第37,38章遗传密码-蛋白质的合成及转运12

1、 第第3737章章 遗传密码遗传密码 Chapter 35 Genetic CodeChapter 35 Genetic Code 遗传密码遗传密码(genetic code):(genetic code): DNA DNA（或（或RNARNA）中的）中的核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系称为遗传密码。关系称为遗传密码。密码子密码子(codon)(codon)：mRNAmRNA上每上每3 3个相邻的核苷酸编个相邻的核苷酸编码蛋白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷码蛋白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体酸就称为一个密码子

2、或三联体(triplet)(triplet)密码密码。第一节第一节 遗传密码的破译遗传密码的破译l19541954年年GamovGamov确认核酸分子中三个碱基决定一个氨基酸。确认核酸分子中三个碱基决定一个氨基酸。l19611961年年CrickCrick等用遗传学方法等用遗传学方法, ,通过研究通过研究T4T4噬菌体噬菌体g gIIII位位点的两个基因变异，证实三联体密码子学说是正确的，点的两个基因变异，证实三联体密码子学说是正确的，并且并且三联体密码是三联体密码是: :非重叠、连续的、无标点的非重叠、连续的、无标点的。缺失或插入核苷酸引起三联体密码的改变缺失或插入核苷酸引起三联体密码的改变

3、CAT CAT CAT CAT CAT CATCAT CAC ATC ATC ATC ATCCAT CAC AXT CAT CAT CAT CAX TXC ATX CAT CAT CAT-1-1,+1+3 1.1.19611961年美国的年美国的NirenbergNirenberg等人以等人以均聚物均聚物为模板指导为模板指导多肽的合成多肽的合成, ,寻找到了破译遗传密码的途径。利用寻找到了破译遗传密码的途径。利用多核苷酸磷酸化酶合成一条由多核苷酸磷酸化酶合成一条由相同核苷酸相同核苷酸组成的多组成的多核苷酸链，用它作模板，利用大肠杆菌体外蛋白质核苷酸链，用它作模板，利用大肠杆菌体外蛋白质合成系统

4、。合成系统。以均聚物为模板指导多肽的合以均聚物为模板指导多肽的合Poly C Poly C 为模板，产生的多肽链为为模板，产生的多肽链为Poly ProPoly ProPoly U Poly U 为模板，产生的多肽链为为模板，产生的多肽链为Poly PhePoly PhePoly A Poly A 为模板，产生的多肽链为为模板，产生的多肽链为Poly LysPoly Lys 证明三联体密码的三个著名实验证明三联体密码的三个著名实验2.2.核糖体结合技术核糖体结合技术 1964 1964年年NirenbergNirenberg等人首先合成一个已知序列的核等人首先合成一个已知序列的核苷酸三聚体，然

5、后与大肠杆菌核糖体和氨酰苷酸三聚体，然后与大肠杆菌核糖体和氨酰tRNAtRNA一一起温育。由此确定与已知核苷酸三聚体结合的起温育。由此确定与已知核苷酸三聚体结合的tRNAtRNA上连接的是那一种氨基酸。上连接的是那一种氨基酸。该实验确定了该实验确定了5050多种多种三联体密码，对于几三联体密码，对于几种密码编码同一个氨种密码编码同一个氨基酸提供了直接的、基酸提供了直接的、最好的证据最好的证据3.3.以特定的共聚物为模板指导多肽的合成以特定的共聚物为模板指导多肽的合成1964年，年， KhoranaKhorana以共聚物即含有重复序列的多聚核苷以共聚物即含有重复序列的多聚核苷酸指导多肽的合成，加

6、快了破译遗传密码的步伐。酸指导多肽的合成，加快了破译遗传密码的步伐。以多聚二核苷酸作模板可合成由以多聚二核苷酸作模板可合成由2 2个氨基酸组成个氨基酸组成 的多肽的多肽 , ,如以如以Poly UG Poly UG 为模板为模板 UGU GUG UGU UGU GUG UGU 合成产物为合成产物为Poly Lys-Val Poly Lys-Val 。以多聚三核苷酸作为模板，可得三种氨基酸组成以多聚三核苷酸作为模板，可得三种氨基酸组成 的多肽的多肽 UCG UCG UCG 。 Phe Phe Phe Ser Ser Ser Leu Leu Leu到到1966年，经过年，经过5年的努力年的努力全部

7、破译了全部破译了20种种aa的密码的密码Established the chemical structure of tRNADevised methods to synthesize RNAs with definedsequencesEstablished the in vitro system for revealing the genetic codes遗传密码字典遗传密码字典UACGUCAGUCAG第二位第二位 第一位第一位（5） 第三位第三位（3）UCAGUCAGUCAG第二节第二节 遗传密码的基本特性遗传密码的基本特性1 1、密码是、密码是无标点符号无标点符号的、且相邻密码子的、且

8、相邻密码子互不重叠互不重叠。2 2、密码的简并性：由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现、密码的简并性：由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并性（象称为简并性（ degeneracy degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子称为同义密码子(Synonymous codon)(Synonymous codon)。密码的简并性可以减少。密码的简并性可以减少有害突变有害突变 3 3、密码的摆动性（变偶性）：密码的专一性主要是由第一第、密码的摆动性（变偶性）：密码的专一性主要是由第一第二个碱基所决定，二个碱基所决定，tRNAtRNA上的反密码子与

9、上的反密码子与mRNAmRNA密码子配对时，密密码子配对时，密码子的第一、二位碱基是严格的，第三位碱基可以有一定的变码子的第一、二位碱基是严格的，第三位碱基可以有一定的变动。动。CrickCrick称这一为变偶性（称这一为变偶性（wobblewobble）. .4 4、密码的通用性和变异性、密码的通用性和变异性5 5、6464组密码子中，组密码子中，AUGAUG既是既是MetMet的密码，又是起始密码；有三的密码，又是起始密码；有三组密码不编码任何氨基酸，而是多肽链合成的终止密码子：组密码不编码任何氨基酸，而是多肽链合成的终止密码子：UAGUAG、UAAUAA、UGAUGA。6 6、密码的防错

10、系统、密码的防错系统 反密码子与密码子之间的碱基配对反密码子与密码子之间的碱基配对A UC G反密码子第一位碱基反密码子第一位碱基 密码子第三位碱基密码子第三位碱基GUCUAGIUCA 次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸（I I）常常出现在）常常出现在tRNAtRNA反密码子的反密码子的5 5位，位，I I可以与可以与U U，C C和和A A形成形成氢键氢键 。带有反密码。带有反密码子子IGCIGC的的tRNAtRNAAlaAla分子分子可以与特异编码可以与特异编码AlaAla的三个密码（的三个密码（GCGCU U，GCGCC C，GCGCA A）中的任一）中的任一个结合个结合人线粒体中变异的密码子

11、人线粒体中变异的密码子UGA 终止信号终止信号 TrpAUA Ile Met AGA Arg 终止信号终止信号AGG Arg 终止信号终止信号密码子密码子 正常情况下编码正常情况下编码 线粒体线粒体DNA编码编码l 密码子密码子UGA编码了第编码了第21种氨基酸种氨基酸硒代半胱氨酸，硒代半胱氨酸，l 密码子密码子UAG编码了第编码了第22种氨基酸种氨基酸吡咯赖氨酸。吡咯赖氨酸。关于密码的防错系统关于密码的防错系统密码的简并性由第三个碱基决定密码的简并性由第三个碱基决定 氨基酸的极性由第二个碱基决定氨基酸的极性由第二个碱基决定如：如：中间中间U U非极性、疏水、和有支链的非极性、疏水、和有支链的

12、aaaa中间中间C C非极性或不带电极性侧链非极性或不带电极性侧链aaaa中间中间A or GA or G亲水的亲水的aaaa第一个第一个A A或或C C、第二个、第二个A A或或G G、第三个任意、第三个任意可离解、可离解、亲水侧链碱性亲水侧链碱性aaaa前两位前两位AGAG、第三个任意、第三个任意酸性亲水侧链酸性亲水侧链aaaa结果：一个碱基变化后结果：一个碱基变化后相同相同aaaa或性质相似或性质相似aaaa，这，这是进化的结果是进化的结果第第3838章章 蛋白质的合成及转运蛋白质的合成及转运第一节第一节 蛋白质合成的分子基础蛋白质合成的分子基础蛋白质的生物合成（翻译）蛋白质的生物合成（

13、翻译）l以氨基酸为原料以氨基酸为原料l以以mRNAmRNA为模板为模板l以以tRNAtRNA为运载工具为运载工具l以核糖体为合成场所以核糖体为合成场所l起始、延长、终止各阶段蛋白因子参与起始、延长、终止各阶段蛋白因子参与l合成后加工成为有活性蛋白质合成后加工成为有活性蛋白质原核细胞原核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点5 3 顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子先导区先导区末端顺序末端顺序SD区区特点特点半衰期短半衰期短许多原核生物许多原核生物mRNAmRNA以多顺反子形式存在以多顺反子形式存在 AUGAUG作为起始密码；作为起始密码；AUGAUG上游上游7 71212个核苷酸处有一被称

14、为个核苷酸处有一被称为SDSD序列序列的的保守区，保守区， 16S rRNA3- 16S rRNA3- 端反向互补而使端反向互补而使mRNAmRNA与核糖体结合。与核糖体结合。AUG UAA AUG UAA AUG UAA AUG UAA AUG UAA AUG UAA 读码框架读码框架核糖体识别位点核糖体识别位点一、一、mRNAmRNA是蛋白质合成的模板是蛋白质合成的模板 mRNA(messenger RNA)mRNA(messenger RNA)是蛋白质生物合成过程中直接是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板。指令氨基酸掺入的模板。AGGAGGU真核细胞真核细胞mRNAmRNA的结

15、构特点的结构特点5 “帽子帽子”PolyA 3 顺反子顺反子m7G-5 ppp-N-3 pAAAAAAA-OH读码框架读码框架核糖体识别位点核糖体识别位点AUG UAAAUG UAA 真核生物的真核生物的18S rRNA18S rRNA与原核生物的与原核生物的16S rRNA16S rRNA在其在其33末端有很大的同源性。末端有很大的同源性。由于由于18S rRNA18S rRNA缺少缺少CCUCCCCUCC序列序列( (与与mRNAmRNA上的上的SDSD序列互补序列互补),),因此真核生物因此真核生物mRNAmRNA可能并不存在可能并不存在SDSD序列序列。大多数真核生物。大多数真核生物m

16、RNAmRNA起始密码子起始密码子AUGAUG附近附近“上下文上下文”为为CCACCCCACCAUGAUGG G。在帽子结构上形成的。在帽子结构上形成的40S40S亚基起始复合物向亚基起始复合物向33方向移动时方向移动时, ,如发如发现现AUGAUG密码子处于这样的密码子处于这样的“上下文上下文”中中, ,就不再向前移动就不再向前移动, ,而是与而是与60S60S亚基结合成亚基结合成为完整的核糖体为完整的核糖体, ,于是从于是从AUGAUG上开始合成蛋白质。上开始合成蛋白质。tRNAtRNA（transfer ribonucleic asidtransfer ribonucleic asid）

17、在蛋白质合成中起重要作用，它不）在蛋白质合成中起重要作用，它不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将活化氨但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将活化氨基酸运送到核糖体中基酸运送到核糖体中mRNAmRNA模板上。模板上。1、tRNA的结构特征的结构特征2、tRNA的功能的功能 （1）tRNA的接头的接头(adaptor)作用作用 3 -端上的氨基酸接受位点端上的氨基酸接受位点 识别氨酰识别氨酰- tRNA合成酶的位点合成酶的位点 反密码子位点反密码子位点 （2）tRNA的突变与校正基因的突变与校正基因 (回复突变，回复突变，reverse mutation

18、)二、二、t RNA转运活化的氨基酸至转运活化的氨基酸至mRNA模板上模板上核糖体（核糖体（ribosome）是由）是由rRNA（ribosomal ribonucleic acid）和多种蛋白质结合而成的一种）和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的。在这种核糖体上进行的。2、核糖体的功能核糖体的功能1、核糖体的结构和组成、核糖体的结构和组成三、核糖体是蛋白质合成的工场三、核糖体是蛋白质合成的工场核核糖糖体体的的组组成成34 protein21 protein23S RNA 5S RNA16S RNA50S

19、 subunit70S ribosome30S subunit原核生物核糖体结构示意图原核生物核糖体结构示意图30S subunit50S subunit原核生物核原核生物核糖体的组成糖体的组成16S rRNA 16S rRNA 的二级结构的二级结构多核糖体多核糖体原核细胞原核细胞70S核糖体的核糖体的A位、位、P位及位及mRNA结合部位示意图结合部位示意图30S与与mRNA结合部位结合部位结合结合肽基的部位肽基的部位肽酰基位肽酰基位点）点）结合结合AA- tRNA的部位的部位氨酰基位点）氨酰基位点）50SmRNA第二节第二节 蛋白质合成的步骤蛋白质合成的步骤氨基酸的活化与转运氨基酸的活化与转

20、运肽链合成的起始肽链合成的起始肽链的延长肽链的延长肽链合成的终止肽链合成的终止氨氨基基酸酸的的活活化化氨基酸氨基酸ATP +氨酰腺苷酸氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步第一步AMP第二步第二步E3-氨酰氨酰-tRNA一、氨基酸的活化与转运一、氨基酸的活化与转运氨酰氨酰-tRNA-tRNA合成酶特点合成酶特点专一性：专一性：1 1）对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专）对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专一的酶，只作用于一的酶，只作用于L-L-氨基酸，不作用于氨基酸，不作用于D-D-氨基酸。氨基酸。 2 2）对）对tRNA tRNA 具有极高专一性。具有极高专一性。校对作用：校对作用： 氨

21、酰氨酰-tRNA-tRNA合成酶的水解部位可以水解错误活化合成酶的水解部位可以水解错误活化的氨基酸。的氨基酸。二、肽链合成的起始二、肽链合成的起始所需的条件：所需的条件：l 游离的核糖体大小亚基游离的核糖体大小亚基l mRNA 5mRNA 5端的起始信号端的起始信号l 起始起始tRNAtRNAtRNAtRNAi imetmet （原核生物原核生物fmet-tRNAfmet-tRNAi ifmetfmet）l GTPGTPl 三种可溶性起始因子三种可溶性起始因子(IF)(IF)N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成的形成CHOCHO-HN-CH-COO-tRNA-HN-CH-COO

22、-tRNA CH CH2 2 CH CH2 2 S S COO- COO- + +H H2 2N-CH-COO-tRNAN-CH-COO-tRNA CH CH2 2 CH CH2 2 S S COO- COO-Met-tRNAiMetfMet-tRNAtfMet转甲酰酶转甲酰酶三种起始因子三种起始因子 IFIF1 1 IFIF2 2 IFIF3 3 与与IFIF2 2一起促进一起促进fmet-tRNAfmet-tRNAi ifmetfmet 与与mRNAmRNA及及30S30S小亚基结合小亚基结合 与与IFIF1 1一起促进一起促进fmet-tRNAfmet-tRNAi ifmetfmet 与

23、与mRNAmRNA及及30S30S小亚基结合小亚基结合 有有GTPGTP酶活性酶活性( (起始时消耗起始时消耗1GTP)1GTP) 特异识别特异识别fmet-tRNAfmet-tRNAi ifmetfmet 形成形成fmet-tRNAfmet-tRNAi ifmetfmet- IF- IF2 2-GTP-GTP 终止时：促使核糖体解离终止时：促使核糖体解离（真核生物起始因子（真核生物起始因子eIF有有911种）种）30S30S起始复合物形成起始复合物形成1.1.核糖体亚基的拆离核糖体亚基的拆离2.mRNA2.mRNA在小亚基上就位在小亚基上就位3.3.fmet-tRNAfmet-tRNAi i

24、fmetfmet的结合的结合 IFIF3 3 起始序列（起始序列（SD SD 序列）序列） 30S30S小亚基与小亚基与mRNAmRNA识别、识别、结合结合 IFIF1 1、IFIF3 3协助协助 fmet-tRNAfmet-tRNAi ifmetfmet -IF -IF2 2-GTP -GTP 通过其反密码与通过其反密码与mRNAmRNA上上的起始密码的起始密码AUGAUG相配对相配对SDSD序列序列( (shine-Dalgarnoshine-Dalgarno序列序列):):原核生物原核生物1.1.位于起始密码上游位于起始密码上游1010个核苷酸左右。个核苷酸左右。2.2.序列富含嘌呤序列

25、富含嘌呤( (如如AGGA /GAGGAGGA /GAGG）的一段序列。）的一段序列。3.3.能和原核生物能和原核生物16s rRNA316s rRNA3端端7 7个相应的富含个相应的富含嘧啶序列互补。嘧啶序列互补。4.4.在在IFIF3 3、IFIF1 1促进下和促进下和30S30S亚基结合。亚基结合。起始密码起始密码SD序列序列70s70s起始复合物形成起始复合物形成1.IF1.IF3 3脱落脱落2.50S2.50S大亚基结合大亚基结合3.3.GTP GDP+PiGTP GDP+Pi 4.IF4.IF2 2、IFIF1 1脱落脱落70s70s起始复合物组成起始复合物组成1. 1. 小亚基小

26、亚基2.mRNA2.mRNA3. fmet-tRNA3. fmet-tRNAi ifmetfmet 结合于核糖体的结合于核糖体的P P位位30S亚基亚基 mRNA IF3- IF1复合物复合物30S mRNA GTP- fMet tRNA- IF2- IF1复合物复合物70S起始复合物起始复合物 mRNA +30S亚基亚基-IF3IF-3IF2GTPIF3 IF2 IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S50S亚基亚基IF2+ IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始起始复合物复合物 三三. .肽链的延长（进位、成肽、移位）肽链的延长（进位、成肽、移位）所需的条件所需的条件l7

27、0S70S起始复合物起始复合物ltRNAtRNA转运氨基酸转运氨基酸l延长因子延长因子(EF(EF）l原核生物原核生物EFEFTuTu、EFEFTsTs （真核生物（真核生物EF1EF1，多亚基，多亚基， 具有具有Tu Tu 和和TsTs的功能）的功能）lGTPGTP1. 1. 进位进位 氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA根据遗传密码的指引，进根据遗传密码的指引，进入核糖体的入核糖体的A A位。位。TuTs循环循环TsTs-GDP2. 2. 转肽转肽l 肽键肽键l 位置位置l 转肽酶（大亚基上）催化形成肽键转肽酶（大亚基上）催化形成肽键l P P位：位：f-met-f-met-（肽酰）的肽酰）的

28、-COO-COO- - + + A A位：氨基酰的位：氨基酰的-NH-NH4 4+ + 形成肽键形成肽键l A A位：反应在此位上进行位：反应在此位上进行 生成的二肽在生成的二肽在A A位上。位上。l P P位：无负载位：无负载tRNAtRNA肽基转移酶（肽基转移酶（peptidyl transferasepeptidyl transferase）使一个酯键）使一个酯键变成了肽键变成了肽键。肽基转移酶的活性由核糖体大亚基的肽基转移酶的活性由核糖体大亚基的23s 23s rRNArRNA承担（肽基转移酶是一种承担（肽基转移酶是一种ribozymeribozyme）。）。嘌呤霉素嘌呤霉素对对蛋白质

29、的抑制作用就发生在肽键形成这一步。蛋白质的抑制作用就发生在肽键形成这一步。 嘌呤霉素的结构非常类似于氨酰嘌呤霉素的结构非常类似于氨酰-tRNA-tRNA的的33末端末端AMPAMP的结构。因为结构上的相似，嘌呤霉素可以进入核的结构。因为结构上的相似，嘌呤霉素可以进入核糖体的糖体的A A位。肽酰转移酶催化新生成的多肽转移至嘌呤位。肽酰转移酶催化新生成的多肽转移至嘌呤霉素的游离的氨基上。由于肽酰嘌呤霉素在霉素的游离的氨基上。由于肽酰嘌呤霉素在A A位处的位处的结合弱，很快就从核糖体上解离，因此就可终止蛋白质结合弱，很快就从核糖体上解离，因此就可终止蛋白质的合成。的合成。3. 3. 移位移位 在在A

30、 A位的二肽链连同位的二肽链连同mRNAmRNA进入进入P P位位n 移位移位因子因子n 位置位置n 方向方向l EFEFG G（真核生物（真核生物EFEF2 2）l 有有GTPGTP酶活性酶活性l 游离游离tRNAtRNA释放释放l P P位：肽位：肽- -tRNAtRNA-mRNA-mRNAl A A位：空留位：空留, ,下一个下一个AAAA进入进入 l mRNAmRNA： 从从5 3 5 3 移移动动l 1 1个带有肽链的个带有肽链的tRNAtRNA：从从A A位位 P P位位l 肽链合成：肽链合成： 从从N N端端 C C端延长端延长4.4.肽链延长过程的能量消耗肽链延长过程的能量消耗

31、l 每合成一个肽键，每合成一个肽键， 消耗消耗4 4个高能磷酸键个高能磷酸键l 活化：活化：2 2个个ATPATPl 进位：进位：1 1个个GTPGTPl 移位：移位：1 1个个GTPGTP肽链的延长四四. . 肽链合成的终止肽链合成的终止l 终止密码的辨认终止密码的辨认l 肽链从肽酰肽链从肽酰- -tRNAtRNA水水解出解出l mRNAmRNA从从核糖体中分离核糖体中分离及大小亚基的拆开及大小亚基的拆开l 蛋白质因子的参与蛋白质因子的参与 （释放因子）（释放因子）：肽链合成的肽链合成的终止终止（1 1）释放因子）释放因子RFRF1 1或或 RFRF2 2 进入核糖体进入核糖体A A位。位。

32、 （2 2）多肽链的释放）多肽链的释放（3 3）70S70S核糖体解离核糖体解离tRNARFRF五、真核生物多肽链的合成五、真核生物多肽链的合成1.1.真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂；真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂；2. 2. 起始氨基酸为起始氨基酸为MetMet，不是，不是fMetfMet；3. 3. 肽链合成的起始：肽链合成的起始：由由40S40S核糖体亚基首先识别核糖体亚基首先识别mRNAmRNA的的55端端- -帽帽 子，然后沿子，然后沿mRNAmRNA移动寻找移动寻找AUGAUG（扫描（扫描, AUG, AUG附近附近“上下文上下文”为为 CCACCAUGGCCA

33、CCAUGG），这过程要消耗），这过程要消耗ATPATP，核糖体结合位点（，核糖体结合位点（RBSRBS） 在在AUGAUG附近附近；4. 4. 起始因子起始因子(IF)(IF)有有9-119-11种，但只有种，但只有2 2种延长因子和种延长因子和1 1种终止因子种终止因子5. 5. 真核细胞种线粒体、叶绿体的核糖体大小、组成及蛋白质合真核细胞种线粒体、叶绿体的核糖体大小、组成及蛋白质合 成过程都类似于原核细胞。成过程都类似于原核细胞。真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段阶段原核原核 真核真核 功功 能能IF1IF2 eIF2 参与起始复合物的形成参与起始复

34、合物的形成IF3 eIF3、eIF4C起始起始CBP I 与与mRNA帽子结合帽子结合 eIF4A B F 参与寻找第一个参与寻找第一个AUGeIF5 协助协助eIF2 、 eIF3、eIF4C的释放的释放eIF6 协助协助60S亚基从无活性的核糖体上解离亚基从无活性的核糖体上解离EF-Tu eEF1 协助氨酰协助氨酰-tRNA进入核糖体进入核糖体延长延长EF-Ts eEF1 gg 帮助帮助EF-Tu 、 eEF1 周转周转 EF-G eEF2 移位因子移位因子RF-1终止终止 eRF 释放完整的肽链释放完整的肽链RF-2六、蛋白质生物合成抑制剂六、蛋白质生物合成抑制剂抗菌素类抗菌素类阻断剂阻

35、断剂 氯霉素氯霉素:与与50S（70S）核糖体结合）核糖体结合, 抑制肽抑制肽 酰转移酶。酰转移酶。 链霉素、新霉素、卡那霉素：链霉素、新霉素、卡那霉素：与与30S 核核 糖糖 体结合。体结合。可以广泛用作治疗细菌感染的药物。可以广泛用作治疗细菌感染的药物。 环己亚胺：环己亚胺：与与80S核糖体结合核糖体结合 可抑制真核生物蛋白质合成。可抑制真核生物蛋白质合成。2、作为蛋白质合成阻断剂的毒素、作为蛋白质合成阻断剂的毒素细菌毒素细菌毒素白喉毒素：白喉毒素：是已知的毒性最大是已知的毒性最大的毒素，只要一分子的白喉毒素就足可以使真的毒素，只要一分子的白喉毒素就足可以使真核细胞内的延伸因子核细胞内的延

36、伸因子eEF-2失活，对真核生物失活，对真核生物有剧毒的毒素，抑制有剧毒的毒素，抑制蛋白质的合成，几个微克蛋白质的合成，几个微克即可致人于即可致人于死命。死命。 第三节第三节 蛋白质的运输及翻译后修饰蛋白质的运输及翻译后修饰一、蛋白质的运输一、蛋白质的运输 在核糖体上新合成的多肽被送往细胞的在核糖体上新合成的多肽被送往细胞的各个部分，以行使各自的生物功能。各个部分，以行使各自的生物功能。 大肠杆菌新合成的多肽，一部分仍停留大肠杆菌新合成的多肽，一部分仍停留在胞浆之中，一部分则被送到质膜、外膜或在胞浆之中，一部分则被送到质膜、外膜或质膜与外膜之间的空隙。有的也可分泌到胞质膜与外膜之间的空隙。有的

37、也可分泌到胞外。外。 真核细胞中新合成的多肽被送往溶酶体、真核细胞中新合成的多肽被送往溶酶体、线粒体、叶绿体、胞核等细胞器。线粒体、叶绿体、胞核等细胞器。 所以新合成的多肽的输送是有目的地、所以新合成的多肽的输送是有目的地、定向地进行的。定向地进行的。1.1.蛋白质通过信号肽引导到目的地蛋白质通过信号肽引导到目的地信号肽信号肽(signal peptide):(signal peptide):未成熟白质中可被细胞转运未成熟白质中可被细胞转运 系统识别的特征性氨基酸序。系统识别的特征性氨基酸序。 特征：特征： l 通常在通常在N N末端。末端。l N N末端至少有一个带正电荷的氨基酸。末端至少有

38、一个带正电荷的氨基酸。l 10104040个氨基酸范围内，其中部由个氨基酸范围内，其中部由10-1510-15个疏水氨个疏水氨 基酸组成。基酸组成。l 在在C C末端有一个可被信号肽酶识别的位点。末端有一个可被信号肽酶识别的位点。 作用：作用：l 把合成的蛋白质移向粗面内质网膜。把合成的蛋白质移向粗面内质网膜。l 信号肽对靶向输送有决定作用信号肽对靶向输送有决定作用。 一些真核细胞多肽链上一些真核细胞多肽链上N-端的信号肽的结构端的信号肽的结构 识别信号肽的是一种核蛋白体识别信号肽的是一种核蛋白体, ,称为称为信号识别体信号识别体(signal (signal recognition part

39、icle, SRP)recognition particle, SRP)。 分子量分子量:396 kD:396 kD 由一分子由一分子7SL RNA(300 bp) 7SL RNA(300 bp) 6 6个不同的多肽分子个不同的多肽分子 两个功能域两个功能域(domain): (domain): 一个用以识别信号肽，一个用以识别信号肽， 一个用以干扰进入的氨酰一个用以干扰进入的氨酰-tRNA-tRNA和和 肽酰移位酶的反应，以终止多肽链肽酰移位酶的反应，以终止多肽链 的延伸作用。的延伸作用。(docking protein)2. 2. 新合成多肽的定向运输新合成多肽的定向运输Proteins

40、are synthesized in two types of location:The vast majority of proteins are synthesized by ribosomes in the cytosol.A small minority are synthesized by ribosomes within organelles (mitochondria or chloroplasts).Proteins synthesized in the cytosol can be divided into two general classes with regard to

41、 localization: q Those that are not associated with membranes; q Those that are associated with membranesProteins that are localized post-translationally are released into the cytosol after synthesis on free ribosomes. Some have signals for targeting to organelles such as the nucleus or mitochondria

42、. Proteins that are localized cotranslationally associate with the ER membrane during synthesis, so their ribosomes are membrane-bound. The proteins pass into the endoplasmic reticulum, along to the Golgi, and then through the plasma membrane, unless they have signals that cause retention at one of

43、the steps on the pathway. They may also be directed to other organelles, such as endosomes or lysosomes.Proteins that enter the ER-Golgi pathway may flow through to the plasma membrane or may be diverted to other destinations by specific signals.内质网内质网高尔基体高尔基体泡泡泡泡泡融入泡融入质膜质膜核糖体核糖体芽泡芽泡分泌蛋白质的合成分泌蛋白质的合成

44、3.3.一些线粒体和叶绿体蛋白质是翻译完成后一些线粒体和叶绿体蛋白质是翻译完成后被运输的被运输的 线粒体和叶绿体基因组只编码一小部分自身线粒体和叶绿体基因组只编码一小部分自身的蛋白质，大部分是由和基因组编码的。由细胞的蛋白质，大部分是由和基因组编码的。由细胞游离核糖体合成，在运送到这些细胞器中。这些游离核糖体合成，在运送到这些细胞器中。这些蛋白质通常在蛋白质通常在N N末端有一段多肽分别称为线粒体定末端有一段多肽分别称为线粒体定向肽和叶绿体转移肽。起到信号肽的作用。向肽和叶绿体转移肽。起到信号肽的作用。带有线粒体定向肽（导肽）的带有线粒体定向肽（导肽）的线粒体蛋白质前体跨膜运送过线粒体蛋白质前

45、体跨膜运送过程示意图程示意图定向肽定向肽二、蛋白质的翻译后修饰、加工二、蛋白质的翻译后修饰、加工1 1、肽链末端的修饰：、肽链末端的修饰： N-N-端端fMetfMet或或MetMet的切除的切除2 2、信号序列的切除、信号序列的切除3 3、二硫键的形成、二硫键的形成4 4、部分肽段的切除、部分肽段的切除5 5、个别氨基酸的修饰、个别氨基酸的修饰6 6、糖基侧链的添加、糖基侧链的添加7 7、辅基的加入、辅基的加入这些翻译后修饰、加工多数是在内质网和高尔基这些翻译后修饰、加工多数是在内质网和高尔基体中完成的。体中完成的。N N端甲酰基或端甲酰基或N N端端aaaa的除去：的除去： 原核生物原核生

46、物 fMet - (aa) n Met(aa)n （aa）n or (aa)n-m 去甲酰基酶去甲酰基酶氨肽酶氨肽酶 多数情况下，在肽链合成中，即当肽链的多数情况下，在肽链合成中，即当肽链的N N端端游离出核糖体后，立即进行去甲酰化。游离出核糖体后，立即进行去甲酰化。 真核生物真核生物N N端端MetMet常常在肽链的其他部分还未完常常在肽链的其他部分还未完全合成时全合成时, , 就已经水解下来。就已经水解下来。二硫键的形成二硫键的形成氨基酸的修饰氨基酸的修饰 乙酰化、甲基化、磷酸化、羟基化、泛酸化、糖基化等乙酰化、甲基化、磷酸化、羟基化、泛酸化、糖基化等 切去新生肽链中非功能所需的肽段切去新

47、生肽链中非功能所需的肽段： 如胰岛素原如胰岛素原胰岛素，胰蛋白酶原胰岛素，胰蛋白酶原胰蛋白酶，胰凝乳胰蛋白酶，胰凝乳 蛋白酶原蛋白酶原胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 高级结构的形成高级结构的形成 蛋白质的一级结构决定高级结构，多肽链的折叠在肽链蛋白质的一级结构决定高级结构，多肽链的折叠在肽链 合成没有结束时就已经开始合成没有结束时就已经开始 （1 1）不需要分子伴侣（）不需要分子伴侣（molecular chaperonemolecular chaperone） （2 2）需要分子伴侣）需要分子伴侣 Protein Glycosylation in the ER and Golgi Complex

48、Most plasma-membrane and secretory proteins contain one or more carbohydrate chains; indeed, the addition and subsequent processing of carbohydrates glycosylation，is the principal chemical modification to most such proteins. Some glycosylation reactions occur in the lumen of the ER; others in the lumina of the cis-, medial-, or trans-Golgi cisternae. Thus the presence of certain carbohydrate residues on proteins provide useful markers for following their movement from the ER and through the Golgi ciste