白寡糖的功能糖蛋白寡糖的功能活性必需活性必需靶向转运靶向转运分子识别分子识别结构稳定结构稳定易于溶解易于溶解五、蛋白质泛素化（五、蛋白质泛素化（ubiquitination） 泛素：在真核生物普遍存在，是一类高度保守的泛素：在真核生物普遍存在，是一类高度保守的调节蛋白调节蛋白 泛素

43、化：指用一个或多个泛素单体共价标记靶蛋泛素化：指用一个或多个泛素单体共价标记靶蛋白，从而影响其稳定性、功能、靶向转运，或被白，从而影响其稳定性、功能、靶向转运，或被26S26S蛋白酶体识别并降解蛋白酶体识别并降解 泛素通过泛素化系统介导蛋白质降解泛素通过泛素化系统介导蛋白质降解第六节第六节 蛋白质的靶向转运蛋白质的靶向转运 胞浆内各种蛋白质胞浆内各种蛋白质游离核糖体游离核糖体 分泌蛋白、膜蛋白和溶酶体蛋白分泌蛋白、膜蛋白和溶酶体蛋白内质网核糖体内质网核糖体靶向转运：或分选，蛋白质向功能场所转运的过程靶向转运：或分选，蛋白质向功能场所转运的过程 整个转运过程可以分为两个阶段整个转运过程可以分为两

44、个阶段: :蛋白质向细胞器转运，蛋白质向细胞器转运，通常在蛋白质合成过程中或合成刚结束时进行。通常在蛋白质合成过程中或合成刚结束时进行。蛋白质在该阶段分别进入内质网、线粒体或细胞核等蛋白质在该阶段分别进入内质网、线粒体或细胞核等转运到内质网的蛋白质进一步进入分泌途径转运到内质网的蛋白质进一步进入分泌途径。高尔基体蛋白、溶酶体。高尔基体蛋白、溶酶体蛋白和细胞膜蛋白都以小泡蛋白和细胞膜蛋白都以小泡 (vesicle)(vesicle)形式通过分泌途径转运形式通过分泌途径转运 一、进入内质网腔一、进入内质网腔 分泌蛋白由结合在内质网膜表面的核糖体合成，并且分泌蛋白由结合在内质网膜表面的核糖体合成，并

45、且合成合成与转运是同时进行与转运是同时进行的，即新生肽链直接进入内质网腔，该的，即新生肽链直接进入内质网腔，该过程称为过程称为共翻译转运共翻译转运 (cotranslational(cotranslational translocation) translocation) 1 1、信号肽（、信号肽（signal peptidesignal peptide） 2 2、信号肽受体蛋白：、信号肽受体蛋白：核糖体锚定于内质网膜的过程需要两个关键成分核糖体锚定于内质网膜的过程需要两个关键成分:信号信号识别颗粒识别颗粒(SRP)和和SRP受体受体 3 3、共翻译转运过程、共翻译转运过程共翻译转运过程共翻译

46、转运过程合成合成信号肽与信号肽与SRPSRP结合（结合（SRPSRP与与GTPGTP结合，中止新生肽链合成）结合，中止新生肽链合成）SRP-SRP-新生肽链新生肽链- -核糖体核糖体-mRNA-mRNA与内质网表面与内质网表面SRPSRP受体结合受体结合核糖体核糖体与贯穿内质网膜的与贯穿内质网膜的转位子转位子结合（结合（ SRPSRP、受体水解、受体水解GTPGTP解离）解离）转位子通道开放转位子通道开放，信号肽引导，信号肽引导新生肽链穿过进入内质网腔新生肽链穿过进入内质网腔内质网腔中的信号肽酶内质网腔中的信号肽酶切除信号肽切除信号肽新生肽链新生肽链继续合成并进入内质网腔继续合成并进入内质网腔

47、新生肽链新生肽链合成完毕合成完毕，核糖体解离核糖体解离通道闭合通道闭合，新生肽链在内质网腔内折叠，形成具有天然构象，新生肽链在内质网腔内折叠，形成具有天然构象的蛋白质的蛋白质 新生蛋白在新生蛋白在内质网内通过几种方式进一步修饰内质网内通过几种方式进一步修饰，然后转运到不同场所，然后转运到不同场所，包括以转运小泡形式向包括以转运小泡形式向高尔基体转运高尔基体转运。蛋白质在高尔基体内进一步修饰。蛋白质在高尔基体内进一步修饰 ( (包括包括O O、N N糖基化糖基化) ) ，向不同场所转运，或分泌到细胞外，向不同场所转运，或分泌到细胞外二、嵌入内质网膜二、嵌入内质网膜 三、进入线粒体三、进入线粒体 线粒体蛋白大部分由染色体线粒体蛋白大部分由染色体DNADNA编