蛋白質(zhì)生物合成(翻譯)

1、蛋白質(zhì)生物合成的概念蛋白質(zhì)生物合成的概念定義：定義： 蛋白質(zhì)生物合成（蛋白質(zhì)生物合成（ protein biosynthesis） 也也稱翻譯（稱翻譯（translation），是細(xì)胞內(nèi)以），是細(xì)胞內(nèi)以mRNA為模板、為模板、按照按照mRNA分子中核苷酸的排列順序所組成的密碼分子中核苷酸的排列順序所組成的密碼信息合成蛋白質(zhì)的過程。信息合成蛋白質(zhì)的過程。 一、一、mRNAmRNA是蛋白質(zhì)生物合成的直接模板是蛋白質(zhì)生物合成的直接模板 （一）（一）mRNA的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)1. 5-端非翻譯區(qū)端非翻譯區(qū)2. 開放閱讀框架區(qū)開放閱讀框架區(qū) 從從mRNA 5 -端起始密碼子端起始密碼子AUG到到3 -

2、端終止密端終止密碼子之間的核苷酸序列，稱為碼子之間的核苷酸序列，稱為開放閱讀框架開放閱讀框架(open reading frame, ORF)。mRNAmRNA的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu): :（三）遺傳密碼的特點（三）遺傳密碼的特點1. 方向性（方向性（directionality） 翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是53，即，即讀碼從讀碼從mRNA的起始密碼子的起始密碼子AUG開始，按開始，按53的方向逐一閱讀，直至終止密碼子。的方向逐一閱讀，直至終止密碼子。 NC肽鏈延伸方向肽鏈延伸方向53讀碼方向讀碼方向2. 連續(xù)性（連續(xù)性（non-punctuation ）編碼蛋白質(zhì)氨基酸

3、序列的各個三聯(lián)體密編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，碼連續(xù)閱讀，密碼子及密碼子的各堿基之間密碼子及密碼子的各堿基之間既無間隔也無交叉。既無間隔也無交叉。 AlaValHisMet終止終止3. 簡并性（簡并性（degeneracy） 一種氨基酸可具有一種氨基酸可具有2個或個或2個以上的密碼子為個以上的密碼子為其編碼。這一特性稱為遺傳密碼的其編碼。這一特性稱為遺傳密碼的簡并性簡并性。 除色氨酸和甲硫氨酸僅有除色氨酸和甲硫氨酸僅有1個密碼子外，其個密碼子外，其余氨基酸有余氨基酸有2、3、4個或多至個或多至6個三聯(lián)體為其編碼。個三聯(lián)體為其編碼。為同一種氨基酸編碼的各密碼子稱為為同一種氨基酸

4、編碼的各密碼子稱為簡并性密碼簡并性密碼子子，也稱，也稱同義密碼子同義密碼子 。4. 通用性（通用性（universality） 從簡單的病毒到高等的人類，幾乎使用同一套從簡單的病毒到高等的人類，幾乎使用同一套遺傳密碼，因此，遺傳密碼表中的這套遺傳密碼，因此，遺傳密碼表中的這套“通用密碼通用密碼”基本上適用于生物界的所有物種，具有通用性?；旧线m用于生物界的所有物種，具有通用性。 遺傳密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自遺傳密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同一祖先。同一祖先。5. 擺動性（擺動性（wobble） 反密碼子與密碼子之間的配對有時并不嚴(yán)格遵守反密碼子與密碼子之間的配對有時并不嚴(yán)格

5、遵守常見的堿基配對規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為擺動配對。常見的堿基配對規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為擺動配對。 3 2 11 2 3擺擺動動配配對對U二、二、核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場所核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場所 （一）核糖體的組成（一）核糖體的組成三、三、tRNA是氨基酸的運(yùn)載工具是氨基酸的運(yùn)載工具及蛋白質(zhì)生物合成及蛋白質(zhì)生物合成 的適配器的適配器 （一）（一）tRNA的作用的作用tRNA的作用的作用二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)（二）（二）tRNA的構(gòu)象的構(gòu)象四、蛋白質(zhì)生物合成的其他必需物質(zhì)四、蛋白質(zhì)生物合成的其他必需物質(zhì)（一）重要的酶類（一）重要的酶類1. 1. 氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶(aminoa

6、cyl(aminoacyltRNA tRNA synthetase ): synthetase ): 存在于細(xì)胞液中存在于細(xì)胞液中, ,催化氨基酸的活化。催化氨基酸的活化。（二）蛋白質(zhì)因子（二）蛋白質(zhì)因子1. 起始因子（起始因子（initiation factor，IF）。）。2. 延長因子（延長因子（elongation factor，EF）。）。3. 釋放因子（釋放因子（release factor，RF）。）。蛋白質(zhì)生物合成的能源物質(zhì)為蛋白質(zhì)生物合成的能源物質(zhì)為ATP和和GTP。（三）能源物質(zhì)（三）能源物質(zhì)（四）無機(jī)離子（四）無機(jī)離子參與蛋白質(zhì)生物合成的無機(jī)離子有參與蛋白質(zhì)生物合成的無機(jī)

7、離子有Mg2+、K+ 等。等。一、原核生物的肽鏈合成過程一、原核生物的肽鏈合成過程 指指mRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分別與核糖體分別與核糖體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物的過程。結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物的過程。IF-3IF-11. 核糖體大、小亞基分離核糖體大、小亞基分離A U G53IF-3IF-12. mRNA在小亞基定位結(jié)合在小亞基定位結(jié)合IF-3IF-1IF-2GTP3. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAtRNA(fMet-tRNAfMetfMet ) )結(jié)合到小亞基結(jié)合到小亞基A U G53IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4. 核糖體大亞基結(jié)合，起始復(fù)

8、合物形成核糖體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成A U G53IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始復(fù)合物形成過程起始復(fù)合物形成過程1. 進(jìn)位進(jìn)位又稱又稱注冊注冊(registration)，是指，是指一個氨基酰一個氨基酰-tRNA按照按照mRNA模板的指令進(jìn)模板的指令進(jìn)入并結(jié)合到核糖體入并結(jié)合到核糖體A位位的過程。的過程。Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP進(jìn)位的反應(yīng)過程進(jìn)位的反應(yīng)過程2. 成肽成肽 成肽是在肽酰轉(zhuǎn)移酶成肽是在肽酰轉(zhuǎn)移酶 (peptidyl transferase )的催化下，核糖體的催化下，核糖體P位上起始位上起始氨基酰氨基酰-tR

9、NA的的N-甲酰甲硫氨?；螂孽＜柞＜琢虬滨；螂孽?tRNA的肽?；D(zhuǎn)移到的肽?；D(zhuǎn)移到A位并與位并與A位上氨基酰位上氨基酰-tRNA的的-氨基結(jié)合形成肽鍵的過程。氨基結(jié)合形成肽鍵的過程。 成肽的反應(yīng)過程成肽的反應(yīng)過程3. 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位 轉(zhuǎn)位是在轉(zhuǎn)位酶（轉(zhuǎn)位是在轉(zhuǎn)位酶（translocase）的催化下，）的催化下，核糖體向核糖體向mRNA的的3 -端移動一個密碼子的距離，端移動一個密碼子的距離，使使mRNA序列上的下一個密碼子進(jìn)入核糖體的序列上的下一個密碼子進(jìn)入核糖體的A位、位、而占據(jù)而占據(jù)A位的肽酰位的肽酰-tRNA移入移入P位的過程。位的過程。 轉(zhuǎn)位需要延長因子轉(zhuǎn)位需要延長因子EF-G參與。

10、參與。fMetA U G53fMetTuGTP成肽成肽轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位下一輪進(jìn)位下一輪進(jìn)位進(jìn)進(jìn)位位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位成肽成肽 指核糖體指核糖體A位出現(xiàn)位出現(xiàn)mRNA的終止密碼子后，多的終止密碼子后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，中釋出，mRNA及核糖體大、小亞基等分離的過程。及核糖體大、小亞基等分離的過程。 終止階段需要釋放因子終止階段需要釋放因子RF-1、 RF-2和和 RF-3參與。參與。 原原核核生生物物肽肽鏈鏈合合成成的的終終止止過過程程 肽肽 鏈鏈 延延 長長 與與 終終 止止 多聚核糖體的形成可以使蛋白質(zhì)生物合成多聚核糖體的形成可以使蛋白質(zhì)生物合成以高速度、高效

11、率進(jìn)行。以高速度、高效率進(jìn)行。 無論在原核細(xì)胞還是真核細(xì)胞內(nèi)，無論在原核細(xì)胞還是真核細(xì)胞內(nèi)，1 1條條mRNAmRNA模模板鏈都可附著板鏈都可附著1010100100個核糖體，這些核糖體依次個核糖體，這些核糖體依次結(jié)合起始密碼子并沿結(jié)合起始密碼子并沿5353方向讀碼移動，同時方向讀碼移動，同時進(jìn)行肽鏈合成，這種進(jìn)行肽鏈合成，這種mRNAmRNA與多個核糖體形成的聚合與多個核糖體形成的聚合物稱為物稱為多聚核糖體（多聚核糖體（polysomepolysome） 。 第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)生物合成與醫(yī)學(xué)的關(guān)系蛋白質(zhì)生物合成與醫(yī)學(xué)的關(guān)系二、抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成步驟二、抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成步驟 抗生素（抗生素（antibiot