新编蛋白质的生物合成

一、概述基因遗传信息在转录过程中从DNA转移到mRNA，再由mRNA将这种遗传信息表示为蛋白质中氨基酸次序过程叫做翻译。合成体系：20种氨基酸,mRNA、tRNA、核蛋白体、酶和因子,以及无机离子、ATP、GTP合成方向：N→C端。新编蛋白质的生物合成第1页二、参加蛋白质合成三类RNA及核糖体1.rRNA

与蛋白质一起组成核糖体——蛋白质合成“工厂”核糖体结构组成核糖体基本功效结合mRNA，在mRNA上选择适当区域开始翻译密码子（mRNA）和反密码子（tRNA）正确配对肽键形成

存在核糖体可游离存在，真核中，也可同内质网结合，形成粗糙内质网。原核中，与mRNA形成串状——多核糖体新编蛋白质的生物合成第2页新编蛋白质的生物合成第3页原核生物核糖体组成真核生物核糖体组成新编蛋白质的生物合成第4页2.tRNA

结合氨基酸：一个氨基酸有几个tRNA携带，结合需要ATP供能,氨基酸结合在tRNA3‘-CCA位置。反密码子：每种tRNA反密码子，决定了所带氨基酸能准确在mRNA上对号入座。反密码子与mRNA第三个核苷酸配对时，不严格遵从碱基配对标准

新编蛋白质的生物合成第5页3.mRNA

携带着DNA遗传信息，是多肽链合成模板在原核细胞内，存在时间短，在转录同时翻译在真核细胞内，较稳定蛋白质合成时，mRNA结合于核糖体小亚基上，大亚基结合带氨基酸tRNA，tRNA反密码子与mRNA密码子配对，ATP供能，合成蛋白质。新编蛋白质的生物合成第6页三、遗传密码子为一个氨基酸编码进入蛋白质多肽链特定线性位置三个核苷酸单位称为密码子（Coden）或三联体密码。密码子发觉

统计学方法人工合成仅由一个核苷酸组成多聚核苷酸，推测由哪一个氨基酸合成多肽核糖体结合试验1965年，Nirenberg用polyu加入C14标识20种aa,仅有苯丙氨酸寡肽,UUU=苯丙氨酸,用此法破译了全部密码，编出遗传密码表。新编蛋白质的生物合成第7页遗传密码新编蛋白质的生物合成第8页遗传密码子特点无标点、不重合

密码子是不重合，每个三联体中三个核苷酸只编码一个氨基酸，核苷酸不重合使用噬菌体x174中一些基因之间有重合现象简并(degeneracy)几个密码子对应于相同一个氨基酸。这些密码子为同义密码子通用性绝大多数密码子对各种生物都适用，一些线粒体中遗传密码有例外终止信号UAG、UAA、UGA起始信号AUG（真核中起始为Met、原核中起始为fMet,翻译中间为Met）和氨酸密码子(GUG)(极少出现）新编蛋白质的生物合成第9页四、蛋白质生物合成过程以mRNA为模板，氨基酸经活化取得氨酰tRNA为原料，GTP、ATP供能，在核糖体中完成。1.氨基酸活化tRNA在氨基酰-tRNA合成酶帮助下，能够识别对应氨基酸，并经过tRNA氨基酸臂3'-OH与氨基酸羧基形成活化酯－氨基酰-tRNA。氨基酰-tRNA形成是一个两步反应过程：第一步是氨基酸与ATP作用,形成氨基酰腺嘌呤核苷酸；第二步是氨基酰基转移到tRNA3'-OH端上,形成氨基酰-tRNA。新编蛋白质的生物合成第10页氨基酸活化图示新编蛋白质的生物合成第11页氨基酸活化总反应式是：

氨基酰-tRNA合成酶氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨基酰-tRNA+AMP+PPi每一个氨基酸最少有一个对应氨基酰-tRNA合成酶。它既催化氨基酸与ATP作用,也催化氨基酰基转移到tRNA。氨基酰-tRNA合成酶含有高度专一性。每一个氨基酰-tRNA合成酶只能识别一个对应tRNA。tRNA分子能接收对应氨基酸,决定于它特有碱基次序,而这种碱基次序能够被氨基酰-tRNA合成酶所识别。新编蛋白质的生物合成第12页氨基酸活化新编蛋白质的生物合成第13页2.在核糖体上合成肽链氨基酰-tRNA经过反密码臂上三联体反密码子识别mRNA上对应遗传密码，并将所携带氨基酸按mRNA遗传密码次序安置在特定位置，最终在核糖体中合成肽链。肽链合成过程（以原核为例）起始延伸终止与释放新编蛋白质的生物合成第14页肽链合成起始起始密码识别首先识别出mRNA链上起始点（AUG），核糖体小亚基上16SrRNA和mRNASD序列（位于起始位点上游4－13个核苷酸）结合N－甲酰甲硫氨酸－tRNA活化形成起始复合物形成（图示）新编蛋白质的生物合成第15页肽链延长进位

（氨酰tRNA进入A位点）参加因子：延长因子EFTu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA肽链形成肽酰基从P位点转移到A位点，形成新肽链移位（translocase）在移位因子（移位酶）EF－G作用下，核糖体沿mRNA（5’-3’）作相对移动，使原来在A位点肽酰－tRNA回到P位点新编蛋白质的生物合成第16页核糖体移动方向P位点A位点新编蛋白质的生物合成第17页进位核糖体移位肽链形成新编蛋白质的生物合成第18页延长过程中肽链生成肽基转移酶新编蛋白质的生物合成第19页肽链延伸过程新编蛋白质的生物合成第20页肽链合成终止与释放识别mRNA终止密码子，水解所合成肽链与tRNA间酯键，释放肽链R1识别UAA、UAGR2识别UAA、UGAR3影响肽链释放速度RR帮助P位点tRNA残基脱落，而后核糖体脱落新编蛋白质的生物合成第21页多核糖体在细胞内一条mRNA链上结合着多个核糖体，甚至可多到几百个。蛋白质开始合成时，第一个核糖体在mRNA起始部位结合，引入第一个蛋氨酸，然后核糖体向mRNA3’端移动一定距离后，第二个核糖体又在mRNA起始部位结合，现向前移动一定距离后，在起始部位又结合第三个核糖体，依次下去，直至终止。每个核糖体都独立完成一条多肽链合成，所以这种多核糖体能够在一条mRNA链上同时合成多条相同多肽链，这就大大提升了翻译效率

新编蛋白质的生物合成第22页五、真核细胞蛋白质合成特点核糖体为80S，由60S大亚基和40S小亚基组成起始密码AUG起始tRNA为Met－tRNA起始复合物结合在mRNA5’端AUG上游帽子结构，真核mRNA无富含嘌呤SD序列（除一些病毒mRNA外）已发觉真核起始因子有近9种（eukaryoteInitiationfactor,eIF）eIF4A.eIF4E.P220复合物称为帽子结构结合蛋白复合物（CBPC）肽链终止因子（EF1αEF1βγ）及释放因子（RF）线粒体、叶绿体内蛋白质合成同于原核细胞新编蛋白质的生物合成第23页新编蛋白质的生物合成第24页蛋白质合成过程小结肽链合成方向NC（同位素证实）以mRNA5’-3’方向阅读遗传密码该合成过程是一个耗能过程

肽链起始需要5ATP，延长时只需4ATP，合成一个n肽所需能量4×n＋1ATP，原核生物中，肽链终止不需GTP，则合成n肽所需能量3×n＋1新编蛋白质的生物合成第25页六、肽链合成后“加工处理”N端改造

fMet切除信号肽（能透膜，进行蛋白质锚定）切除氨基酸修饰/改造

肽链内或肽链间二硫键形成、乙酰化、甲基化氨基酸残基修饰（Pro-OH/Cys-OH）4.糖基化

（Asp、Ser、Thr、Asn）5.一些多肽要经特殊酶切一段肽链后才有生物活性(如：胰岛素)6.高级结构形成在分子伴侣帮助下形成正确结构7.锚定（定位）新编蛋白质的生物合成第26页七、蛋白质生物合成调整转录水平调整转录后水平调整翻译水平调整蛋白质合成抑制剂：抗生素类阻断剂a.链霉素、卡那霉素、新霉素等，主要抑制革兰氏阴性细菌蛋白质合成三个阶段：①50S起始复合物形成，使氨基酰tRNA从复合物中脱落；②在肽链延伸阶段，使氨基酰tRNA与mRNA错配；③在终止阶段，妨碍终止因了与核蛋白体结合，使已合成多肽链无法释放，而且还抑制70S核糖体介离。

新编蛋白质的生物合成第27页b.四环素和土霉素c.氯霉素d.白喉霉素（diphtheriatoxin）

由白喉杆菌所产生白喉霉素是真核细胞蛋白质合成抑制剂。它对真核生物延长因子-2（EF