第九章蛋白質(zhì)的生物合成

現(xiàn)在是1頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是2頁\一共有83頁\編輯于星期四翻譯(translation)以mRNA為直接模板，tRNA為氨基酸運(yùn)載體,核糖體為裝配場所，共同協(xié)調(diào)完成蛋白質(zhì)生物合成的過程。也就是把mRNA的堿基排列順序轉(zhuǎn)譯成多肽鏈中氨基酸的排列順序?，F(xiàn)在是3頁\一共有83頁\編輯于星期四主要內(nèi)容

掌握三種RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用（第一節(jié)）熟悉各種輔助因子的作用（第二節(jié)）熟悉蛋白質(zhì)的生物合成過程（第二節(jié)）現(xiàn)在是4頁\一共有83頁\編輯于星期四第一節(jié)

RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的重要

功能

現(xiàn)在是5頁\一共有83頁\編輯于星期四一、mRNAmRNA上四種堿基→蛋白質(zhì)組成20種aa堿基與氨基酸對應(yīng)關(guān)系？

3個相鄰的堿基→1個aa，有43種排列→64種密碼子—UAAUAUUAGUAC—破譯了64種密碼子現(xiàn)在是6頁\一共有83頁\編輯于星期四密碼子（codon)mRNA中每三個相鄰的堿基決定一個AA，這三個相鄰的堿基稱為一個密碼子或者三聯(lián)體密碼?，F(xiàn)在是7頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是8頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是9頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是10頁\一共有83頁\編輯于星期四遺傳密碼子的主要特點連續(xù)性：密碼子是不重疊、無標(biāo)點的、不間斷?，F(xiàn)在是11頁\一共有83頁\編輯于星期四Insertionordeletion

Frameshift

Frameshiftmutation現(xiàn)在是12頁\一共有83頁\編輯于星期四2.簡并性：degeneracy幾個不同密碼子表示同一種氨基酸。61種密碼子→20種aa，同種aa可由2-6種密碼子編碼。同義密碼子(synonymouscodon)編碼同一個氨基酸的一組密碼子稱為現(xiàn)在是13頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是14頁\一共有83頁\編輯于星期四3.擺動性：密碼子與反密碼子配對時出現(xiàn)不遵從堿基配對規(guī)律的情況?，F(xiàn)在是15頁\一共有83頁\編輯于星期四tRNA反密碼子堿基IUG（第一位）mRNA密碼子堿基

A,C,UA,GC,U

（第三位）密碼子與反密碼子配對的搖擺現(xiàn)象現(xiàn)在是16頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是17頁\一共有83頁\編輯于星期四密碼的簡并性有什么生物學(xué)意義現(xiàn)在是18頁\一共有83頁\編輯于星期四4.通用性:病毒、原核細(xì)胞、真核細(xì)胞都用同一套遺傳密碼子表。終止密碼子UAA、UAG、UGA,起始密碼子AUG現(xiàn)在是19頁\一共有83頁\編輯于星期四二、tRNA和氨基酰-tRNAtRNA的結(jié)構(gòu)tRNA應(yīng)具備的功能氨基酸活化過程氨基酰-tRNA的表示方法現(xiàn)在是20頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是21頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是22頁\一共有83頁\編輯于星期四tRNA須具備的功能：

（1）與氨基酸結(jié)合（3′末端）

（2）識別特異的氨基酰-tRNA合成酶（3）識別mRNA鏈上密碼子

（4）與核糖體結(jié)合根據(jù)tRNA在合成蛋白質(zhì)中的作用，試推想tRNA須具備什么功能

現(xiàn)在是23頁\一共有83頁\編輯于星期四D環(huán)可被氨酰tRNA酶識別TψC環(huán)可與核糖體結(jié)合活化的CCA末端可連接AA反密碼環(huán)含反密碼子現(xiàn)在是24頁\一共有83頁\編輯于星期四同功受體tRNA:Isoacceptor能夠運(yùn)輸同一種氨基酸的多種tRNA分子稱為氨基酸的同功受體tRNA現(xiàn)在是25頁\一共有83頁\編輯于星期四氨基酸的活化和氨酰tRNA生成一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基失水縮合成為肽鍵，從熱力學(xué)上是極端困難的。但是若將氨基酸轉(zhuǎn)移到tRNA分子上，則能使氨基酸的羧基活化，就能較容易地與氨基酸失水縮合了?，F(xiàn)在是26頁\一共有83頁\編輯于星期四1.氨基酸的活化

AA+ATP+酶→[AA?AMP?酶]+ppi2.氨酰tRNA的形成

[AA?AMP?酶]+tRNA→AMP+

AA-tRNA+酶

氨酰tRNA合成酶對氨基酸、tRNA高度特異地識別；水解酯鍵的催化作用，發(fā)揮酶的校正活性?，F(xiàn)在是27頁\一共有83頁\編輯于星期四第二套遺傳密碼氨酰tRNA合成酶既能識別相應(yīng)的氨基酸，又能識別與此氨基酸相對應(yīng)的一個或多個tRNA分子。因此把這種氨酰tRNA合成酶與tRNA分子間的相互作用稱為第二套遺傳密碼。副密碼子

tRNA分子上決定其攜帶氨基酸的區(qū)域稱為副密碼子現(xiàn)在是28頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是29頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是30頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是31頁\一共有83頁\編輯于星期四氨基酰-tRNA的表示方法tRNAAla；Ala-tRNA

;Ala-tRNAAla

Met-tRNAm;

fMet-tRNAf現(xiàn)在是32頁\一共有83頁\編輯于星期四三、rRNArRNA與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核蛋白體，分為大小亞基(50S,30S)原核生物70S真核生物80S小亞基rRNA蛋白質(zhì)16S-rRNA18S-rRNA21種33種大亞基rRNA蛋白質(zhì)5S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA28S-rRNA5.8S-rRNA34種49種現(xiàn)在是33頁\一共有83頁\編輯于星期四核糖體現(xiàn)在是34頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是35頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是36頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是37頁\一共有83頁\編輯于星期四核糖體特點小亞基可與mRNA結(jié)合

大亞基在沒有小亞基存在時不能與mRNA結(jié)合，但可與tRNA非特異結(jié)合現(xiàn)在是38頁\一共有83頁\編輯于星期四30S50S

現(xiàn)在是39頁\一共有83頁\編輯于星期四核糖體的活性位點在50S亞基上二位點模型三位點模型現(xiàn)在是40頁\一共有83頁\編輯于星期四A部位：氨?；课?，接受氨?；鵷RNAP部位：肽酰基部位，起始氨酰tRNA或延伸的肽基tRNA結(jié)合的部位，及tRNA被釋放的部位E部位：出口位，特異結(jié)合無負(fù)載的tRNA及無負(fù)載的tRNA離開的位點現(xiàn)在是41頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是42頁\一共有83頁\編輯于星期四蛋白質(zhì)的合成過程，就是以mRNA為模板，在輔助因子和GTP等的作用下，核糖體從mRNA的5’端向3’端移動，不同的氨酰-tRNA按照mRNA上密碼子所決定的順序進(jìn)入核糖體，對號入座，在不斷生長著的肽鏈上由氨基端逐個加上氨基酸的過程。第二節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成過程現(xiàn)在是43頁\一共有83頁\編輯于星期四原料：20種L-氨基酸

3種RNA酶：氨基酰tRNA合成酶、轉(zhuǎn)肽酶兩種高能核苷酸：ATP、GTP金屬離子：K+，Mg2+（促進(jìn)肽鍵形成)現(xiàn)在是44頁\一共有83頁\編輯于星期四多種蛋白質(zhì)因子:

起始因子:IF(initiationfactors)

延長因子：EF(elongationfactors)

釋放因子：RF/TF(releasefactors)方向:氨基端-------羧基端

現(xiàn)在是45頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是46頁\一共有83頁\編輯于星期四mRNA是一條長鏈分子。因此，在進(jìn)行蛋白質(zhì)合成時，可同時被多個核糖體翻譯。這樣，在顯微鏡下便可見到多個核糖體排列成一串。這種結(jié)構(gòu)就稱為多聚核糖體（polyribosome或polysome）?，F(xiàn)在是47頁\一共有83頁\編輯于星期四翻譯過程mRNA5′3′5′AUG…………3′UAA肽鏈延長方向NC氨基酸活化起始階段進(jìn)入/進(jìn)位過程成肽延長階段轉(zhuǎn)位終止階段

現(xiàn)在是48頁\一共有83頁\編輯于星期四一、

氨基酸的活化

AA+ATP+酶[氨酰~AMP?酶]+ppi [氨酰~AMP?酶]+tRNAAMP+氨酰~tRNA+酶

氨酰tRNA合成酶，

合成部位，水解部位-----保證準(zhǔn)確性現(xiàn)在是49頁\一共有83頁\編輯于星期四氨酰~AMP氨酰~tRNA現(xiàn)在是50頁\一共有83頁\編輯于星期四二、翻譯的起始PA5’3’MetAUG

fMet-tRNAfMet-tRNAmfMet現(xiàn)在是51頁\一共有83頁\編輯于星期四S-D序列（Shine-Dalgarno序列）：又稱核糖體結(jié)合位點（RBS）,在翻譯起始密碼AUG的上游，相距8-13個核苷酸處，有一段富含嘌呤的核苷酸序列，可以與核蛋白體小亞基16S-rRNA互補(bǔ)配對，使核糖體與mRNA在特定位置上結(jié)合。這種結(jié)合能協(xié)助辨認(rèn)起始密碼子，這一段1.mRNA鏈上起始信號的辨認(rèn)現(xiàn)在是52頁\一共有83頁\編輯于星期四幾種基因mRNA上的S-D序列現(xiàn)在是53頁\一共有83頁\編輯于星期四Met-tRNAf+N10甲酰四氫葉酸

fMet-tRNAf+四氫葉酸Met-tRNAm只能用于延伸2.起始氨?！猼RNA的形成轉(zhuǎn)甲酰酶現(xiàn)在是54頁\一共有83頁\編輯于星期四3.起始因子(IF)：參與蛋白質(zhì)生物合成起始的可溶性蛋白質(zhì)因子IF-1:無專一功能，增加IF-2,IF-3活性IF-2:使fMet-tRNAf選擇性地與30S亞基結(jié)合。結(jié)合并水解GTPIF-3:具有解離活性，使亞基保持為解離態(tài)；使30S與mRNA起始部位連接現(xiàn)在是55頁\一共有83頁\編輯于星期四翻譯的起始現(xiàn)在是56頁\一共有83頁\編輯于星期四4.起始復(fù)合物的生成過程mRNA.IF-3.30sIF-2.GTP.fMet-tRNAfmRNA.30s.fMet-tRNAf

.IF-3.GTP.IF-1.IF-2IF-3mRNA.70s.fMet-tRNAf50SIF-1IF-2.GDPIF-1現(xiàn)在是57頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是58頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是59頁\一共有83頁\編輯于星期四三、肽鏈的延長翻譯過程中的肽鏈延長,又稱核糖體循環(huán)（ribosomalcycle）。分三步驟：

進(jìn)入(進(jìn)位） 核糖體循環(huán) 轉(zhuǎn)肽（轉(zhuǎn)肽酶）

移位現(xiàn)在是60頁\一共有83頁\編輯于星期四肽鏈的延伸現(xiàn)在是61頁\一共有83頁\編輯于星期四延伸因子（EF):

參與肽鏈延伸的蛋白質(zhì)因子EF-TU,EF-TS:

共同促使氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體的A位具有GTP酶活性EF-G:

具有GTP酶活性促使肽酰-tRNA位移至P位及空的tRNA離開核糖體現(xiàn)在是62頁\一共有83頁\編輯于星期四（1）進(jìn)入EF-Tu.GTP.氨酰-tRNA進(jìn)入A位消耗1個GTPEF-Ts功能是保護(hù)EF-Tu，并使EF-Tu.GDP再生為EF-Tu.GTP,繼續(xù)參與肽鏈延伸EF-Tu能不能與fMet-tRNAf結(jié)合？現(xiàn)在是63頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是64頁\一共有83頁\編輯于星期四（2）轉(zhuǎn)肽（形成肽鍵）肽酰轉(zhuǎn)移酶：轉(zhuǎn)肽酶，P位點A位點形成肽鍵：P位點的fMet-tRNAf（或肽酰-tRNA）的羧基與A位點的AA-tRNA的氨基結(jié)合形成肽鍵不消耗GTP，可能來自AA~tRNA（或肽酰~tRNA）間的酯鍵水解現(xiàn)在是65頁\一共有83頁\編輯于星期四（3）移位肽酰基-tRNA從核糖體的A位移到P位的過程核糖體沿mRNA的5’----3’方向移動與移位過程相偶聯(lián)（每次移動距離是1個密碼子）移位酶，EF-G（G因子）消耗1個GTP現(xiàn)在是66頁\一共有83頁\編輯于星期四3’PA5’fMetAUG23’PA5’MetAUG2進(jìn)入ffMetfMet現(xiàn)在是67頁\一共有83頁\編輯于星期四轉(zhuǎn)肽移位f3’PA5’metAUG23PA3’5’AUG2fMetfMet現(xiàn)在是68頁\一共有83頁\編輯于星期四PA3’5’AUGMet23PA3’5’AUGMet234進(jìn)位轉(zhuǎn)肽fffMetfMet現(xiàn)在是69頁\一共有83頁\編輯于星期四PA3’5’AUGMet234PA3’5’AUGMet234fffMetfMet現(xiàn)在是70頁\一共有83頁\編輯于星期四現(xiàn)在是71頁\一共有83頁\編輯于星期四釋放因子(RF)：終止肽鏈合成并將其從核糖體上釋放出來的一類蛋白質(zhì)因子終止密碼子：UAA、UAG、UGARF-1:UAA,UAGRF-2:UAA,UGARF-3:本身無識別密碼子性質(zhì)，但可增強(qiáng)RF-1，RF-2的活性。四、肽鏈合成的終止現(xiàn)在是72頁\一共有83頁\編輯于星期四（1）終止密碼子（UAA、UAG、UGA）出現(xiàn)在核糖體A位時，釋放因子（RF）就與之結(jié)合，（2）肽基轉(zhuǎn)移酶變?yōu)樗饷?，使新生的肽鏈與tRNA分離，并從核糖體上