生物化学蛋白质生物合成

1、会计学1生物化学蛋白质生物合成生物化学蛋白质生物合成 概概 述述 翻译翻译（translationtranslation）：即蛋白质的生物）：即蛋白质的生物合成，就是将核酸中由合成，就是将核酸中由 4 4 种核苷酸序列编种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中读为蛋白质一级结构中2020种氨基酸的排列顺种氨基酸的排列顺序。简言之，序。简言之，就是生物体以就是生物体以mRNAmRNA为模板合成为模板合成蛋白质的过程。蛋白质的过程。 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺顺反子反子(cistron

2、)。 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的录单位，转录生成的mRNA可编码几种功可编码几种功能相关的蛋白质，能相关的蛋白质，为为多顺反子多顺反子(polycistron)。 真核真核mRNA只编码一种蛋白质，为只编码一种蛋白质，为单顺反单顺反子子(single cistron) 。一、翻译模板一、翻译模板mRNA及遗传密码及遗传密码n mRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者5 3 顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序插入顺序插入顺序先导区先导区末端顺序末端顺序AGGAGGUSD区区特点特点 半衰期短半衰期短 许多原核生

3、物许多原核生物mRNAmRNA以多顺反子形式存在以多顺反子形式存在 AUGAUG作为起始密码；作为起始密码；AUGAUG上游上游7 71212个核苷酸处有一被称为个核苷酸处有一被称为SDSD序列的序列的保守区，保守区， 16S rRNA316S rRNA3- - 端反向互补而使端反向互补而使mRNAmRNA与核糖体结合。与核糖体结合。5 “帽子帽子”PolyA 3 顺反子顺反子m7G-5 ppp-N-3 p帽子结构功能帽子结构功能 使使mRNAmRNA免遭核酸酶的破坏免遭核酸酶的破坏 使使mRNAmRNA能与核糖体小亚基结合并开始能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋白质合成蛋白质 被蛋白质合成的起

4、始因子所识别，从被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质的合成。而促进蛋白质的合成。 是是mRNAmRNA由细胞核进入细胞质由细胞核进入细胞质所必需的形式所必需的形式 它大大提高了它大大提高了mRNAmRNA在细胞质在细胞质中的稳定性中的稳定性AAAAAAA-OH密码子密码子mRNA分子上从分子上从5 至至3 方向，由方向，由AUG开开始，每始，每3个连续的核苷酸为一组，决定肽链个连续的核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为密码子（止信号，称为密码子（ codon ）或）或三联三联体密码体密码(triplet coden)

5、。 第第 三三 个个 字字 母母U CA GA UC G反密码子第一位碱基反密码子第一位碱基 密码子第三位碱基密码子第三位碱基GUCUAGIUCA UGA 终止信号终止信号 TrpAUA Ile Met AGA Arg 终止信号终止信号AGG Arg 终止信号终止信号密码子密码子 正常情况下编码正常情况下编码 线粒体线粒体DNA编码编码4、密码的通用性和变异性、密码的通用性和变异性三、核糖三、核糖/蛋白蛋白体体原核生物原核生物真核生物真核生物核蛋核蛋白体白体小亚基小亚基大亚基大亚基核蛋核蛋白体白体小亚基小亚基大亚基大亚基S值值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-r

6、RNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白蛋白质质rpS 21种种rpL 36种种rpS 33种种rpL 49种种 原核、真核核蛋白体的组成原核、真核核蛋白体的组成 此反应可分为两步完成：此反应可分为两步完成：氨基酸氨基酸+ATP-E +ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E+PPi-AMP-E+PPi氨基酰氨基酰-AMP-E+tRNA-AMP-E+tRNA氨基酰氨基酰-tRNA+AMP+E-tRNA+AMP+E 氨基酸氨基酸 + tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATP AMP+PPi-tRNA-tRNAgly +

7、 tRNAgly + tRNAglygly + ATP gly-tRNA + ATP gly-tRNAglygly + AMP + PPi + AMP + PPimet+tRNAmet+tRNAe emetmet+ATP met- tRNA+ATP met- tRNAe emetmet +AMP+PPi +AMP+PPi甲硫氨酸（甲硫氨酸（ fMet fMet ）。）。3.3.起始氨基酰起始氨基酰-tRNA-tRNA在小亚基上就位；在小亚基上就位；4.4.核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。PuPueIF2是真核肽链合成调节的关键成分。是真核肽链合成调节的关键成分。环环( (ribosom

8、al cycleribosomal cycle) )，每次核蛋白体循环肽链，每次核蛋白体循环肽链增加一个氨基酸。增加一个氨基酸。需参与。需参与。成肽反应在位上进行。成肽反应在位上进行。原核生物原核生物RFRF：RF-1RF-1、RF-2RF-2、RF-3RF-3真核生物真核生物RFRF：eRF eRF IFIFRF1RF2RF3GTPGDP+PiUCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨酸天冬氨酸 核糖体核糖体细胞质中的细胞质中的mRNA 与核糖体结合与核糖体结合. .细胞质中细胞质中单击画面继续UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨酸天冬氨酸 tR

9、NA tRNA 上的反密码子与上的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对 .细胞质中细胞质中单击画面继续UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨酸天冬氨酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸细胞质中细胞质中 tRNA tRNA 将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRNA上的上的 相应位置相应位置 . .单击画面继续UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨酸天冬氨酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸缩合缩合细胞质中细胞质中 两个氨基酸分子缩合两个氨基酸分子缩合单击画面继续UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨酸天冬氨酸A

10、UG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体随着核糖体随着 mRNAmRNA滑动滑动. . 另一个另一个 tRNAtRNA上的碱上的碱基与基与mRNAmRNA上的上的 密码子配对密码子配对. . 细胞质中细胞质中单击画面继续UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨酸天冬氨酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构细胞质中细胞质中单击画面继续UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨酸天冬氨酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸 t tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸细胞质中细胞质中单击画面继续UCAUG

11、A UUAAUG 亮氨酸亮氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 异亮氨酸异亮氨酸以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质 . . 细胞质中细胞质中单击画面继续30S亚基亚基 mRNA IF3- IF1复合物复合物30S mRNA GTP- fMet tRNA- IF2- IF1复合物复合物70S起始复合物起始复合物 mRNA +30S亚基亚基-IF3IF-3IF2GTPIF3 IF2 IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S50S亚基亚基IF2+ IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始起始复合物复合物（1 1）释放因子）释放因子RFRF1

12、 1或或RFRF2 2进入核糖体进入核糖体A A位。位。 （2 2）多肽链的释放）多肽链的释放（3 3）70S70S核糖体解离核糖体解离tRNARFRFprolyl cis-isomerase,PPI)prolyl cis-isomerase,PPI)（一）亚基聚合（一）亚基聚合（二）辅基连接（二）辅基连接（三）疏水脂链的共价修饰（三）疏水脂链的共价修饰列称为列称为信号序列信号序列（signal sequencesignal sequence）。）。碱性端碱性端4.4.嘌呤霉素嘌呤霉素（puromycinpuromycin）5.5.放线菌酮放线菌酮（cycloheximidecyclohexi

13、mide）各种抗生素影响翻译过程的作用点见各种抗生素影响翻译过程的作用点见图图12-1412-14转位酶转位酶TsTs-GDP 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺顺反子反子(cistron)。 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的录单位，转录生成的mRNA可编码几种功可编码几种功能相关的蛋白质，能相关的蛋白质，为为多顺反子多顺反子(polycistron)。 真核真核mRNA只编码一种蛋白质，为只编码一种蛋白质，为单顺反单顺反子子(single cistron) 。一、翻译模板一、翻译模板mRNA及遗传密

14、码及遗传密码n mRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者密码子密码子mRNA分子上从分子上从5 至至3 方向，由方向，由AUG开开始，每始，每3个连续的核苷酸为一组，决定肽链个连续的核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为密码子（止信号，称为密码子（ codon ）或）或三联三联体密码体密码(triplet coden)。-tRNA-tRNAgly + tRNAgly + tRNAglygly + ATP gly-tRNA + ATP gly-tRNAglygly + AMP + PPi + AMP + PPimet+tRNAmet+tRNAe emetmet+ATP met- tRNA+ATP met- tRNAe emetmet +AMP+PPi +AMP+PPiUCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨酸天冬氨酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体随着核糖体随着 mRNAmRNA滑动滑动. . 另一个另一个 tRNAtRNA上的碱上的