蛋白质的生物合成翻译

蛋白质的生物合成翻译第一页，共三十八页，编辑于2023年，星期一第一节蛋白质生物合成体系

2.20种编码氨基酸作为原料。3.酶及众多蛋白因子，如IF、eIF。4.ATP、GTP、无机离子。(一)合成原料1.三种RNAmRNA(信使RNA)rRNA(核糖体RNA)tRNA(转运RNA)一、蛋白质生物合成的原料和所需酶类(ProteinBiosynthesisSystem)第二页，共三十八页，编辑于2023年，星期一(二)酶及蛋白因子1．氨基酰-tRNA合成酶

ATP存在下合成氨基酰-tRNA，具有绝对特异性。2．转肽酶

催化核糖体“P位”上的肽酰基转移至“A位”的氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基缩合形成肽键。3．转位酶

催化核糖体向mRNA的3′端移动定位于“A位”。4．蛋白因子

起始因子(initiationfactor，IF);

延长因子(elongationfactor，EF);

释放因子（releasingfactor，RF）。5．能量物质及离子

能量物质为ATP和GTP；无机离子有Mg2+和K+等。第三页，共三十八页，编辑于2023年，星期一二、mRNA与遗传密码1.遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。2.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，为多顺反子(polycistron)

。3.真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(singlecistron)

。

(一)顺反子(cistron)第四页，共三十八页，编辑于2023年，星期一原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子非编码序列核糖体结合位点起始密码子终止密码子编码序列PPP53蛋白质mG-53蛋白质PPP第五页，共三十八页，编辑于2023年，星期一(二)遗传密码及其特点(1)mRNA分子上从5至3方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(tripletcoden)。(2)起始密码(initiationcoden):AUG(3)终止密码(terminationcoden):UAAUAGUGA(4)从mRNA5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)。

1.连续性(commaless)第六页，共三十八页，编辑于2023年，星期一第一个核苷酸第二个核苷酸第三个核苷酸UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止密码终止密码半胱氨酸半胱氨酸终止密码色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG遗传密码表第七页，共三十八页，编辑于2023年，星期一氨基酸密码子数目氨基酸密码子数目Ala4Leu6Arg6Lys2Asn2Met1Asp2Phe2Cys2Pro4Gln2Ser6Glu2Thr4Gly4Trp1His2Tyr2Ile3Val42.简并性(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和蛋氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸均有多个密码子。第八页，共三十八页，编辑于2023年，星期一4.通用性(universal)5.摆动性(wobble)转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。(1)整套密码从原核生物到人类都通用，但动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体例外。(2)密码的通用性证明各种生物进化自同一祖先。

起始密码子位于mRNA链的5′-端，终止密码子位于3′-端，翻译时沿5′→3′方向进行，直到终止密码子为止，相应多肽链的合成从N端向C端延伸。3.方向性(direction)第九页，共三十八页，编辑于2023年，星期一密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUGAUCU第十页，共三十八页，编辑于2023年，星期一原核生物真核生物核糖体小亚基大亚基核糖体小亚基大亚基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白质rpS21种rpL36种rpS33种rpL49种

不同细胞核糖体的组成

核糖体三、rRNA与核糖体(一)

核糖体由大、小两个亚基组成，是蛋白质合成的场所。第十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期一(二)原核生物翻译过程中核糖体结构模式2.A位：氨基酰位，又称受位。1.P位：肽酰位，又称给位。3.E位：排出位。第十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期一四、tRNA与氨基酸的活化(一)氨基酸的活化1.氨基酰-tRNA合成氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶

2.氨基酰-tRNA合成酶对氨基酸和tRNA特异性高；具有校正活性。氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet

第十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期一真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet(二)起始肽链合成的氨基酰-tRNA1.第一步反应氨基酸＋ATP-E氨基酰-AMP-E＋PPi

第十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期一2.第二步反应氨基酰-AMP-E＋

tRNA

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E第十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期一第二节蛋白质生物合成过程

翻译过程从阅读框架的5´-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。

起始(initiation)延长(elongation)终止(termination)翻译过程(TheProcessofProteinBiosynthesis)第十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期一一、原核生物翻译过程1.核糖体大小亚基分离；2.mRNA在小亚基定位结合；3.起始氨基酰-tRNA的结合；4.核糖体大亚基结合。

指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核糖体结合而形成翻译起始复合物

(translationalinitiationcomplex)。(一)起始第十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期一IF-3IF-11.核糖体大小亚基分离第十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期一AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合第十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期一S-D序列

在起始密码子的上游约8～13个核苷酸部位有一段富含嘌呤碱基（如-AGGAGG-）的特殊保守序列，称为SD序列，可被核糖体小亚基16SrRNA辨认互补结合。

紧接SD序列后的小核苷酸序列，可被核糖体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。第二十页，共三十八页，编辑于2023年，星期一IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'第二十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期一IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核糖体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'第二十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期一IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi翻译起始阶段总结第二十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期一原核延长因子功能EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPEF-Ts调节亚基EFG有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放原核肽链合成的延长因子

(二)延长

肽链延长包括进位、成肽、转位三步，在核糖体上连续性循环式进行，又称为核糖体循环(ribosomalcycle)，每次循环增加一个氨基酸。第二十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期一1.进位(注册,registration)(1)fMet-tRNAfMet占据P位，A位空缺。

(2)第2个密码子相应的氨基酰-tRNA与EF-Tu-GTP结合，其反密码子识别密码子，进入A位。

(3)EF-Tu水解GTP，EF-Tu和GDP从核糖体释出，重新形成Tu-Ts二聚体。第二十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期一TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP第二十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期一2.成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。第二十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期一3.转位延长因子EF-G有转位酶活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3'侧移动。第二十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期一fMetAUG5'3'fMetTuGTP第二十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期一进位转位成肽第三十页，共三十八页，编辑于2023年，星期一1.当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核糖体等分离的过程。

(三)终止2.识别终止密码，RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。3.诱导改变转肽酶的酯酶活性为水解活性，使肽链从核糖体上释放。第三十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期一UAG5'3'RFCOO-第三十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期一与原核生物相比，真核生物肽链延长过程有不同的反应体系和延长因子。真核细胞核糖体没有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。(二)延长(三)终止

与原核生物相比，真核生物翻译终止只有一种释放因子eRF，可识别所有终止密码子。(一)起始二、真核生物翻译过程1.核糖体大小亚基分离；2.起始氨基酰-tRNA结合；3.mRNA在核糖体小亚基就位；4.核糖体大亚基结合。原核先就位，后结合；真核先结合，后就位第三十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期一met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2

-GTP真核生物翻译起始复合物形成过程第三十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期一(二)使蛋白质合成高速、高效进行。电镜下的多聚核糖体现象三、多聚核糖体(polysome)(一)指多个核糖体附在同一条mRNA上合成蛋白质而形成的串珠状聚合物。

第三十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期一四、翻译后加工和输送

新生多肽链需要酶和其他蛋白质辅助，经过折叠、修饰等加工才能转变为天然构象的功能蛋白质。(一)多肽链折叠为