生物化學蛋白質的生物合成翻譯

生物化學蛋白質的生物合成翻譯第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一本章主要內容：

翻譯系統(tǒng)蛋白質生物合成的過程多肽鏈翻譯后的修飾蛋白質的到位第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一基因在原核和真核細胞中最終得到表達第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一原料氨基酸，20種mRNA是合成蛋白質的“藍圖（或模板）”tRNA是原料氨基酸的“搬運工”rRNA與多種蛋白質結合成核糖體作為合成多肽鏈的裝配機（操作臺）1、蛋白質的翻譯系統(tǒng)第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質翻譯系統(tǒng)示意圖第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

mRNA是遺傳信息的載體（載有遺傳密碼，geneticcode），是合成蛋白質的藍圖（模板），它以一系列三聯體密碼子（codon）的形式從DNA轉錄了遺傳信息。每個密碼子代表一個氨基酸。

mRNA占細胞總RNA的5-10%，不穩(wěn)定，壽命短。原核的mRNA是多順反子;真核的mRNA是單順反子。1.1、mRNA，信使RNA第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

遺傳密碼

上世紀60年代，利用均聚核苷酸實驗，破譯了遺傳密碼。遺傳密碼為三聯體（每三個堿基代表一個氨基酸），由5’到3’閱讀，無間斷。即使在少數重疊基因（如病毒）中，其開放閱讀框架（readingframe）仍按此原則。密碼有簡并性（degeneracy），即一個氨基酸可由幾個密碼子表示；通用性，大多數生物使用同樣的遺傳密碼，但也會有所偏愛。一般起始密碼為AUG。UAA，UAG和UGA為終止密碼。第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一遺傳密碼表第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

原核tRNA有30-40種，真核有50-60種，含70-90個核苷酸，并有多種稀有堿基。

tRNA是最小的RNA，占細胞總RNA的15%左右，其功能是搬運氨基酸和解讀密碼子。

tRNA具有“四環(huán)一臂”和“三葉草”形的典型結構。注意：3’端CCA氨基酸受位和反密碼子環(huán)1.2、tRNA，轉運RNA第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一tRNA的結構—“四環(huán)一臂”倒L形的三級結構第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

tRNA的功能是解讀mRNA上的密碼子和搬運氨基酸

tRNA上至少有4個位點與多肽鏈合成有關：即3’CCA氨基酸接受位點、氨基酰-tRNA合成酶識別位點、核糖體識別位點和反密碼子位點。

每一個氨基酸有其自身的tRNA。氨基酸的羧基與tRNA的3’CCA-OH以酯鍵結合。氨基酸與mRNA相應的密碼子正確“對號”須依賴于tRNA的反密碼子。

密碼子與反密碼子的配對方式第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一變偶性——反密碼子5’端的堿基與密碼子的第三位配對不嚴格第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

核糖體是rRNA與幾十種蛋白質的復合體，有大、小兩個亞基構成。含有合成蛋白質多肽鏈所必需的酶、起始因子（IF）、延伸因子（EF）、釋放因子（RF）等。

原核的核糖體（70S）=30S小亞基+50S大亞基其中30S小亞基含16SrRNA和21種蛋白質

50S大亞基含23S，5SrRNA和34種蛋白質

真核的核糖體（80S）=40S小亞基+60S大亞基其中40S小亞基含18SrRNA和33種蛋白質

60S大亞基含28S，5.8S，5SrRNA和45種蛋白質1.3、rRNA與核糖體（ribosome）第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一rRNA只有4-5種占細胞RNA的大部分。圖為原核生物的兩種16SrRNA和5SrRNA的結構第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一小亞基大亞基tRNA第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一核糖體第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一原核70S核糖體和真核80S核糖體的結構和組成第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

核糖體有4個基本功能1.容納mRNA，并能沿著mRNA由5’——3’

移動，由tRNA解讀其密碼；2.氨基酰位點（A位點），可結合氨基酰-tRNA（AA-tRNA）；3.肽?；稽c（P位點），可結合肽?；?tRNA（肽-tRNA）；4.肽酰基轉移酶中心，是形成肽鍵的位點等。第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

所有參與合成多肽鏈的氨基酸都要激活，并由數十種高度專一的氨基酰-tRNA合成酶催化。該酶由兩個識別位點，它們能識別特定的氨基酸和選擇其所對應的tRNA，使兩者連接起來（利用ATP）。反應如下：

氨基酸的羧基與tRNA的3’端CCA-OH以酯鍵相連，因此其氨基是自由的。2、蛋白質的生物合成過程2.1、氨基酸的活化第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一氨基酸與tRNA的連接方式

翻譯起始時，第一個氨基酸一般是蛋氨酸，其氨基要甲?；枰员Ｗo。甲酰FH4甲?；鵐ettRNAfmetfMet-tRNA合成酶fMet-tRNA酯鍵第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一首先IF3、IF1幫助30S小亞基與mRNA結合，IF2和GTP幫助甲酰甲硫氨酸-tRNA與AUG配對，接著IF3脫離，形成30S起始復合物。50S大亞基進入，IF1和IF2脫離，形成50S起始復合物，需要GTP。甲酰甲硫氨酸-tRNA處于P位。2.2、起始復合物的形成第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一起始密碼AUG上游的S.D序列與16SrRNA3’端互補結合有利于30S起始復合物的形成一個嘌呤豐富區(qū)起始密碼第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一2.3、肽鍵的形成和延伸（注意新的AA-tRNA如何定位，第一個肽鍵如何形成，核糖體如何移動…）氨酰基tRNA進入A位

第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一新的氨基酸-tRNA的進位依賴EF-Tu和Ts因子的協(xié)助第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一肽鍵的形成

第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一肽鍵的形成由肽?；D移酶催化（此酶具有核酶的活性）第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一原核生物肽鏈的延長

核糖體沿著mRNA5’——3’方向移位EF-G因子和GTP參與空載的tRNA從E位點離開第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

氨基酸進位，肽鏈形成和延伸，核糖體沿著mRNA的5’——3’

方向移位，循環(huán)往復，新合成的肽鏈由氨基端向著羧基端不斷延長，直至mRNA上出現終止密碼，相應的肽鏈釋放因子RF1（對應UAA、UAG），RF2（對應UAA、UGA）占據A位。肽鏈的合成終止，并從核糖體上釋放。核糖體大、小亞基解聚，并進入下一輪合成。2.4、肽鏈的終止第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質合成的終止

翻譯的全過程第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一多個核糖體結合在同一條mRNA上，由5’——3’進行翻譯，形成多核糖體（polyribosome），翻譯速率得以提高第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一3.多肽鏈的修飾和加工

(1)N—端修飾原核生物修飾時是由肽甲?；赋ゼ柞；?，多數情況甲硫氨酸也被氨肽酶除去，真核生物中甲硫氨酸則全部被切除。

(2)多肽鏈的水解切除水解切除其中多余的肽段，使之折疊成為有活性的酶或蛋白質。如酶原激活。

(3)氨基酸側鏈的修飾氨基酸側鏈的修飾包括羥化、羧化、甲基化及二硫鏈的形成等。

(4)糖基化修飾糖蛋白是細胞蛋白質組成的重要成分。它是在翻譯后的肽鏈上以共價鍵與單糖或寡聚糖連接而成。糖基化是在酶催化下進行的。第31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一信號肽（signalpeptide）：未成熟蛋白中，可被細胞識別系統(tǒng)識別的特征性氨基酸序列。第32頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

動物生物化學練習（4）1．無論是在DNA復制、還是RNA的轉錄或者是蛋白質翻譯的過程，我們都能看到堿基互補配對的原則貫穿在遺傳信息從DNA傳遞到蛋白質的各個環(huán)節(jié)。請做簡要地介紹并評價其生物學意義。

2.DNA的復制包括哪些主要階段？為什么復制具有半保留性？為什么說子鏈的合成是半不連續(xù)的？3.轉錄的終止出現在DNA分子中特定的堿基順序上。原核DNA轉錄的終止順序有明顯的結