蛋白质翻译课件.

1、第十二章、5、5蛋白质的生物合成(初锌)Protein Biosynthesis (Translation)蛋白质的生物合成过程就是将 mRNA分子中由碱基序列组成的遗传信 息，通过遗传密码破译的方式转变成 为蛋白质中的氨基酸排列顺序，因而 称为翻译(translation)。第一节蛋白质合成体系Protein Biosynthesis SystemRNA virusdKITTh:NucleolusRr> pica t ionTranscriptionrNTPsNucipusCjrtcnolB RNAmRNAFtoiIhtRNAroRNA tfaflsMKXITranslation fa

2、ctorsklbSOEl 二沪 subunits 2 Annr>o ac、5参与蛋白质生物合成的物质包括:三种RNA一 mRNA-rRNA-tRNA 20种氨基酸作为原料酶及蛋白因子，如IF、elF等 ATP、GTP、无机离子 mRNA是遗传信息的携带者遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子(cistron) o原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多順反子(polycistron)。真核生物一个mRNA只编码一种蛋白质，为单 反子(single cistron)。mRNA结构简图1ft 核 bRNAAUGAVGAUG貞枷RNA5,

3、5*核骑体结合位点 l编玛序列 3aaaaa出编码蛋白a终止密码子 mRNA上存在遗传密码mRNA分子上从5,至3,方向，由AUG开 始，每3个核昔酸为一组，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(triplet codon)。从mRNA 5,端起始密码子AUG到端终 止密码子之间的核昔酸序列，各个三联体密 码连续排列编码一条多肽链，称为开放阅读 框架(open reading frame, ORF)Cfv ORF »AUG |UAAAAA5 非翻译区遗传密码表密码子的第二个字母UCAG密码子的第一个字母uuuPhoucuSorUAUTyrUGUCys

4、uucPhouccSerUACTyrUGCCy»UUAIwuUCAS»rI AAStopUGAStopUUGLeuUCGSerUAGStopUGGTrpCUULeuecuProCAUHisCGUArgcueLeucccProCACHisCGCArgCUALeuCCAProCAAGinCGAArgCVTOLpuCCGProCAGGinCGGArgAUU110ACUThrAAUAnnAGUSerAUClieACCThrAACAsnAGCSerAUAlieACAThrAAALysAGAArgAUGMetACGThrAAGLysAGGArgGUUVaiGCUAlaGAUAspGGU

5、GlyGUCVa!GCCAla(JACAsp(U1CGlyGUAVaiGCAAlaGAAG1UGGAGlyGVGVaiGf'GA1nGAGGluGGGGly遗传密码的特点1.连续性(commaless)编码蛋白质氨基酸序列的各个三 联体密码连续阅读，密码间既无间隔也无重叠。非重叠连续的密码 不连续的密码基因损伤引起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)。mRNA插入缺失5,G U A G C C Q aTO g G a!叵3,(+)心 U A G c C |UCAj C G Gi 瓦p(-)G U aTg©!? I

6、a c Gl G a U mRNA编辑由于对mRNA外显子的加工，造成 mRN A与其DNA模板序列之间不匹配， 使同一mRNA前体翻译出序列、功能不同 的蛋白质。这种基因表达的调节方式称为 mRNA编辑(mRNAediting)o2简并性(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸 仅有一个密码子外，其余氨基酸有24 个或多至6个密码子为之编码。遗传密码的简并性氨基酸密码子数冃氨基酸密码子数口Ala4Leu6Arg6Lys2Asn2Met1Asp2Phe2Cys2Pro4Gin2Ser6Glu2Thr4Gly4Trp1His2Tyr2lie3Vai4密码子简并性的生物学意义：减少有

7、 害突变。遗传密码的特异性主要取决于前两位 碱基。ACCACAACG丿GCCGCAGCG丿3.通用性(universal)蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。有少数例外，如动物细胞的线粒体植物细胞的叶绿体。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。4摆动性(wobble)tRNA上反密码子的第1位碱基与 mRNA密码子的第3位碱基配对时，可以 在一定范围内变动，即并不严格遵循碱基 配对规律，这一现象称为摆动性。摆动配对mRNA 5tRNA3Codon3，5tRNAAGu1UCACUGAu3 2 11 2 35f mRNA 39If these bases are in fir

8、st, or wobble，position of anticodonthen tRNA may recognize codons having these bases in third position二.核蛋白体是多肽链合成的装置30S subunit50S subunit70S ribosome栓妥匂体的組成核蛋 白体原核生物真核生物蛋白质S值rRNA蛋白质S值rRNA小亚基21种30S16S33种40S18S23S5S28S大亚基34种50S49种60S5.8S5S核蛋白70S80S80S/大亚基小亚基Mr 2.8 x 10s5S rRN/X28S rRNA5.8S rRNA 49种皓

9、广IMr L6 x 10®5S rRNA 23S rRNA 34种蛋白Mt 1.4 x 10fl18S rRNA33种蛋口细菌核蛋口体Mr 2.6 x 10ftMr 0.9 x 10fl 16S rRNA21种蛋白真核生物核蛋门体Mr 4.2 x 106原核生物核蛋白体结构模式小亚基30S小亚基:有mRNA结合位点50S大亚基：E位：排出位(Exit site)转肽酶活性大小亚基共同组成：A位：氨基酰位(aminoacyl site)P位:肽酰位(peptidyl site)三、tRNA与氨基酸的活化3.OHtRNA翻译过程 中起接合体（adaptor） 作用，又是氨基酸的运 载体。

10、氨基酸臂叵反密码环伍£ITe G工JClcjClC TgIgIcJgU 77 £氨基酸的活化(_)氨基酰YRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)氨基酸+ tRNA氨基酰-tRNA合成酶氨基酰tRNAATP AMP+PPi第一步反应氨基酸+ ATP+E氨基酰-AMP-E + AMP + PPiRCCVATPOHPIooo-ch2HHHHOH OHJ PR氨基酰-AMP第二步反应氨基酰-AMP-E+tRNAjiryhH。七M OHR -C一 I NH.o(>co r » o r氨基酰AMP氨基酰IRNA+AMP+EOAMP氮菇酰-tR

11、NA合成酶Amino acidAminoacybtRNA synthetaseP：PPyrophosphateAminoacyl tRNA (an "activated' amino acid)氨基酰YRNA合成會对氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰“RNA合成酶具有校正活性(proofreading activity)。氨基酰YRNA的表示方法：AlatRNAAiaSeetRNA的Met-tRNAMet氨基酸的活化形式：氨基酰一tRNA氨基酸的活化部位：a敖基氨基酸与晌磋接方式：酯键氨基酸活化耗能：2个卩（二）起始肽链合成的氨基酰tRNA真核 生物：Met-tRNAj1

12、原核生物：fMet-tRNA1fMettRNA|f%i 的生成:Met-tRNAj1转甲酰基酶N,0-CHO FH4fMet-tRNAj1蛋白质生物合成5丈程The Process of Protein Biosynthesis蛋白质合成中mRNA模板的方向：5J3，;蛋白质的合成方向：N端-C端。蛋白质合成过程：起始延长终止、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRN A分别 与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物 (translational initiation complex)o参与起始过程的蛋白质因子称起始 因子(initiation factor, IF) o参与起始过程的蛋白质因子称

13、起始因 子(initiation factor, IF)。原核生物起始因子有三种:IF-1:占据A位防止结合其他tRNA。IF-2：促进起始tRNA与小亚基结合。IF-3：促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA敏感性。(一)原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离； mRN A在小亚基定位结合;起始氨基酰YRN A的结合；核蛋白体大亚基结合。1.核蛋白体大小亚基分离2. mRNA在小亚基定位结合SD序列在原核生物m R NA起始密码AUG±游，存在49个富含嚓吟碱的一致性序列,如AGGAGG，称为SD序列。又称为核蛋白体结合位点(ribosomal bindingsitef RBS)SD序列CACUAGG 核蛋白体小亚基 上的16SrRNAUCCU5'-AGG APuPuUUUPu Pu AUG3' mRNASD序列rpSJ识别序列3.起始氨基酰tRNA与小亚基结合34.核蛋白体大亚基结合起始过程消耗1个GTP。二、肽链的延长指按照mRNA密码序列的指导，依次添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(rib