第十一章 蛋白質(zhì)合成

ProteinBiosynthesis(Translation)第十一章蛋白質(zhì)的生物合成(翻譯)

蛋白質(zhì)的生物合成過程就是將mRNA分子中由堿基序列組成的遺傳信息，通過遺傳密碼破譯的方式轉(zhuǎn)變成為蛋白質(zhì)中的氨基酸排列順序，因而稱為翻譯（translation)。

第一節(jié)蛋白質(zhì)合成體系ProteinBiosynthesisSystem

20種氨基酸作為原料酶及蛋白因子，如IF、eIF等

ATP、GTP、無機離子參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)包括：

三種RNAmRNArRNAtRNA

1961年，Nirenberg證明了mRNA的模板作用。一、翻譯模板mRNA及遺傳密碼

mRNA(messengerRNA)在蛋白質(zhì)翻譯過程中起模板的作用，即mRNA的核苷酸排列順序決定著蛋白質(zhì)氨基酸的排列順序。

mRNA結(jié)構(gòu)簡圖遺傳密碼

密碼子(codon)：mRNA上每3個相鄰的核苷酸編碼蛋白質(zhì)多肽鏈中的一個氨基酸，這三個核苷酸就稱為一個密碼子或三聯(lián)體密碼。mRNA分子上從5

至3

方向，由AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，稱為三聯(lián)體密碼（tripletcodon）。遺傳密碼表UACGUCAGUCAG第二位

第一位（5ˊ）

第三位（3ˊ）UCAGUCAGUCAG有義密碼子：編碼氨基酸的密碼子—61個。無義密碼子：不編碼氨基酸的密碼子，即終止密碼子—

UAA，UAG，UGA

。起始密碼子：作為翻譯起始信號的密碼子—

AUG密碼表的組成1.方向性（commaless）遺傳密碼的特點編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間隔也無重疊。2.連續(xù)性（commaless）mRNA分子上的密碼閱讀方向從5’→3’。

重疊密碼非重疊連續(xù)的密碼不連續(xù)的密碼從mRNA5

端起始密碼子AUG到3

端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一條多肽鏈，稱為開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。

基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變(frameshiftmutation)。3.簡并性（degeneracy）遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個密碼子外，每個氨基酸均有一個以上密碼子所編碼。ACU→ACC

GUA→GUG

CCC→CCU蘇

蘇

纈

纈

脯

脯

遺傳密碼的簡并性

密碼子簡并性的生物學(xué)意義：減少有害突變。

遺傳密碼的特異性主要取決于前兩位堿基。

4.通用性（universal）蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。有少數(shù)例外，如動物細胞的線粒體、植物細胞的葉綠體。密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同一祖先。5.擺動性（wobble）

tRNA上反密碼子的第1位堿基與mRNA密碼子的第3位堿基配對時，可以在一定范圍內(nèi)變動，即并不嚴格遵循堿基配對規(guī)律，這一現(xiàn)象稱為擺動性。（1）反向配對

mRNA:5’—G—C—A——3’

tRNA：3’—C—G—I——5’密碼子與反密碼子的配對方式123321擺動配對U

二、核蛋白體是多肽鏈合成的裝置

核蛋白體的組成核蛋白體原核生物真核生物蛋白質(zhì)S值rRNA蛋白質(zhì)S值rRNA小亞基21種30S16S33種40S18S大亞基34種50S23S5S49種60S28S5.8S5S核蛋白體70S80S原核生物核糖體的組成34protein21protein23SrRNA5SrRNA16SrRNA50Ssubunit70Sribosome30Ssubunit原核生物核糖體結(jié)構(gòu)示意圖30Ssubunit50Ssubunit16SrRNA21種蛋白質(zhì)23SrRNA5SrRNA32種蛋白質(zhì)70S18SrRNA~33種蛋白質(zhì)28SrRNA5SrRNA5.8SrRNA49種蛋白質(zhì)80S大腸桿菌核糖體真核細胞核糖體

原核生物核蛋白體結(jié)構(gòu)模式

30S小亞基：有mRNA結(jié)合位點50S大亞基：E位：排出位（Exitsite）轉(zhuǎn)肽酶活性大小亞基共同組成：A位：氨酰基-tRNA結(jié)合的部位(aminoacylsite)P位：肽?；?tRNA部位(peptidylsite)三、tRNA是氨基酸的運輸工具反密碼環(huán)氨基酸臂

tRNA在翻譯過程中起接合體（adaptor）作用，又是氨基酸的運載體。

第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過程TheProcessofProteinBiosynthesis氨基酸的活化氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E一、氨基酸的活化3-氨酰-tRNA

氨基酸的活化形式：氨基酰－tRNA

氨基酸的活化部位：α－羧基

氨基酸與tRNA連接方式：氨基酸的α－羧基與tRNA的3’—羥基形成酯鍵

氨基酸活化耗能：2個~P氨酰-tRNA合成酶特點

a、專一性：

對氨基酸有極高的專一性，每種氨基酸都有專一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。

對tRNA具有極高專一性。

b、校對作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解錯誤活化的氨基酸。二、原核生物多肽鏈的合成過程

原核生物多肽鏈的合成分為三個階段：肽鏈合成的起始、肽鏈的延伸、肽鏈合成的終止和釋放。（一）、肽鏈合成的起始（二）、肽鏈的延長（三）、肽鏈合成的終止及釋放（一）原核生物翻譯起始核蛋白體大小亞基分離；mRNA在小亞基定位結(jié)合；起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；核蛋白體大亞基結(jié)合。IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合IF-3IF-1IF-2GTPAUG5'3'3.起始氨基酰tRNA與小亞基結(jié)合IF-3IF-1IF-2GTPGDPPiAUG5'3'4.核蛋白體大亞基結(jié)合IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi（二）肽鏈的延長指按照mRNA密碼序列的指導(dǎo)，依次添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。肽鏈的延長是在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進行，又稱為核蛋白體循環(huán)（ribosomalcycle)，每次循環(huán)增加一個氨基酸，分為以下三步：進位（entrance）成肽（pept