第14部分蛋白質的生物合成翻譯translation教學知識

1、第14部分蛋白質的生物合成翻譯translation教學知識翻譯（蛋白質的生物合成）:以氨基酸為原料以mRNA為模板以tRNA為運載工具以核糖體為合成場所起始、延長、終止各階段蛋白因子參與合成后加工成為有活性蛋白質2第一節(jié) 參與蛋白質生物合成的物質氨基酸mRNAtRNA核糖體酶及蛋白質因子ATP、GTP3一、 mRNA與遺傳密碼遺傳密碼（genetic code)-共64個遺傳密碼 （DNA）mRNA 5AUG UCC ACC GUA UAA 3 蛋白質 Ser Thr Val三聯(lián)體= 一個密碼子/暗碼子 一個氨基酸起始密碼-AUG終止密碼-UAA/UGA/UAG45* 遺傳密碼的基本特點方向

2、性與無間隔性簡并性連續(xù)閱讀從mRNA5 3 肽鏈合成N端 C端閱讀框移位（frame shift） ，蛋白功能喪失 一個A.A有多個密碼密碼上第一、二位上堿基不變，第三位堿基可改變如：UCU UCC UCA UCG 都代表Ser67兼職性通用性 AUG： 起始信號 Met的密碼子 從最簡單的生物（病毒）到人類，使用同一套遺傳密碼8二.氨基酸的“搬運工具”-tRNA作用是氨基酸的 特異“搬運工具” 1A.A-26特異 tRNA起“接合器”作用和 mRNA擺動配對9101、密碼子與反密碼子的擺動配對反密碼子與密碼子的相互作用 前二對 嚴格堿基配對第三對 擺動配對11密碼 mRNA5335反密碼 t

3、RNAGCUCGICAtRNA的反密碼子與mRNA分子上的密碼子擺動配對123123自由度的大小由tRNA反密碼子第一位堿基的種類決定12種類起始tRNA- tRNAimet只能識別翻譯起始信號AUG只能結合于核糖體的肽位普通tRNA- tRNAmet在翻譯延長中發(fā)揮作用只能結合于核糖體的氨基酰位2、起始tRNA與普通tRNA13原核生物起始tRNA延長tRNA真核生物起始tRNA延長tRNA起始密碼只能辨認 甲酰甲硫氨酸（fMet)fMet-tRNAimet延長識別 Met時為Met-tRNAmet起始密碼只能辨認甲硫氨（Met)Met-tRNAimet延長識別Met時為Met-tRNAem

4、et14三、 肽鏈合成的“裝配機”-核糖體核糖體結構核糖體種類 (胞質中)由大小二亞基組成 給位（P位，肽位）： 起始時， tRNAimet結合于核糖體的肽位 延長成肽后，肽鏈轉到此位。受位（A位，氨基酰位）： 延長成肽時，氨基酰tRNA就加入此位。游離的核糖體-合成細胞固有蛋白 與粗面內質網(wǎng)結合的核糖體 -合成帶有信號肽的分泌性蛋白質1516多核糖體一條mRNA鏈上同時具有許多個核糖體（每隔80核苷酸有一個核糖體）一條mRNA可同時合成多條多肽鏈17四、可溶性蛋白質因子起始因子延長因子釋放因子initiation factors IFeukaryote initiation factors

5、eIFelongation factors EFeukaryote elongation factors eEFrelease factors RF五、 能量與酶 ATP 、GTP ,多種酶18第二節(jié) 蛋白質合成的過程原核生物氨基酸的活化與轉運肽鏈合成的起始肽鏈的延長 “核糖體循環(huán)” 肽鏈合成的終止蛋白質的加工、修飾19一、氨基酸的活化與轉運酶 催化反應氨基酰tRNA合成酶絕對專一性 1個A.A1個氨基酰tRNA合成酶活化A.A-活化“-COOH” 消耗2個ATP活化A.A+tRNA 氨基酰tRNA20酶的兩個位點結合位點結合正確的A.A 活化水解位點保證A.A序列的正確性21第一步反應第二步

6、反應消耗2ATP3-CCA-OH22第二步反應23二、肽鏈合成的起始所需的條件游離的核糖體大小亞基mRNA 5端的起始信號起始tRNA-tRNAimetGTP三種可溶性起始因子(IF)24三種起始因子IF1IF2 IF3輔助IF3有GTP酶活性特異識別fmet-tRNAimet形成fmet-tRNAimet- IF2-GTP促進30S小亞基結合mRNA終止時：促使核糖體解離2530s起始復合物形成1.核糖體亞基的拆離2.mRNA在小亞基上就位3.fmet-tRNAfmet的結合 起始序列（SD 序列）30S小亞基與mRNA識別、結合IF1、IF3協(xié)助 fmet-tRNAfmet -IF2-GT

7、P 通過其反密碼與mRNA上的起始密碼AUG相配對26SD序列(shine-Dalgarno序列):-原核生物1.位于起始密碼上游25個核苷酸，2.序列富含嘌呤(如AGGA /GAGG）的一段序列。3.能和原核生物16s rRNA相應的富含嘧啶序列 互補。4.在IF3、IF1促進下和30S亞基結合。27起始密碼SD序列2870s起始復合物形成1.IF3脫落2.50S大亞基結合3.GTP GDP+Pi 4.IF2、IF1脫落70s起始復合物組成1.大小亞基2.mRNA3. fmet-tRNAimet （結合于核糖體的 給位）2930S50S30 三.肽鏈的延長（進位、成肽、移位）所需的條件70S

8、起始復合物延長tRNA轉運氨基酸延長因子(EF)GTP311. 進位 氨基酰-tRNA根據(jù)遺傳密碼的指引，進入核糖體的受位。參與的延長因子EF-TuEF-Ts協(xié)助AA-tRNA進入受位 具有GTP酶活性促進EF-Tu的再利用32332. 轉肽酶肽鍵位置轉肽酶（大亞基）催化形成肽鍵給位：f-met-（肽酰）的-COO- + 受位：氨基酰的-NH4+ 形成肽鍵受位：反應在此位上進行 （給位上的f-met退至受位） 生成的二肽在受位上。給位：無負載tRNA34353. 移位 在受位的二肽鏈連同mRNA從受位進入給位酶位置方向轉位酶-EFG有GTP酶活性協(xié)助mRNA前移,游離tRNA釋放給位：肽-tR

9、NA-mRNA受位：空留,下一個AA進入 mRNA： 從5 3 移動1個帶有肽鏈的tRNA：從受位 給位肽鏈合成： 從N端 C端延長364.脫落： 給位上無負載的tRNA在肽鍵形成前從E位脫落。375.延長的特點：“搖擺前進”延長時的能量保證蛋白質合成的連續(xù)性。防止肽酰tRNA脫落形成無活性的未成熟蛋白質。每合成一個肽鍵， 消耗4個高能磷酸鍵活化：2個ATP進位：1個GTP移位：1個GTP38四. 肽鏈合成的終止終止密碼的辨認肽鏈從肽酰-tRNA水解出mRNA從核糖體中分離及大小亞基的拆開蛋白質因子的參與UAA、UAG、UGAGTP GDP+PiIF3結合30小亞基RF1：作用于UAA、UAG

10、RF2：作用于UGA RF3：促進釋放 結合GTP/GTP酶活性3940五.真核生物翻譯的特點：遺傳密碼轉錄與翻譯起始因子mRNA原核生物相同偶聯(lián)少無需加工多順反子5端：SD序列真核生物相同 不偶聯(lián)，mRNA的前體要加工多、起始復雜5端：帽子3端：尾巴單順反子414243五.真核生物翻譯的特點：核糖體起始tRNA合成過程線粒體原核生物簡單fmet-tRNAimet需ATP、GTPIF1、IF2、IF3EF-TU、EF-TS、EFGRF1、RF2、RF3真核生物大而復雜 Met-tRNAimet需ATP起始因子多延長因子少 （EFT1、EFT2）一種釋放因子獨立的蛋白質合成系統(tǒng)44第三節(jié) 翻譯后

11、加工一級結構的修飾:N-端Met(fMet)去除二硫鍵的形成個別氨基酸的修飾蛋白質前體中不必要肽段的切除多蛋白的加工羥化作用:羥脯氨酸 羥賴氨酸酶活性中心的磷酸化分泌性蛋白一條合成后的多肽鏈經(jīng)加工產(chǎn)生多種不同活性的蛋白質/多肽45分泌性蛋白的加工分泌性蛋白合成時帶有“信號肽”（signal peptide)有些蛋白質前體在合成結束后仍需切除其他肽段 例如：胰島素的加工46信號肽(signal peptide):(1)在真核生物未成熟分泌性蛋白質中,可被 細胞轉運系統(tǒng)識別的特征性氨基酸序列, 約15-30 AA(含疏水AA較多)。(2)作用：把合成的蛋白質移向粗面內質網(wǎng)膜 與粗面內質網(wǎng)膜結合(信

12、號肽顆粒識別、結合) 把合成的蛋白質送入粗面內質網(wǎng)膜(3)信號肽對靶向輸送有決定作用。 47信號肽顆粒識別、結合胞漿 帶有信號肽的分泌蛋白粗面內質網(wǎng)通道識別信號肽酶切除信號肽肽鏈合并高爾基體進一步加工分泌出胞外帶有信號肽的分泌性蛋白的加工、分泌的過程4849胰島素的加工過程50多蛋白的加工 一條合成后的多肽鏈經(jīng)加工產(chǎn)生多種不同活性的蛋白質/多肽51高級結構的修飾:亞基的聚合結合蛋白質的合成輔基連接HbA亞單位聚合糖蛋白的合成輔基(輔酶)與肽鏈的結合52第四節(jié) 蛋白質合成與醫(yī)學一、分子?。旱鞍踪|分子中氨基酸序列異常的遺傳病。例如：鐮刀紅細胞貧血原因：DNA中出現(xiàn)了一個堿基突變。53正常人Hb(H

13、bA)：鏈N端第6個氨基酸為GluHbS：鏈N端第6個氨基酸為Val導致：HbS攜氧能力下降,缺氧時RBC呈鐮刀狀，脆性增加，溶血54二、蛋白質生物合成的阻斷劑1、抗菌素類阻斷劑（表14-5）2、作為蛋白質合成阻斷劑的毒素 細菌毒素-白喉毒素 對真核生物有劇毒的毒素， 抑制蛋白質的合成。55白喉毒素白喉桿菌產(chǎn)生的毒蛋白，A、B兩條鏈組成。本質： A鏈-修飾酶 B鏈識別受體，協(xié)助A鏈作用機制: eEF2 A鏈 eEF2- 腺苷二磷酸衍生物 (無活性) 56酶（eEF2的作用相當于EFG）(無活性)57（1） 干擾素（interferon）干擾素 真核細胞感染病毒后分泌的具有抗病毒作用的蛋白質，抑制病毒的繁殖。干擾素的抗病毒機制： 干擾素