西北医科大学 翻译(本)

1、 Protein Biosynthesis (Translation)蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成(翻译)第十二章第十二章The biochemistry and molecular biology department of CMUmRNA蛋白质蛋白质遗传信息遗传信息碱基碱基的的排列顺序排列顺序物质基础物质基础AA的的排列顺序排列顺序翻译合成体系合成体系5 GCAGTAGCATTC.33 c g t c a t g t a c a g .55 GCAGUACAUGUC.3N Ala .Val. His. ValC DNARNA肽肽转录转录翻译翻译编码链编码链模板链模板链基因表达基因表达（

2、1）氨基酸的活化）氨基酸的活化（2）肽链的生物合成）肽链的生物合成（3）肽链形成后的加工和靶向输送）肽链形成后的加工和靶向输送n反应过程反应过程（1）维持多种生命活动）维持多种生命活动（2）适应环境的变化）适应环境的变化（3）参与组织的更新和修复）参与组织的更新和修复n生物学意义生物学意义 第一节第一节蛋白质合成体系蛋白质合成体系Protein Biosynthesis System 5 GCAGTAGCATTC.33 c g t c a t g t a c a g .55 GCAGUACAUGUC.3N Ala .Val. His. ValC DNARNA肽肽转录转录翻译翻译编码链编码链模板

3、链模板链基因表达基因表达 基本原料：基本原料：20种编码氨基酸种编码氨基酸 模板：模板：mRNA 适配器：适配器：tRNA 装配机：核蛋白体装配机：核蛋白体 主要酶和蛋白质因子：氨基酰主要酶和蛋白质因子：氨基酰-tRNA合成酶、合成酶、转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等 能源物质：能源物质：ATP、GTP 无机离子：无机离子：Mg2+、 K+蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系 1961年，年，Nirenberg 证明了证明了mRNA的模板作用。的模板作用。一、翻译模板一、翻译模板mRNA及遗传密码及遗传密码细菌矾土颗粒细菌矾土颗粒轻轻研磨轻轻研磨细菌

4、液细菌液离心，去除细胞壁和膜离心，去除细胞壁和膜提取液（提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖体、酶、离子）核糖体、酶、离子）DNA水解酶，水解酶，20种氨基酸等种氨基酸等蛋白质蛋白质DNase蛋蛋白白质质合合成成量量时间时间mRNA是蛋白质生物合成的直接模板是蛋白质生物合成的直接模板nmRNA的基本结构的基本结构Start of genetic messageCapEndTail5-端非翻译区端非翻译区 5 3 3-端非翻译区端非翻译区 开放阅读框架开放阅读框架 从从mRNA 5 -端起始密码子端起始密码子AUG到到3 -端终止密端终止密码子之间的核苷酸序列，称为开放阅读框架码子之间的核苷

5、酸序列，称为开放阅读框架(open reading frame, ORF)。 mRNA mRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子顺反子（cistroncistron）。）。 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的位，转录生成的mRNAmRNA可编码几种功能相关的蛋可编码几种功能相关的蛋白质，为白质，为多顺反子多顺反子（polycistronpolycistron）。）。 真核生物一个真核生物一个mRNAmRNA只编码一种蛋白质，为只编码一种蛋白质，为单顺单顺反

6、子反子（single cistronsingle cistron）。）。mRNA结构简图结构简图原核细胞原核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点5 53 3顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序插入顺序插入顺序先导区先导区末端顺序末端顺序AGGAGGUSDSD区区一条mRNA链编码几种功能相关的蛋白质真核细胞真核细胞mRNA的结构特点的结构特点5 “帽子帽子”PolyA 3 顺反子顺反子m7G-5ppp-N-3 p AAAAAAA-OH一条mRNA链只能为一种蛋白质编码 l mRNA mRNA上存在遗传密码上存在遗传密码mRNAmRNA分子上从分子上从5 5 至至3 3 方向

7、，由方向，由AUGAUG开始，开始，每每3 3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为为三联体密码（三联体密码（triplet codontriplet codon）。）。53m7GpppAAAAn3非翻译区5非翻译区编码区AUGUAAORF从从mRNA 5 端起始密码子端起始密码子AUG到到3 端终端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一条多肽链，称为码连续排列编码一条多肽链，称为开放阅读开放阅读框架框架(open reading fr

8、ame, ORF)。 保温保温蛋白质合成停止蛋白质合成停止poly U，ATP，GTP，氨基酸，氨基酸多聚苯丙氨酸（多聚苯丙氨酸（UUU是是Phe的密码子）的密码子）同样方法证明了同样方法证明了CCC是是Pro的密码子，的密码子，AAA是是Lys的密码子。的密码子。提取液（提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖、核糖 体、酶、离子）体、酶、离子）遗传密码的破译遗传密码的破译遗遗传传密密码码表表密密码码子子的的第第一一个个字字母母密码子的第二个字母密码子的第二个字母密码数目：密码数目： 4 43 3=64=64起始密码：起始密码：1 1个个AUGAUG（又为蛋氨酸密码又为蛋氨酸密码）终止密码：

9、终止密码：3 3个（个（UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA） （使翻译终止的密码，不代表任何氨基酸）（使翻译终止的密码，不代表任何氨基酸）氨基酸密码：氨基酸密码：6161个（个（64 - 3 = 6164 - 3 = 61）l遗传密码的特点遗传密码的特点1.1.方向性方向性5 GCAGUACAUGUC.3N Ala .Val. His. ValC RNA肽肽翻译翻译翻译时遗传密码的阅读方向是翻译时遗传密码的阅读方向是53，即读，即读码从码从mRNA的起始密码子的起始密码子AUG开始，按开始，按53的方向逐一阅读，直至终止密码子。的方向逐一阅读，直至终止密码子。 2. 连续性（连续性（co

10、mmaless）编码蛋白质氨基酸序列的各个三编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间隔联体密码连续阅读，密码间既无间隔也无重叠。也无重叠。 AlaValHisMet终止密码终止密码重叠密码重叠密码非重叠非重叠连续的连续的密码密码不连续的密码不连续的密码基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift mutation)。 由于对由于对mRNAmRNA外显子的加工，造成外显子的加工，造成mRNAmRNA与其与其DNADNA模板序列之间不匹配，使同一模板序列之间不匹配，使同一mR

11、NAmRNA前体翻译出序列、功能不同的蛋白质。前体翻译出序列、功能不同的蛋白质。这种基因表达的调节方式称为这种基因表达的调节方式称为mRNAmRNA编辑编辑（mRNA editing)mRNA editing)。 mRNA编辑编辑3. 简并性（简并性（degeneracy）遗传密码中，除遗传密码中，除色氨酸色氨酸和和甲硫氨酸甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有仅有一个密码子外，其余氨基酸有24个或多至个或多至6个密码子为之编码。个密码子为之编码。 为同一种氨基酸编码的各密码子称为为同一种氨基酸编码的各密码子称为简并性密码子，也称同义密码子简并性密码子，也称同义密码子 。遗传密码的简并性遗传密

12、码的简并性密码子简并性的生物学意义：减少有密码子简并性的生物学意义：减少有害突变。害突变。 遗传密码的特异性主要取决于前两位遗传密码的特异性主要取决于前两位碱基。碱基。GCU ACUGCC ACCGCA ACAGCG ACG AlaThr4. 通用性通用性（universal） 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。物到人类都通用。 密码的通用性进一步证明各种生物进化密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。自同一祖先。 已发现少数例外，如动物细胞的线已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。粒体、植物细胞的叶绿体。 通用密码通用密

13、码 线粒体密码线粒体密码AUA 异亮异亮 蛋、起始蛋、起始AGA 精精 终止终止AGG 精精 终止终止UGA 终止终止 色色5. 摆动性（摆动性（wobble）tRNA上反密码子的上反密码子的第第1位位碱基与碱基与mRNA密码子的密码子的第第3位位碱基配对时，可以碱基配对时，可以在一定范围内变动，即并不严格遵循碱基在一定范围内变动，即并不严格遵循碱基配对规律，这一现象称为配对规律，这一现象称为摆动性摆动性。U3 2 11 2 3摆摆动动配配对对 核糖体是由几十种核糖体是由几十种蛋白质和蛋白质和几种几种rRNArRNA组成的组成的亚细胞颗粒亚细胞颗粒, ,其中蛋白质与其中蛋白质与rRNArRNA

14、的重量比约为的重量比约为1:21:2。核糖体是蛋白质合成的场所。核糖体是蛋白质合成的场所。二、核蛋白体是多肽链合成的装置二、核蛋白体是多肽链合成的装置细胞中的核糖体有：细胞细胞中的核糖体有：细胞质核糖体质核糖体(附着核糖体和游附着核糖体和游离核糖体离核糖体)、线粒体核糖体、线粒体核糖体、叶绿体核糖体叶绿体核糖体u附着于内质网上的核糖体附着于内质网上的核糖体,主要是合成某些专供输送到细主要是合成某些专供输送到细胞外面的分泌物质胞外面的分泌物质,如抗体、如抗体、酶原或蛋白质类的激素等。酶原或蛋白质类的激素等。u游离核糖体所合成的蛋白质游离核糖体所合成的蛋白质,多半是分布在细胞基质中或多半是分布在细

15、胞基质中或供细胞本身生长所需要的蛋白供细胞本身生长所需要的蛋白质分子质分子(包括酶分子包括酶分子)。此外还。此外还合成某些特殊蛋白质合成某些特殊蛋白质,如红细如红细胞中的血红蛋白等。胞中的血红蛋白等。u因此因此,在分裂活动旺盛的细在分裂活动旺盛的细胞中胞中,游离核糖体的数目就比游离核糖体的数目就比较多较多,而且分布比较均匀。这而且分布比较均匀。这一点已被用来作为辨认肿瘤细一点已被用来作为辨认肿瘤细胞的标志之一。胞的标志之一。核蛋白体的组成核蛋白体的组成 n原核生物核蛋白体结构模式原核生物核蛋白体结构模式 原核生物核蛋白体结构模式原核生物核蛋白体结构模式50S50S大亚基：大亚基： E E位：排

16、出位位：排出位 （Exit site）30S30S小亚基：小亚基： 有有mRNAmRNA结合位点结合位点 转肽酶活性转肽酶活性大小亚基共同组成：大小亚基共同组成：A A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)三、三、tRNA与氨基酸的活化与氨基酸的活化反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂 运载氨基酸：运载氨基酸：氨基酸各由其氨基酸各由其特异的特异的tRNAtRNA携带，一种氨基携带，一种氨基酸可有几种对应的酸可有几种对应的tRNAtRNA，氨，氨基酸结合在基酸结合在tRNA 3tRNA 3-CCA-CCA的的位置，结合需要位置

17、，结合需要ATPATP供能；供能； 充当充当“适配器适配器”：每种每种tRNAtRNA的反密码子决定了所携带的的反密码子决定了所携带的氨基酸能准确地在氨基酸能准确地在mRNAmRNA上对上对号入座。号入座。识别识别藕联藕联配对配对氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶（一）氨基酰（一）氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l 氨基酸的活化氨基酸的活化 n氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶 结构结构氨基酰氨基酰tRNA合成酶的合成酶的3个结合位点个结合位点氨基酸和氨基酸和ATP形成氨基酰

18、腺苷形成氨基酰腺苷氨基酰转移到氨基酰转移到tRNA上上tRNA负载了氨基酸负载了氨基酸第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸ATPE 氨基酰氨基酰-AMP-EAMP PPi第二步反应第二步反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP El氨基酰氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。都有高度特异性。特性特性tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATPl氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性。合成酶具有校正活性。动动力力学学校校对对化化学学校校对对 特性特性 氨基酸的活化形式：氨基酸的活化形式：氨基酰氨基酰tRNAtRNA氨基酸的

19、活化部位：氨基酸的活化部位：羧基羧基氨基酸与氨基酸与tRNAtRNA连接方式：连接方式：酯键酯键氨基酸活化耗能：氨基酸活化耗能：2 2个个PP氨基酰氨基酰tRNAtRNA的表示方法的表示方法丙氨基酰丙氨基酰tRNAtRNA：ala-tRNAala-tRNAalaala精氨基酰精氨基酰tRNAtRNA：arg-tRNAarg-tRNAargarg甲硫氨基酰甲硫氨基酰tRNAtRNA： met-tRNAmet-tRNAmetmet真核生物：真核生物： Met-tRNAiMet原核生物：原核生物： fMet-tRNAifMet（二）起始肽链合成的氨基酰（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA起始密码子起

20、始密码子AUGAUG编码的编码的metmet由由tRNAtRNAi imet met （真核）（真核） 或或tRNAtRNAfmetfmet（原核）转运（原核）转运 fMet-tRNAifMet的生成的生成：Met-tRNAifMetfMet-tRNAifMet转甲酰基酶N10-CHO FH4真核真核细胞细胞起始密码子编码的起始密码子编码的metmet不须不须甲酰化甲酰化大肠杆菌大肠杆菌起始密码子编码的起始密码子编码的metmet须甲酰化须甲酰化 第二节第二节蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程The Process of Protein Biosynthesis蛋白质生物合成需要酶类、蛋白蛋

21、白质生物合成需要酶类、蛋白质因子等质因子等（一）重要的酶类（一）重要的酶类氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化催化氨基酸的活化；转肽酶转肽酶(peptidase)，催化核蛋白体催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至位上的肽酰基转移至A位氨基酰位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键;并受并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位位上的肽链与上的肽链与tRNA分离；分离；转位酶转位酶(translocase)，催化核蛋白体向

22、催化核蛋白体向mRNA3-端移动一端移动一个密码子的距离，使下一个密码子定位于个密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。位。 （二）蛋白质因子（二）蛋白质因子起始因子（起始因子（initiation factor，IF）延长因子（延长因子（elongation factor，EF）释放因子（释放因子（release factor，RF）参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能参与真核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能参与真核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能蛋白质生物合成的能源物质为蛋白质生物合成的能源物质为ATP和和GTP;参与蛋白

23、质生物合成的无机离子有参与蛋白质生物合成的无机离子有Mg2+、K+ 等。等。（三）能源物质及离子（三）能源物质及离子蛋白质合成中蛋白质合成中mRNA模板的方向：模板的方向：5 3；蛋白质的合成方向：蛋白质的合成方向：N端端 C端端。蛋白质合成过程：蛋白质合成过程：起始起始延长延长终止终止一、肽链合成起始一、肽链合成起始指指mRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分别分别与核蛋白体结合而形成与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物翻译起始复合物 (translational initiation complex)。参与起始过程的蛋白质因子称参与起始过程的蛋白质因子称起始起始因子因子（initiati

24、on factor，IF）。）。参与起始过程的蛋白质因子称参与起始过程的蛋白质因子称起始因起始因子子（initiation factor，IF）。原核生物起）。原核生物起始因子有三种：始因子有三种：IF-1：占据：占据A位防止结合其他位防止结合其他tRNA。IF-2：促进起始：促进起始tRNA与小亚基结合。与小亚基结合。IF-3：促进大小亚基分离，提高：促进大小亚基分离，提高P位对位对结合起始结合起始tRNA敏感性。敏感性。（一）原核生物翻译起始复合物形成（一）原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；起始氨基酰起始氨基酰

25、-tRNA的结合；的结合； 核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。IF-3IF-11. 核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离A U G53IF-3IF-12. mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合S-D序列：序列：在原核生物在原核生物mRNAmRNA起始密码起始密码AUGAUG上游，上游，存在存在4949个富含嘌呤碱的一致性序列，如个富含嘌呤碱的一致性序列，如-AGGAGG-AGGAGG-，称为，称为S-DS-D序列。又称为序列。又称为核蛋白核蛋白体结合位点体结合位点（ribosomal binding siteribosomal binding site，RBSRBS) ) S-D

26、序列序列 IF-3IF-1IF-2GTPA U G533. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA与小亚基结合与小亚基结合IF-3IF-1IF-2GTPGDPPiA U G534. 核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始过程消耗起始过程消耗1个个GTP。二、肽链的延长二、肽链的延长指按照指按照mRNA密码序列的指导，依密码序列的指导，依次添加氨基酸次添加氨基酸从从N端向端向C端端延伸肽链，直延伸肽链，直到合成终止的过程。到合成终止的过程。 肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为进行，又称

27、为核蛋白体循环核蛋白体循环（ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，分为，每次循环增加一个氨基酸，分为以下三步：以下三步： 进位进位（entrance） 成肽成肽（peptide bond formation） 转位转位（translocation）肽链合成的延长因子肽链合成的延长因子 （一）进位（一）进位指根据指根据mRNA下一组遗传密码指下一组遗传密码指导，使相应氨基酰导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白进入核蛋白体体A位。位。延长因子延长因子EF-T催化催化进位（原核生物）进位（原核生物）Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP（二）成肽（二）成肽是由转肽酶（

28、是由转肽酶（transpeptidase）催化的肽）催化的肽键形成过程。键形成过程。（三）转位（三）转位延长因子延长因子EF-G有转位酶有转位酶（translocase ）活性，可结合并水解）活性，可结合并水解1分分子子GTP，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向mRNA的的3侧移动。侧移动。fMetA U G53fMetTuGTP进进位位转转位位成肽成肽 三、肽链合成的终止三、肽链合成的终止当当mRNA上终止密码出现后，多肽链上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。为肽

29、链合成终止。终止相关的蛋白因子称为释放因子终止相关的蛋白因子称为释放因子 (release factor, RF) 识别终止密码，如识别终止密码，如RF-1特异识别特异识别UAA、UAG；而而RF-2可识别可识别UAA、UGA。 诱导转肽酶改变为酯酶活性，使肽链从核蛋诱导转肽酶改变为酯酶活性，使肽链从核蛋白体上释放。白体上释放。 释放因子的功能释放因子的功能原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF RF-3可结合核蛋白体其他部位，有可结合核蛋白体其他部位，有GTP酶活性，酶活性，能介导能介导RF-1、RF-2与核蛋白体的相互作

30、用。与核蛋白体的相互作用。 原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 U A G53COO- 原核生物蛋白质合成的原核生物蛋白质合成的能量计算能量计算氨基酸活化：氨基酸活化：2个个PATP起始：起始： 1个个GTP延长：延长： 2个个GTP终止：终止： 1个个GTP结论：结论：每合成一个肽键至少消耗每合成一个肽键至少消耗4个个P。 一份一份原件原件（DNADNA），），一张一张蓝图蓝图（从（从DNADNA长链上长链上转录的遗传密码片段），转录的遗传密码片段），一个一个信使信使（mRNAmRNA），一个），一个车间车间（rRNArRNA），一个），一个译员译员和和搬运工搬运工（tRNAtRNA）

31、，一条），一条多肽链多肽链，当然还有做辅助，当然还有做辅助工作的酶，这就是一个蛋工作的酶，这就是一个蛋白质合成的全部工序，也白质合成的全部工序，也是遗传信息的流向图。是遗传信息的流向图。二、真核生物的肽链二、真核生物的肽链合成过程合成过程 真核生物翻译起始的特点真核生物翻译起始的特点 核蛋白体是核蛋白体是80S； 起始因子种类多；起始因子种类多； 起始起始tRNA的的Met不需甲酰化；不需甲酰化； mRNA的的5帽子和帽子和3poly A尾结构与尾结构与mRNA在核蛋白体就位有关；在核蛋白体就位有关； 起始起始tRNA先与核蛋白体小亚基结合，然先与核蛋白体小亚基结合，然后再结合后再结合mRNA

32、（一）起始（一）起始真核生物翻译起始因子真核生物翻译起始因子 真核生物翻译起始复合物形成真核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰起始氨基酰-tRNA-tRNA结合；结合；mRNAmRNA在核蛋白体小亚基就位；在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB真核生物翻译起始真核生物翻译起始复合物形成过程复合物形成过程Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物肽链合成的延长过程与原核真核生物肽链合成的延长过程与原

33、核基本相似，但有不同的反应体系和延长因基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。子。另外，真核细胞核蛋白体没有另外，真核细胞核蛋白体没有E E位，转位，转位时卸载的位时卸载的tRNAtRNA直接从直接从P P位脱落。位脱落。（二）真核生物延长过程（二）真核生物延长过程多聚核蛋白体多聚核蛋白体在一条在一条mRNA分子上分子上可同时附着几个到几可同时附着几个到几十个核蛋白体，同时十个核蛋白体，同时进行翻译的多聚体，进行翻译的多聚体，称多核蛋白体。称多核蛋白体。其作用是：其作用是：(1)提高了提高了mRNA的利的利用率用率(2)增加了翻译效率增加了翻译效率电镜下的多聚核蛋白体电镜下的多聚核蛋白体（三）

34、真核生物终止过程（三）真核生物终止过程 只有一个释放因子只有一个释放因子eRFeRF，可，可识别所有终止密码。识别所有终止密码。原核生物与真核生物肽链合成过程的主要差别原核生物与真核生物肽链合成过程的主要差别真核与原核蛋白质合成的异同真核与原核蛋白质合成的异同 真核 原核 核蛋白体核蛋白体 80S 70S 含蛋白数量含蛋白数量 多于80 少于60 小亚基结构小亚基结构 无嘧啶区和互补区 含嘧啶区与互补 tRNAtRNA tRNAimet tRNAfmet 启动启动 eIF 9-10种 需ATP 小亚基先与tRNA结合，在与mRNA结合延长延长 EF1,EF2 EFTu EFTs 终止终止 RF

35、 需 GTP RF1，RF2，RF3 比较：原核生物复制、转录、翻译的共同点及不同比较：原核生物复制、转录、翻译的共同点及不同点。点。（提示提示：原料、模板、酶、引物、碱基配对、合成方向、：原料、模板、酶、引物、碱基配对、合成方向、产物、产物加工修饰、供能物质、无机离子）产物、产物加工修饰、供能物质、无机离子） 1 1原核生物起始原核生物起始tRNAtRNA是（是（ ） A.A.甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA B.-tRNA B.缬氨酰缬氨酰- tRNA - tRNA C. C.甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰- tRNA - tRNA D. D.任何氨酰任何氨酰- tRNA - tRNA 2 2蛋白质生

36、物合成的方向是（蛋白质生物合成的方向是（ ） A.A.从从C C端到端到N N端端 B.B.从从N N端到端到C C端端 C.C.定点双向进行定点双向进行 D.D.从从55端到端到33端端 E.E.从从33端到端到55端端 3 3蛋白质生物合成的部位是蛋白质生物合成的部位是( )( ) A. A.核小体核小体 B.B.线粒体线粒体 C.C.核蛋白体核蛋白体 D.D.细胞体细胞体 E.E.细胞浆细胞浆4 4蛋白质生物合成过程中蛋白质生物合成过程中, ,终止密码子为终止密码子为( )( ) A.AUG B.UGG C.AGG A.AUG B.UGG C.AGG D.UUG E.UGA D.UUG

37、E.UGA5.5.有关遗传密码的正确描述是有关遗传密码的正确描述是( )( )A.A.每种氨基酸至少有一个遗传密码每种氨基酸至少有一个遗传密码 B.B.位于位于mRNAmRNA分子上分子上C.C.有起始密码和终止密码有起始密码和终止密码 D.D.由由DNADNA排列顺序决定的排列顺序决定的E.E.以上都正确以上都正确6 6核蛋白体循环过程中核蛋白体循环过程中, ,需要碱基配对的步骤是需要碱基配对的步骤是( )( ) A. A.移位移位 B.B.转肽转肽 C.C.进位进位 D.D.结合终止因子结合终止因子 E.E.释放肽链释放肽链下列关于氨基酸密码的描述哪一项是错误的（下列关于氨基酸密码的描述哪

38、一项是错误的（ ） A.A.密密码有种属性特异性，所以不同生物合成不同的码有种属性特异性，所以不同生物合成不同的蛋白质蛋白质 B.B.阅读有方向性，阅读有方向性，55端起始，端起始，33端终止端终止 C.C.氨基酸可有一组以上的密码氨基酸可有一组以上的密码 D.D.一一组密码只代表一种氨基酸组密码只代表一种氨基酸 E.E.码第码第33位（即位（即33端）碱基在决定掺入氨基酸端）碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面最重要性较小的特异性方面最重要性较小原核生物和真核生物翻译起始的不同之处在于（原核生物和真核生物翻译起始的不同之处在于（ ） A.A.真核生物靠真核生物靠shine-Dalgarnoshi

39、ne-Dalgarno序列使序列使mRNAmRNA结合结合蛋白体蛋白体 B.B.真核生物帽子结合蛋白是翻译起始因子之一真核生物帽子结合蛋白是翻译起始因子之一 C.C.原核生物和真核生物使用不同的起始密码子原核生物和真核生物使用不同的起始密码子 D.D.原核生物有原核生物有TATAATTATAAT作为翻译起始序列，真核生作为翻译起始序列，真核生物则是物则是TATATATA E. E.真核生物真核生物mRNAmRNA与核蛋白体小亚基蛋白与核蛋白体小亚基蛋白rpS-1rpS-1识识别结合别结合蛋白质合成的终止是由于（蛋白质合成的终止是由于（ ） A.A.特异的特异的tRNAtRNA识别了终止密码识别

40、了终止密码 B.B.已经到达已经到达mRNAmRNA分子的尽头分子的尽头 C.C.释放因子能识别终止密码并进入受位释放因子能识别终止密码并进入受位 D.mRNAD.mRNA上的终止密码阻止了核蛋白体的移动上的终止密码阻止了核蛋白体的移动 E.E.因子识别终止密码因子识别终止密码翻译延长过程的描述中，正确的是（翻译延长过程的描述中，正确的是（ ） A.A.氨基酸氨基酸-tRNA-tRNA进入受体进入受体 B.B.成肽是在延长因子催化下进行的成肽是在延长因子催化下进行的 C.C.每延长一个氨基酸都要按照注册每延长一个氨基酸都要按照注册- -转位转位- -成肽的次序成肽的次序 D.D.转位是肽链同转

41、位是肽链同mRNAmRNA从从P P位转到位转到A A位位 E.E.进位的时候需要延长因子进位的时候需要延长因子EF-GEF-G的参与的参与有关蛋白质合成的叙述，正确的是有关蛋白质合成的叙述，正确的是A A终止密码子不编码氨基酸终止密码子不编码氨基酸B B每种每种tRNAtRNA只运转一种氨基酸只运转一种氨基酸C CtRNAtRNA的反密码子携带了氨基酸序列的的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息遗传信息D D核糖体可在核糖体可在mRNAmRNA上移动上移动ABD 有关真核细胞有关真核细胞DNADNA复制和转录这两种过程的叙述，复制和转录这两种过程的叙述，错误的是错误的是 A A两种过程都可在细

42、胞核中发生两种过程都可在细胞核中发生 B B两种过程都有酶参与反应两种过程都有酶参与反应 C C两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料 D D两种过程都以两种过程都以DNADNA为模板为模板C下图为真核生物染色体上下图为真核生物染色体上DNADNA分子复制过程示意图，分子复制过程示意图，有关叙述错误的是有关叙述错误的是A A图中图中DNADNA分子复制是从多个起点同时开始的分子复制是从多个起点同时开始的B B图中图中DNADNA分子复制是边解旋边双向复制的分子复制是边解旋边双向复制的C C真核生物真核生物DNADNA分子复制过程需要解旋酶分子复制过程需要解旋酶D D真

43、核生物的这种复制方式提高了复制速率真核生物的这种复制方式提高了复制速率A如图表示在一条如图表示在一条mRNAmRNA上有多个核糖体同时在合成肽链，上有多个核糖体同时在合成肽链，下列说法正确的是下列说法正确的是A A该过程表明生物体内少量的该过程表明生物体内少量的mRNAmRNA可以迅速合成出可以迅速合成出大量的蛋白质大量的蛋白质B B该过程的模板是核糖核苷酸，原料是该过程的模板是核糖核苷酸，原料是2020种游离的种游离的氨基酸氨基酸C C最终合成的肽链最终合成的肽链在结构上各不相同在结构上各不相同D D合成合成的场所是细胞核的场所是细胞核答案答案A中心法则揭示了生物遗传信息由中心法则揭示了生物

44、遗传信息由DNADNA向蛋白质传递与向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。表达的过程。请回答下列问题。（1 1）a a、b b、c c、d d所表示的四个过程依次分别所表示的四个过程依次分别是是 、 、 和和 。（2 2）需要）需要tRNAtRNA和核糖体同时参与的过程是和核糖体同时参与的过程是 （用图中的字母回答）。（用图中的字母回答）。（3 3）a a过程发生在真核细胞分裂的过程发生在真核细胞分裂的 期。期。（4 4）在真核细胞中，）在真核细胞中，a a和和b b两个过程发生的主要场所两个过程发生的主要场所是是 。（5 5）能特异性识别信使）能特异性识别信使RNARNA上密码子的分子是

45、上密码子的分子是 ，后者所携带的分子是，后者所携带的分子是 。（6 6）RNARNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有病毒的遗传信息传递与表达的途径有（用类似本题图中的形式表述）：（用类似本题图中的形式表述）： ； 。蛋白质合成后加工和输送蛋白质合成后加工和输送Posttranslational Processing & Protein Transportation第第 三三 节节从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。杂加工过程才转变为天然构象的

46、功能蛋白。主要包括主要包括 多肽链折叠为天然的三维结构多肽链折叠为天然的三维结构 肽链一级结构的修饰肽链一级结构的修饰 高级结构修饰高级结构修饰 靶向运输靶向运输一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质 新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后进行，新新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后进行，新生肽链生肽链N N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模体、结构域到形成完整产生正确的二级结构、模体、结构域到形成完整的空间构象。的空间构象。

47、一般认为，一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。 大多数天然蛋白质折叠都需要其他酶和蛋白质的大多数天然蛋白质折叠都需要其他酶和蛋白质的辅助。辅助。几种有促进蛋白折叠功能的大分子几种有促进蛋白折叠功能的大分子1. 分子伴侣分子伴侣 (molecular chaperon) 2. 蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 (protein disulfide isomerase, PDI)3. 肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 (peptide prolyl cis-trans iso

48、merase, PPI)1. 1. 分子伴侣分子伴侣: :分子伴侣是细胞内一类可识别肽链的非天分子伴侣是细胞内一类可识别肽链的非天然构象、促进各功能域和整体蛋白质的正确折然构象、促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠的保守蛋白质。叠的保守蛋白质。 n分子伴侣有以下功能：封闭待折叠蛋白质的暴露的疏水区段；封闭待折叠蛋白质的暴露的疏水区段；创建一个隔离的环境，可以使蛋白质的折叠创建一个隔离的环境，可以使蛋白质的折叠互不干扰；互不干扰；促进蛋白质折叠和去聚集；促进蛋白质折叠和去聚集；遇到应激刺激，使已折叠的蛋白质去折叠。遇到应激刺激，使已折叠的蛋白质去折叠。 (1) 热休克蛋白热休克蛋白(heat sh

49、ock protein, HSP) (2) 伴侣蛋白伴侣蛋白(chaperonin) n分子伴侣主要有：分子伴侣主要有： 特点：分子伴侣并不加速折叠反应速度，特点：分子伴侣并不加速折叠反应速度，而是通过消除不正确折叠，增加功能性蛋白而是通过消除不正确折叠，增加功能性蛋白质的折叠率，促进天然蛋白质折叠。质的折叠率，促进天然蛋白质折叠。(1) 热休克蛋白热休克蛋白(heat shock protein, HSP) 热休克蛋白属于应激反应性蛋白质，高温应激热休克蛋白属于应激反应性蛋白质，高温应激可诱导该蛋白质合成。热休克蛋白功能：多某可诱导该蛋白质合成。热休克蛋白功能：多某些能自发折叠的蛋白质；可促

50、进需要折叠的多些能自发折叠的蛋白质；可促进需要折叠的多肽折叠为有天然空间构象的蛋白质。肽折叠为有天然空间构象的蛋白质。 热休克蛋白包括热休克蛋白包括HSP70、HSP40和和GrpE三族。三族。 它有两个主要功能域：一个是存在于它有两个主要功能域：一个是存在于N-N-端的高度保守的端的高度保守的ATPATP酶结构域，能结酶结构域，能结合和水解合和水解ATPATP；另一个是存在于；另一个是存在于C-C-端的端的多肽链结合结构域。蛋白质的折叠需多肽链结合结构域。蛋白质的折叠需要这两个结构域的相互作用。要这两个结构域的相互作用。 大肠杆菌的大肠杆菌的HSP70 (DnaK)ATP酶肽链结合结构域H2

51、NEEVD-COOHGrp E结合部位结合部位DnaJ/HSP40结合部位结合部位HSP40结合待结合待折叠多肽片段折叠多肽片段 HSP70-ATP复合物复合物 HSP40- HSP70-ADP-多肽复合物多肽复合物 ATP水解水解GrpE ATPADP复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠 大肠杆菌中的大肠杆菌中的HSP70 反应循环反应循环HSP70HSP70辅助：辅助：HSP40HSP40辅助辅助新生肽链的折叠伴侣素系统促进蛋白质折叠过程伴侣素系统促进蛋白质折叠过程 伴侣素的主伴侣素的主要作用要作用: :为非自为非自发性折叠蛋发性折叠蛋白质提供能白质

52、提供能折叠形成天折叠形成天然空间构象然空间构象的微环境。的微环境。 2. 蛋白二硫键异构酶（蛋白二硫键异构酶（PDI） 二硫键异构酶在内质网腔活性很高，二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较大区段肽链中可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。成热力学最稳定的天然构象。3. 肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 多肽链中多肽链中肽酰肽酰- -脯氨酸脯氨酸间形成的肽键有间形成的肽键有顺反顺反两两种异构体，空间构象明显差别。种异构体，空间构象明显差别。 肽酰肽酰- -脯氨酰顺反异构酶可促

53、进上述顺反两种脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间的转换。异构体之间的转换。 肽酰肽酰- -脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。 二、一级结构的修饰二、一级结构的修饰（一）肽链（一）肽链N端的修饰端的修饰（二）个别氨基酸的修饰（二）个别氨基酸的修饰（三）多肽链的水解修饰（三）多肽链的水解修饰（一）（一） N N端加工端加工 原核生物原核生物脱甲脱甲酰基酶酰基酶MetMet- -fMetfMet- -氨

54、基肽酶氨基肽酶真核细胞真核细胞（二）氨基酸残基的修饰：（二）氨基酸残基的修饰： 磷酸化、羟基化、乙酰化、糖基化例：鸦片促黑皮质素原例：鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰的水解修饰（三）多肽链的水解修饰（三）多肽链的水解修饰促肾上腺皮质激素促肾上腺皮质激素促黑激素促黑激素三、高级结构的修饰三、高级结构的修饰（一）亚基聚合（一）亚基聚合 （二）辅基连接（二）辅基连接（三）疏水脂链的共价连接（三）疏水脂链的共价连接 蛋白质合成后需要经过复杂机制，定蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位位，这一过程称为蛋白质的靶向输送。，这一过程称为

55、蛋白质的靶向输送。 四、蛋白质合成后的靶向输送四、蛋白质合成后的靶向输送蛋白质的靶向输送（蛋白质的靶向输送（protein targeting）u保留在细胞液保留在细胞液u进入细胞器进入细胞器u分泌到细胞外分泌到细胞外真核生物中蛋白质的转运和后加工真核生物中蛋白质的转运和后加工 所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，主要是主要是N末端特异氨基酸序列，可引导蛋白质末端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这类序列称为信号转移到细胞的适当靶部位，这类序列称为信号序列序列(signal sequence)。 信号序列是决定蛋白质靶向输送特性的最

56、重要信号序列是决定蛋白质靶向输送特性的最重要元件，提示指导蛋白质靶向输送的信息存在于元件，提示指导蛋白质靶向输送的信息存在于蛋白质自身的一级结构中。蛋白质自身的一级结构中。 （一）靶向输送的蛋白质（一）靶向输送的蛋白质N-端存在信号序列端存在信号序列信号肽的一级结构信号肽的一级结构N端侧碱性区端侧碱性区 疏水核心区疏水核心区 C端加工区端加工区 靶向输送到细胞核的蛋白质其多肽链内含有特异靶向输送到细胞核的蛋白质其多肽链内含有特异信号序列，称为信号序列，称为核定位序列核定位序列(nuclear localization sequence, NLS) 。n核定位序列核定位序列靶向输送蛋白的信号序列

57、或成分靶向输送蛋白的信号序列或成分 （二）分泌蛋白的靶向输送（二）分泌蛋白的靶向输送真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过程首先要进入内质网，再分别被包装成送过程首先要进入内质网，再分别被包装成分泌小泡而分泌小泡而分泌出细胞分泌出细胞。 DPDP、核蛋白受体、肽转位复合物、核蛋白受体、肽转位复合物1.1.信号肽被信号肽被SRPSRP识别识别2.2.SRPSRP把核糖体带至内质网膜胞浆面把核糖体带至内质网膜胞浆面3.3.信号肽带动蛋白质穿膜而出信号肽带动蛋白质穿膜而出4.4.信号肽反折回膜被信号肽酶水解信号肽反折回膜被信号肽酶水解信号肽识信号肽识别颗粒别颗粒信号

58、肽引导真核分泌蛋白进入内质网信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网 信号肽识信号肽识别颗粒别颗粒（三）蛋白质6-磷酸甘露糖基化是靶向输送至溶酶体的信号 （二）（二）线粒体蛋白的靶向输送线粒体蛋白的靶向输送 （三）（三）细胞核蛋白的靶向输送细胞核蛋白的靶向输送 蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生物合成的干扰和抑制Interference & Inhibition of Protein Biosynthesis第第 四四 节节蛋白质生物合成是很多天然抗生素蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是通过和某些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某阻断真核、

59、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。过程而起作用的。 抗生素抗生素(antibiotics)是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。的一类药物。一、抗生素类一、抗生素类一、抗生素类一、抗生素类抗生素抑制蛋白质生物合成的原理抗生素抑制蛋白质生物合成的原理 四四环环素素族族氯霉素氯霉素链霉素和卡那霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素嘌呤霉素放线菌酮放线菌酮通过抑制蛋白质生物合成发挥作用通过抑制蛋白质生物合成发挥作用抗生素抑制蛋白质生物合成的原理抗生素抑制蛋白质生物合成的原理 嘌呤霉素嘌呤霉素作用示意

60、图作用示意图二、其他干扰蛋白质生物合成的物质二、其他干扰蛋白质生物合成的物质 毒素毒素(toxin) 干扰素干扰素(interferon) 白喉毒素白喉毒素(diphtheria toxin)的作用机理的作用机理OOHOHCH2OADPNCNH2O白喉毒素NCNH2O+OOHOHCH2OADP延延长长因因子子- -2 2( (无无活活性性) )延延长长因因子子- -2 2( (有有活活性性) )+ 干扰素的作用机理干扰素的作用机理干扰素dsRNA诱导蛋白激酶eIF2eIF2-PATPADP( (有有活活性性) )( (无无活活性性) ) 干扰素dsRNA诱导2,5-A合成酶ApppATPAppppp25525