生物化學(xué)蛋白質(zhì)的生物合成翻譯

生物化學(xué)蛋白質(zhì)的生物合成翻譯第1頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章主要內(nèi)容：

翻譯系統(tǒng)蛋白質(zhì)生物合成的過(guò)程多肽鏈翻譯后的修飾蛋白質(zhì)的到位第2頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因在原核和真核細(xì)胞中最終得到表達(dá)第3頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原料氨基酸，20種mRNA是合成蛋白質(zhì)的“藍(lán)圖（或模板）”tRNA是原料氨基酸的“搬運(yùn)工”rRNA與多種蛋白質(zhì)結(jié)合成核糖體作為合成多肽鏈的裝配機(jī)（操作臺(tái)）1、蛋白質(zhì)的翻譯系統(tǒng)第4頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)翻譯系統(tǒng)示意圖第5頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

mRNA是遺傳信息的載體（載有遺傳密碼，geneticcode），是合成蛋白質(zhì)的藍(lán)圖（模板），它以一系列三聯(lián)體密碼子（codon）的形式從DNA轉(zhuǎn)錄了遺傳信息。每個(gè)密碼子代表一個(gè)氨基酸。

mRNA占細(xì)胞總RNA的5-10%，不穩(wěn)定，壽命短。原核的mRNA是多順?lè)醋?真核的mRNA是單順?lè)醋印?.1、mRNA，信使RNA第6頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

遺傳密碼

上世紀(jì)60年代，利用均聚核苷酸實(shí)驗(yàn)，破譯了遺傳密碼。遺傳密碼為三聯(lián)體（每三個(gè)堿基代表一個(gè)氨基酸），由5’到3’閱讀，無(wú)間斷。即使在少數(shù)重疊基因（如病毒）中，其開(kāi)放閱讀框架（readingframe）仍按此原則。密碼有簡(jiǎn)并性（degeneracy），即一個(gè)氨基酸可由幾個(gè)密碼子表示；通用性，大多數(shù)生物使用同樣的遺傳密碼，但也會(huì)有所偏愛(ài)。一般起始密碼為AUG。UAA，UAG和UGA為終止密碼。第7頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼表第8頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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

tRNA是最小的RNA，占細(xì)胞總RNA的15%左右，其功能是搬運(yùn)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(jié)構(gòu)。注意：3’端CCA氨基酸受位和反密碼子環(huán)1.2、tRNA，轉(zhuǎn)運(yùn)RNA第9頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月tRNA的結(jié)構(gòu)—“四環(huán)一臂”倒L形的三級(jí)結(jié)構(gòu)第10頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

tRNA的功能是解讀mRNA上的密碼子和搬運(yùn)氨基酸

tRNA上至少有4個(gè)位點(diǎn)與多肽鏈合成有關(guān)：即3’CCA氨基酸接受位點(diǎn)、氨基酰-tRNA合成酶識(shí)別位點(diǎn)、核糖體識(shí)別位點(diǎn)和反密碼子位點(diǎn)。

每一個(gè)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(jié)合。氨基酸與mRNA相應(yīng)的密碼子正確“對(duì)號(hào)”須依賴(lài)于tRNA的反密碼子。

密碼子與反密碼子的配對(duì)方式第11頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變偶性——反密碼子5’端的堿基與密碼子的第三位配對(duì)不嚴(yán)格第12頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

核糖體是rRNA與幾十種蛋白質(zhì)的復(fù)合體，有大、小兩個(gè)亞基構(gòu)成。含有合成蛋白質(zhì)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(zhì)

50S大亞基含23S，5SrRNA和34種蛋白質(zhì)

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(zhì)

60S大亞基含28S，5.8S，5SrRNA和45種蛋白質(zhì)1.3、rRNA與核糖體（ribosome）第13頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月rRNA只有4-5種占細(xì)胞RNA的大部分。圖為原核生物的兩種16SrRNA和5SrRNA的結(jié)構(gòu)第14頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小亞基大亞基tRNA第15頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核糖體第16頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原核70S核糖體和真核80S核糖體的結(jié)構(gòu)和組成第17頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

核糖體有4個(gè)基本功能1.容納mRNA，并能沿著mRNA由5’——3’

移動(dòng)，由tRNA解讀其密碼；2.氨基酰位點(diǎn)（A位點(diǎn)），可結(jié)合氨基酰-tRNA（AA-tRNA）；3.肽酰基位點(diǎn)（P位點(diǎn)），可結(jié)合肽?；?tRNA（肽-tRNA）；4.肽?；D(zhuǎn)移酶中心，是形成肽鍵的位點(diǎn)等。第18頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

所有參與合成多肽鏈的氨基酸都要激活，并由數(shù)十種高度專(zhuān)一的氨基酰-tRNA合成酶催化。該酶由兩個(gè)識(shí)別位點(diǎn)，它們能識(shí)別特定的氨基酸和選擇其所對(duì)應(yīng)的tRNA，使兩者連接起來(lái)（利用ATP）。反應(yīng)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(zhì)的生物合成過(guò)程2.1、氨基酸的活化第19頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸與tRNA的連接方式

翻譯起始時(shí)，第一個(gè)氨基酸一般是蛋氨酸，其氨基要甲酰化，予以保護(hù)。甲酰FH4甲?；鵐ettRNAfmetfMet-tRNA合成酶fMet-tRNA酯鍵第20頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月首先IF3、IF1幫助30S小亞基與mRNA結(jié)合，IF2和GTP幫助甲酰甲硫氨酸-tRNA與AUG配對(duì)，接著IF3脫離，形成30S起始復(fù)合物。50S大亞基進(jìn)入，IF1和IF2脫離，形成50S起始復(fù)合物，需要GTP。甲酰甲硫氨酸-tRNA處于P位。2.2、起始復(fù)合物的形成第21頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月起始密碼AUG上游的S.D序列與16SrRNA3’端互補(bǔ)結(jié)合有利于30S起始復(fù)合物的形成一個(gè)嘌呤豐富區(qū)起始密碼第22頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3、肽鍵的形成和延伸（注意新的AA-tRNA如何定位，第一個(gè)肽鍵如何形成，核糖體如何移動(dòng)…）氨?；鵷RNA進(jìn)入A位

第23頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月新的氨基酸-tRNA的進(jìn)位依賴(lài)EF-Tu和Ts因子的協(xié)助第24頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月肽鍵的形成

第25頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月肽鍵的形成由肽?；D(zhuǎn)移酶催化（此酶具有核酶的活性）第26頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原核生物肽鏈的延長(zhǎng)

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(diǎn)離開(kāi)第27頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氨基酸進(jìn)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(fù)，新合成的肽鏈由氨基端向著羧基端不斷延長(zhǎng)，直至mRNA上出現(xiàn)終止密碼，相應(yīng)的肽鏈釋放因子RF1（對(duì)應(yīng)UAA、UAG），RF2（對(duì)應(yīng)UAA、UGA）占據(jù)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(jìn)入下一輪合成。2.4、肽鏈的終止第28頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)合成的終止

翻譯的全過(guò)程第29頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多個(gè)核糖體結(jié)合在同一條mRNA上，由5’——3’進(jìn)行翻譯，形成多核糖體（polyribosome），翻譯速率得以提高第30頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.多肽鏈的修飾和加工

(1)N—端修飾原核生物修飾時(shí)是由肽甲?；赋ゼ柞；?，多數(shù)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(zhì)。如酶原激活。

(3)氨基酸側(cè)鏈的修飾氨基酸側(cè)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(xì)胞蛋白質(zhì)組成的重要成分。它是在翻譯后的肽鏈上以共價(jià)鍵與單糖或寡聚糖連接而成。糖基化是在酶催化下進(jìn)行的。第31頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月信號(hào)肽（signalpeptide）：未成熟蛋白中，可被細(xì)胞識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別的特征性氨基酸序列。第32頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

動(dòng)物生物化學(xué)練習(xí)（4）1．無(wú)論是在DNA復(fù)制、還是RNA的轉(zhuǎn)錄或者是蛋白質(zhì)翻譯的過(guò)程，我們都能看到堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則貫穿在遺傳信息從DNA傳遞到蛋白質(zhì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。請(qǐng)做簡(jiǎn)要地介紹并評(píng)價(jià)其生物學(xué)意義。

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