遗传信息的翻译

关于遗传信息的翻译第1页，共52页，2023年，2月20日，星期日学习目标掌握mRNA、tRNA和核糖体的组成、结构及功能掌握蛋白质合成的基本过程和分子机制明确参与蛋白质合成过程的蛋白质因子作用特点掌握蛋白质合成后加工的方式和特点第2页，共52页，2023年，2月20日，星期日

翻译是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三联子遗传密码翻译成氨基酸，合成蛋白质多肽链的过程，是基因表达的最终目的。第3页，共52页，2023年，2月20日，星期日第一节参与蛋白质合成的物质第4页，共52页，2023年，2月20日，星期日一、mRNA和遗传密码1.遗传密码及其破译信使RNA的发现三联子密码（密码子）起始密码子，终止密码子第5页，共52页，2023年，2月20日，星期日第6页，共52页，2023年，2月20日，星期日2.遗传密码的性质（1）遗传密码的连续性（2）遗传密码的简并性（3）遗传密码的摆动性（4）遗传密码的普遍性和特殊性（5）遗传密码的防错功能第7页，共52页，2023年，2月20日，星期日

第三个字母UCAG第8页，共52页，2023年，2月20日，星期日二、tRNA与氨基酸的转运tRNA的结构第9页，共52页，2023年，2月20日，星期日tRNA二级结构二氢尿嘧啶环TψC环额外环反密码子环氨基酸接受臂3’5’第10页，共52页，2023年，2月20日，星期日tRNA的三级结构

第11页，共52页，2023年，2月20日，星期日第12页，共52页，2023年，2月20日，星期日2.tRNA的功能3.tRNA的种类（1）起始tRNA（2）同工tRNA（3）校正tRNA第13页，共52页，2023年，2月20日，星期日三、核糖体的结构和功能核糖体的结构原核生物核糖体由约2/3的RNA和1/3的蛋白质组成；真核生物核糖体中RNA约占3/5的和蛋白质占2/5。第14页，共52页，2023年，2月20日，星期日原核生物真核生物核糖体小亚基大亚基核糖体小亚基大亚基S值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白质21种33种33种49种

原核、真核核糖体的组成

第15页，共52页，2023年，2月20日，星期日第16页，共52页，2023年，2月20日，星期日2.rRNA3.

核糖体的功能第17页，共52页，2023年，2月20日，星期日第二节蛋白质生物合成的过程

蛋白质的生物合成也称翻译，即把mRNA分子中碱基排列顺序转变为蛋白质或多肽链中的氨基酸排列顺序的过程。第18页，共52页，2023年，2月20日，星期日翻译的过程：氨基酸的活化肽链合成的起始肽链的延伸肽链合成的终止与释放第19页，共52页，2023年，2月20日，星期日1.氨基酸的活化

tRNA携带氨基酸的反应

氨基酸+tRNA氨酰-tRNA氨酰-tRNA合成酶ATPAMP+PPi第20页，共52页，2023年，2月20日，星期日

密码子AUG为编码甲硫氨酸（Met）的密码子，同时作为起始密码。

真核生物：甲硫氨酰-tRNA（Met-tRNA）

原核生物：甲酰甲硫氨酰-tRNA（fMet-tRNA）

起始tRNA第21页，共52页，2023年，2月20日，星期日2.肽链合成的起始

肽链合成的起始阶段，是指mRNA和起始tRNA分别与核糖体结合而形成起始复合物的过程。

需起始因子IF和ATP、GTP参与。第22页，共52页，2023年，2月20日，星期日蛋白体大、小亚基分离。mRNA在小亚基定位结合；SD序列：又称核糖体结合位点，是mRNA起始密码上游的一段富含嘌呤核苷酸的序列，该序列以…AGGA…为核心;（图12-2）起始tRNA在小亚基上就位；核糖体大亚基结合。原核生物70S起始复合物形成(图12-3)

第23页，共52页，2023年，2月20日，星期日第24页，共52页，2023年，2月20日，星期日第25页，共52页，2023年，2月20日，星期日第26页，共52页，2023年，2月20日，星期日3.肽链的延伸

肽链合成的延伸是根据mRNA密码序列的指导,依次添加氨基酸从N端向C端延伸肽链,直到合成终止的过程。

需要延伸因子、各种酶和GTP参与。

原核生物延伸因子：EF-TuEF-TsEF-G第27页，共52页，2023年，2月20日，星期日

肽链延伸三个步骤：

（1）进位(entrance)

（2）转肽(peptidebondformation)

（3）移位(translocation)

核糖体阅读mRNA密码子的方向是5’→3’，肽链合成从N→C端进行的。第28页，共52页，2023年，2月20日，星期日需ＥＦ－Ｔ参与。新的氨酰-tRNA进入A部位（1）（1）进位第29页，共52页，2023年，2月20日，星期日转肽反应在Ａ位上进行（2）转肽是由肽酰转移酶催化的肽键形成过程。第30页，共52页，2023年，2月20日，星期日（3）移位

延长因子EF-G有移位酶活性，可结合并水解１分子GTP，促进核糖体向mRNA的３’侧移动。第31页，共52页，2023年，2月20日，星期日移位转肽第32页，共52页，2023年，2月20日，星期日4.

肽链合成的终止和释放

当核糖体上出现mRNA的终止密码后，多肽链合成停止，肽链从肽酰－tRNA中释出，

mRNA、核糖体大、小亚基等分离，这些过程称为肽链合成终止

需要释放因子（RF）的参与

原核生物RF：RF-1、RF-2、RF-3UAAUAGUAAUGA有助于RF-1/-2的活性第33页，共52页，2023年，2月20日，星期日IF3RF1RF2RF3GTPGDP+Pi第34页，共52页，2023年，2月20日，星期日第三节翻译后的加工第35页，共52页，2023年，2月20日，星期日一、N端fMet或Met切除

甲硫氨酸（真核生物）甲硫氨酸或者氨基端的一些氨基酸残基常由氨肽酶催化而水解除去成熟的蛋白质的N-端：未加工的蛋白质的N-端：N-甲酰甲硫氨酸（原核生物）甲酰基经肽甲酰基酶水解而除去，多数情况甲硫氨酸也被氨肽酶除去第36页，共52页，2023年，2月20日，星期日二、二硫键形成

多肽链中的二硫键，是在肽链合成后，通过二个半胱氨酸的疏基氧化而形成的

二硫键的形成对于许多酶和蛋白质的活性是必需的第37页，共52页，2023年，2月20日，星期日三、化学修饰

化学修饰的类型很多，包括：磷酸化(如核糖体蛋白质)

糖基化(如各种糖蛋白)

甲基化(如组蛋白、肌肉蛋白质)

乙基化(如组蛋白)

羟基化(如胶原蛋白)

羧基化等第38页，共52页，2023年，2月20日，星期日1.折叠

在内质网（ER）腔中折叠和修饰是有关的，糖分子的连接对于正确的折叠十分必要。

BiP，一个与折叠功能有关的蛋白，属于分子伴侣Hsp70家庭的一员。有两个功能：?第39页，共52页，2023年，2月20日，星期日2.在ER中的糖基化及修整

实际中所有分泌蛋白和膜蛋白几乎都是被糖基化的蛋白。3.在高尔基体表面的进一步加工复合寡聚糖是在高尔基体中进一步修整和加上糖的残基。第40页，共52页，2023年，2月20日，星期日四、剪切

很多的前体蛋白要经过剪切后方能成为成熟的蛋白。如：胰蛋白酶原经过加工切去部分肽段才能成为有活性的胰蛋白酶；多蛋白的前体要经剪切后才能成为成熟的蛋白---逆转录病毒中的三个基因：envgagpol第41页，共52页，2023年，2月20日，星期日蛋白质内含子---内蛋白子与内含子的区别在于，它可以和外蛋白质子的基因一道表达，而不是其mRNA被切除，产生前体蛋白以后再从前体中被切除掉。第42页，共52页，2023年，2月20日，星期日

一般真核细胞中一个基因对应一个mRNA，一个mRNA对应一条多肽链，但也有少数的情况，即翻译后的多肽链经水解后产生几种不同的蛋白质或多肽。

例如：哺乳动物的鸦片样促黑皮激素原(POMC)初翻译产物为265个氨基酸。在脑下垂体前叶细胞中，POMC切割成为N-端片段和C端片段的β-促脂解素。然后N端片段又被切割成较小的N端片断和促肾上腺皮质激素(ACTH)。而在脑下垂体中叶细胞中，β-促脂解素再次被切割产生β-内啡肽；ACTH也被切割产生13肽的α-促黑激素(α-melanotropin)

翻译后加工的生物学意义第43页，共52页，2023年，2月20日，星期日鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰POMCNC信号肽较短肽链（103肽）ACTHα-促黑激素-

Endorphin

-内啡肽促肾上腺皮质激素

β-促脂解素-LPH较长肽链脑下垂体前叶细胞中第44页，共52页，2023年，2月20日，星期日第四节蛋白质的运输一、信号肽引导蛋白质到达靶部位二、翻译完成后被运输的蛋白质三、内质网合成的蛋白质四、翻译的同时也被运输的蛋白质第45页，共52页，2023年，2月20日，星期日第46页，共52页，2023年，2月20日，星期日分泌蛋白质的合成和胞吐作用内质网高尔基体泡泡泡融入质膜核糖体芽泡第47页，共52页，2023年，2月20日，星期日蛋白质定位

新合成的蛋白质只有被运送到各自特