蛋白质的生物合成

关于蛋白质的生物合成第一页，共八十八页，2022年，8月28日第二页，共八十八页，2022年，8月28日第三页，共八十八页，2022年，8月28日翻译(translation)以mRNA为直接模板，tRNA为氨基酸运载体,核糖体为装配场所，共同协调完成蛋白质生物合成的过程。也就是把mRNA的碱基排列顺序转译成多肽链中氨基酸的排列顺序。第四页，共八十八页，2022年，8月28日

主要内容

掌握三种RNA在蛋白质生物合成中的作用（第一节）熟悉各种辅助因子的作用（第二节）熟悉蛋白质的生物合成过程（第二节）第五页，共八十八页，2022年，8月28日第一节

RNA在蛋白质生物合成中的重要

功能

第六页，共八十八页，2022年，8月28日一、mRNAmRNA上四种碱基→蛋白质组成20种aa碱基与氨基酸对应关系？

3个相邻的碱基→1个aa，有43种排列→64种密码子—UAAUAUUAGUAC—破译了64种密码子第七页，共八十八页，2022年，8月28日密码子（codon)mRNA中每三个相邻的碱基决定一个AA，这三个相邻的碱基称为一个密码子或者三联体密码。第八页，共八十八页，2022年，8月28日第九页，共八十八页，2022年，8月28日第十页，共八十八页，2022年，8月28日第十一页，共八十八页，2022年，8月28日遗传密码子的主要特点连续性：密码子是不重叠、无标点的、不间断。第十二页，共八十八页，2022年，8月28日Insertionordeletion

Frameshift

Frameshiftmutation第十三页，共八十八页，2022年，8月28日2.简并性：degeneracy

几个不同密码子表示同一种氨基酸。

61种密码子→20种aa，同种aa可由2-6种密码子编码。同义密码子(synonymouscodon)

编码同一个氨基酸的一组密码子称为第十四页，共八十八页，2022年，8月28日第十五页，共八十八页，2022年，8月28日3.摆动性：密码子与反密码子配对时出现不遵从碱基配对规律的情况。第十六页，共八十八页，2022年，8月28日tRNA反密码子碱基IUG（第一位）mRNA密码子碱基

A,C,UA,GC,U

（第三位）

密码子与反密码子配对的摇摆现象第十七页，共八十八页，2022年，8月28日第十八页，共八十八页，2022年，8月28日密码的简并性有什么生物学意义第十九页，共八十八页，2022年，8月28日4.通用性:

病毒、原核细胞、真核细胞都用同一套遗传密码子表。终止密码子UAA、UAG、UGA,起始密码子AUG第二十页，共八十八页，2022年，8月28日二、tRNA和氨基酰-tRNAtRNA的结构tRNA应具备的功能氨基酸活化过程氨基酰-tRNA的表示方法第二十一页，共八十八页，2022年，8月28日第二十二页，共八十八页，2022年，8月28日第二十三页，共八十八页，2022年，8月28日tRNA须具备的功能：

（1）与氨基酸结合（3′末端）

（2）识别特异的氨基酰-tRNA合成酶（3）识别mRNA链上密码子

（4）与核糖体结合

根据tRNA在合成蛋白质中的作用，试推想tRNA须具备什么功能

第二十四页，共八十八页，2022年，8月28日D环可被氨酰tRNA酶识别TψC环可与核糖体结合活化的CCA末端可连接AA反密码环含反密码子第二十五页，共八十八页，2022年，8月28日同功受体tRNA:Isoacceptor

能够运输同一种氨基酸的多种tRNA分子称为氨基酸的同功受体tRNA第二十六页，共八十八页，2022年，8月28日氨基酸的活化和氨酰tRNA生成一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基失水缩合成为肽键，从热力学上是极端困难的。但是若将氨基酸转移到tRNA分子上，则能使氨基酸的羧基活化，就能较容易地与氨基酸失水缩合了。第二十七页，共八十八页，2022年，8月28日1.氨基酸的活化

AA+ATP+酶→[AA•AMP•酶]+ppi2.氨酰tRNA的形成

[AA•AMP•酶]+tRNA→AMP+

AA-tRNA+酶

氨酰tRNA合成酶对氨基酸、tRNA高度特异地识别；水解酯键的催化作用，发挥酶的校正活性。第二十八页，共八十八页，2022年，8月28日第二套遗传密码氨酰tRNA合成酶既能识别相应的氨基酸，又能识别与此氨基酸相对应的一个或多个tRNA分子。因此把这种氨酰tRNA合成酶与tRNA分子间的相互作用称为第二套遗传密码。副密码子

tRNA分子上决定其携带氨基酸的区域称为副密码子第二十九页，共八十八页，2022年，8月28日第三十页，共八十八页，2022年，8月28日第三十一页，共八十八页，2022年，8月28日第三十二页，共八十八页，2022年，8月28日氨基酰-tRNA的表示方法tRNAAla

；Ala-tRNA

;Ala-tRNAAla

Met-tRNAm;

fMet-tRNAf第三十三页，共八十八页，2022年，8月28日三、rRNArRNA与蛋白质结合构成核蛋白体，分为大小亚基(50S,30S)原核生物70S真核生物80S小亚基rRNA蛋白质16S-rRNA18S-rRNA21种33种大亚基rRNA蛋白质5S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA28S-rRNA5.8S-rRNA34种49种第三十四页，共八十八页，2022年，8月28日核糖体第三十五页，共八十八页，2022年，8月28日第三十六页，共八十八页，2022年，8月28日第三十七页，共八十八页，2022年，8月28日第三十八页，共八十八页，2022年，8月28日核糖体特点

小亚基可与mRNA结合

大亚基在没有小亚基存在时不能与

mRNA结合，但可与tRNA非特异结合第三十九页，共八十八页，2022年，8月28日30S50S

第四十页，共八十八页，2022年，8月28日核糖体的活性位点在50S亚基上二位点模型三位点模型第四十一页，共八十八页，2022年，8月28日A部位：氨酰基部位，接受氨酰基tRNAP部位：肽酰基部位，起始氨酰tRNA或延伸的肽基tRNA结合的部位，及

tRNA被释放的部位E部位：出口位，特异结合无负载的

tRNA及无负载的tRNA离开的位点第四十二页，共八十八页，2022年，8月28日第四十三页，共八十八页，2022年，8月28日蛋白质的合成过程，就是以mRNA为模板，在辅助因子和GTP等的作用下，核糖体从mRNA的5’端向3’端移动，不同的氨酰-tRNA

按照mRNA上密码子所决定的顺序进入核糖体，对号入座，在不断生长着的肽链上由氨基端逐个加上氨基酸的过程。第二节蛋白质的生物合成过程第四十四页，共八十八页，2022年，8月28日原料：20种L-氨基酸

3种RNA酶：氨基酰tRNA合成酶、转肽酶两种高能核苷酸：ATP、GTP金属离子：K+，Mg2+（促进肽键形成)第四十五页，共八十八页，2022年，8月28日多种蛋白质因子:

起始因子:IF(initiationfactors)

延长因子：EF(elongationfactors)

释放因子：RF/TF(releasefactors)方向:氨基端-------羧基端

第四十六页，共八十八页，2022年，8月28日第四十七页，共八十八页，2022年，8月28日mRNA是一条长链分子。因此，在进行蛋白质合成时，可同时被多个核糖体翻译。这样，在显微镜下便可见到多个核糖体排列成一串。这种结构就称为多聚核糖体（polyribosome或polysome）。第四十八页，共八十八页，2022年，8月28日翻译过程mRNA5′3′5′AUG…………3′UAA肽链延长方向NC

氨基酸活化起始阶段进入/进位过程成肽延长阶段转位终止阶段

第四十九页，共八十八页，2022年，8月28日

一、

氨基酸的活化

AA+ATP+酶[氨酰~AMP•酶]+ppi [氨酰~AMP•酶]+tRNAAMP+

氨酰~tRNA+酶

氨酰tRNA合成酶，

合成部位，水解部位-----保证准确性第五十页，共八十八页，2022年，8月28日氨酰~AMP氨酰~tRNA第五十一页，共八十八页，2022年，8月28日二、翻译的起始PA5’3’MetAUG

fMet-tRNAfMet-tRNAmfMet第五十二页，共八十八页，2022年，8月28日S-D序列（Shine-Dalgarno序列）：又称核糖体结合位点（RBS）,在翻译起始密码AUG的上游，相距8-13个核苷酸处，有一段富含嘌呤的核苷酸序列，可以与核蛋白体小亚基16S-rRNA互补配对，使核糖体与mRNA在特定位置上结合。这种结合能协助辨认起始密码子，这一段1.mRNA链上起始信号的辨认第五十三页，共八十八页，2022年，8月28日几种基因mRNA上的S-D序列第五十四页，共八十八页，2022年，8月28日Met-tRNAf+N10甲酰四氢叶酸

fMet-tRNAf+四氢叶酸Met-tRNAm只能用于延伸2.起始氨酰—tRNA的形成转甲酰酶第五十五页，共八十八页，2022年，8月28日3.起始因子(IF)

：参与蛋白质生物合成起始的可溶性蛋白质因子IF-1:无专一功能，增加IF-2,IF-3活性IF-2:使fMet-tRNAf选择性地与30S亚基结合。结合并水解GTPIF-3:具有解离活性，使亚基保持为解离态；使30S与mRNA起始部位连接第五十六页，共八十八页，2022年，8月28日

翻译的起始第五十七页，共八十八页，2022年，8月28日4.起始复合物的生成过程mRNA.IF-3.30sIF-2.GTP.fMet-tRNAfmRNA.30s.fMet-tRNAf

.IF-3.GTP.IF-1.IF-2IF-3mRNA.70s.fMet-tRNAf50SIF-1IF-2.GDPIF-1第五十八页，共八十八页，2022年，8月28日第五十九页，共八十八页，2022年，8月28日第六十页，共八十八页，2022年，8月28日三、肽链的延长翻译过程中的肽链延长,又称核糖体循环（ribosomalcycle）。分三步骤：

进入(进位） 核糖体循环 转肽（转肽酶）

移位第六十一页，共八十八页，2022年，8月28日

肽链的延伸第六十二页，共八十八页，2022年，8月28日延伸因子（EF):

参与肽链延伸的蛋白质因子EF-TU,EF-TS:

共同促使氨酰-tRNA进入核糖体的A位具有GTP酶活性EF-G:

具有GTP酶活性促使肽酰-tRNA位移至P位及空的tRNA

离开核糖体第六十三页，共八十八页，2022年，8月28日（1）进入EF-Tu.GTP.氨酰-tRNA进入A位消耗1个GTPEF-Ts功能是保护EF-Tu，并使EF-Tu.GDP再生为EF-Tu.GTP,继续参与肽链延伸EF-Tu能不能与fMet-tRNAf结合？第六十四页，共八十八页，2022年，8月28日第六十五页，共八十八页，2022年，8月28日（2）转肽（形成肽键）肽酰转移酶：转肽酶，P位点A位点形成肽键：P位点的fMet-tRNAf（或肽酰-tRNA）的羧基与A位点的AA-tRNA的氨基结合形成肽键不消耗GTP，可能来自AA~tRNA（或肽酰~tRNA）间的酯键水解第六十六页，共八十八页，2022年，8月28日（3）移位肽酰基-tRNA从核糖体的A位移到P位的过程核糖体沿mRNA的5’----3’方向移动与移位过程相偶联（每次移动距离是1个密码子）移位酶，EF-G（G因子）消耗1个GTP第六十七页，共八十八页，2022年，8月28日3’PA5’fMetAUG23’PA5’MetAUG2进入ffMetfMet第六十八页，共八十八页，2022年，8月28日转肽移位f3’PA5’metAUG23PA3’5’AUG2fMetfMet第六十九页，共八十八页，2022年，8月28日PA3’5’AUGMet23PA3’5’AUGMet234

进位转肽fffMetfMet第七十页，共八十八页，2022年，8月28日PA3’5’AUGMet234PA3’5’AUGMet234fffMetfMet第七十一页，共八十八页，2022年，8月28日第七十二页，共八十八页，2022年，8月28日释放因子(RF)：终止肽链合成并将其从核糖体上释放出来的一类蛋白质因子终止密码子：UAA、UAG、UGARF-1:UAA,UAGRF-2:UAA,UGARF-3:本身无识别密码子性质，但可增强RF-1，RF-2的活性。四、肽链合成的终止第七十三页，共八十八页，2022年，8月28日（1）终止密码子（UAA、UAG、UGA）出现在核糖体A位时，释放因子（RF）就与之结合，（2）肽基转移酶变为水解酶，使新生的肽链与tRNA分离，并从核糖体上脱落下来，（3）mRNA释出，大小亚基分离（GTP)第七十四页，共八十八页，2022年，8月28日肽链合成的终止第七十五页，共八十八页，2022年，8月28日PA3’5’AUGfMet234nUGARF第七十六页，共八十八页，2022年，8月28日PA3’5’AUGMet234nUGA第七十七页，共八十八页，2022年，8月28日PA3’5’AUGMet234nUGAH2NCOOH第七十八页，共八十八页，2022年，8月28日PA3’5’AUGUGA第七十九页，共八十八页，2022年，8月28日肽链合成的全过程第八十页，共八十八页，2022年，8月28日耗能氨基酸活化1ATP(两个高能键）起始1GTP延长2GTP终止1GTP第八十一页，共八十八页，2022年，8月28日思考题：合成100个氨基酸需要消耗多少个高能磷酸键？1)100个氨基酸活化成AA-tRNA消耗数：100X2=200（ATP----AMP）2）起始的fMet-tRNA进入A位点及起始复合物形成消耗GTP数：1GTP3）99个AA-tRNA进入A位点消耗GTP数：

99X1=99GTP第八十二页，共八十八页，2022年，8月28日4）肽键形成不消耗GTP5）99个氨基酸移位消耗消耗GTP数：

99X1=99GTP6）肽链释放消耗GTP数：1GTP总数：200+1+99+99+1=400第八十三页，共八十八页，2022年，8月28日第八十四页，共八十八页，2022年，8月28日考试试卷

一、名词解释（每题2分，共20分）1、蛋白质等电点2、电子传递链3、酶活性中心二、填空题（每空1分，共20分）1、大肠杆菌蛋白质合成过程的起始密码子为

，对应翻译的氨基酸为

，肽链的延伸过程可以分为

、

和

三步。2、tRNA二级结构呈