蛋白质生物合成翻译

一、mRNA1．作用：蛋白合成直接模板。依靠三联遗传密码，决定蛋白质分子中氨基酸排列顺序。2．区别：原核：多顺反子：一条mRNA指导合成多个蛋白质。真核：单顺反子：一条mRNA只指导合成一条多肽链。本文档共75页；当前第1页；编辑于星期三\17点54分3．遗传密码(geneticcodon)定义：mRNA链上每三个相邻的核苷酸编成一组，代表某种氨基酸或肽链合成的起始或终止信号。特点：（1）密码子64个：1个起始密码（AUG）

3个终止密码UAG、UAA、UGA61个密码代表20种AA（2）方向性5’3’;ORF（3）连续性密码子间连续阅读；不重叠、不间断（4）简并性一种氨基酸有多个密码子（5）摆动性密码子第三个碱基与反密码的第一个碱基不严格的配对现象。

图（6）通用(普遍)性原核到人通用,人线粒体除外本文档共75页；当前第2页；编辑于星期三\17点54分二、核蛋白体1．作用：是蛋白质的合成场所。

2．组成：小亚基：结合mRNA。

大亚基：A位：结合氨基酰-tRNAP位：结合肽酰基-tRNA

转肽酶:形成肽键

E位(原核):结合空载tRNA3、区别（原核与真核）：

4、形式:多核蛋白体（羽毛状

)图本文档共75页；当前第3页；编辑于星期三\17点54分区别原核70s真核80s小亚基rRNA

蛋白质(rps)30s40s大亚基rRNA

蛋白质(rpl)50s60s本文档共75页；当前第4页；编辑于星期三\17点54分多聚核蛋白体定义：一个mRNA分子同时有多个核蛋白体在进行蛋白质合成。即一个mRNA与多个核蛋白体形成的串珠状聚合物。形成机制：起始密码只有一个、可反复使用。

图

本文档共75页；当前第5页；编辑于星期三\17点54分三、tRNA

1．作用：搬运氨基酸，识别mRNA遗传密码。2．搬运形式：氨基酰-tRNA。氨基酰-tRNA合成酶：作用：催化生成氨基酰-tRNA。特点：（1）绝对专一性(AA)

（2）校正活性3．种类：起始tRNA：识别起始密码延伸tRNA：肽链延伸时转运氨基酸4、表示法：结合的AAtRNA的特异性起始tRNA延伸tRNA

原核生物：fmet-tRNAifmetmet-tRNAemet

真核生物：met-tRNAimetmet-tRNAemet

本文档共75页；当前第6页；编辑于星期三\17点54分四、蛋白因子（e.g原核）1.IF

IF1促fmet-tRNAfmet与小亚基结合

IF2

IF3促mRNA与小亚基结合，大、小亚基分离2.EFEFTS促AA-tRNA进入A位

EFTUEFG(转位酶活性)促核蛋白体沿mRNA移动3.RFRF1识别终止密码,诱导酯酶活性水解肽

RF2

链－tRNA的酯键，肽链脱落

RF3介导RF1.2

RR促mRNA从核蛋白体上脱落真核：eIF,eEF,eRF

本文档共75页；当前第7页；编辑于星期三\17点54分第二节蛋白质的生物合成过程

过程：起始延长终止

E.g原核生物本文档共75页；当前第8页；编辑于星期三\17点54分一、翻译的起始形成70S起始复合物：核糖体--mRNA--fmet-tRNAimet形成过程：图

1.亚基分离

2.mRNA就位

机制：a.核酸-核酸辨认结合

rRNA（小亚基）与S-D序列（mRNA）

b.核酸-蛋白辨认结合

rps-1把mRNA结合到小亚基上

3.起始AA-tRNA就位识别AUG4.大亚基结合

本文档共75页；当前第9页；编辑于星期三\17点54分S-D序列：以AGGA核心的原核mRNA

起始点上游序列。能结合小

亚基（16s-rRNA的UCCU序

列）。由Shine-Dalgarno发现，

也称RBS（核蛋白体结合位点）本文档共75页；当前第10页；编辑于星期三\17点54分二、肽链延长

1.特点:核蛋白体循环广义指翻译全过程。定义即tRNA转运氨基酸到核糖体上，以

mRNA为模板合成多肽链的过程。狭义指肽链延长过程。即每次循环都包括进位、成肽、转位3

个过程；每循环一次，肽链增加一个氨基酸残基。2.过程进位

成肽转位本文档共75页；当前第11页；编辑于星期三\17点54分

a.进位：氨基酰-tRNA进入A位。需GTP，EF-Tu。 图b.成肽：

P位氨基(肽)酰-tRNA的AA(肽)、转给A位氨基酰-tRNA并在A位生成肽链,空tRNA留P位。

rpl发挥转肽酶活性.图c.转位：

核糖体沿mRNA5′→3′方向移动一个密码子,肽酰-tRNA在P位,A位空留。需EFG、GTP。图本文档共75页；当前第12页；编辑于星期三\17点54分3.方向模板方向：5′→3′

肽链延长方向：N→C本文档共75页；当前第13页；编辑于星期三\17点54分三、肽链终止

A位出现终止密码,RF识别。释放肽链；mRNA及大.小亚基拆开。图

能量：至少耗4ATP/肽键细胞内蛋白质实际合成形式：多聚核蛋白体多聚核蛋白体：是指多个核蛋白体同时与一条

mRNA结合形成的串珠状结构。

图本文档共75页；当前第14页；编辑于星期三\17点54分四.与真核生物的区别过程相同。所需物质不同。

本文档共75页；当前第15页；编辑于星期三\17点54分区别：图原核真核合成体系:参与物质少多模板加工不需需核蛋白体70S80S起始：形成起始复合物70S80S

起始tRNAfmet-tRNAifmetmet-tRNAimet

需IF种类39－10延长：需EF种类34终止：3种RF识别1个RF识别

3个终止密码3个终止密码其他:转录和翻译同时进行不同时，分隔（羽毛状）进行

本文档共75页；当前第16页；编辑于星期三\17点54分第三节翻译后加工定义：从核蛋白体释放的无生物活性肽链，经细胞内各种修饰处理后,变成有活性成熟蛋白质的过程。即：前体成熟体方式：肽链折叠一级结构的修饰高级结构的修饰靶向输送本文档共75页；当前第17页；编辑于星期三\17点54分一.肽链折叠时间:N端出现所需物质:

蛋白的一级结构(主)

其分子伴侣热休克蛋白促蛋白自发性折叠

他

伴侣素促蛋白非自发性折叠蛋蛋白二硫键异构酶断裂.连接二硫键白肽-脯氨酰顺反异构酶转换肽-脯氨酰顺反异构体本文档共75页；当前第18页；编辑于星期三\17点54分二、一级结构的修饰末端修饰切除N-端fmet、甲酰基、一小段肽氨基酸修饰加–OH、-P、-S-S-

水解修饰水解一条肽成多个不同活性蛋白三、高级结构的修饰亚基聚合辅基连接共价连接疏水脂链

本文档共75页；当前第19页；编辑于星期三\17点54分四、靶向输送1.蛋白质合成后的去向:

保留在胞浆进入细胞核或其他亚细胞器靶向输送分泌入体液、运输到靶细胞

2.靶向输送：蛋白合成后、定向达到其执行功能的目标地的过程。3.分泌性(靶向输送)蛋白：（1）定义：通过靶向输送才能发挥生物学功能的蛋白。（透过膜性结构）（2）特点：有信号肽引导透过膜性结构蛋白前体避免细胞损伤4.信号序列:本文档共75页；当前第20页；编辑于星期三\17点54分所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，主要为N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，这一序列称为信号序列。

•信号序列(signalsequence)本文档共75页；当前第21页；编辑于星期三\17点54分信号肽：定义：未成熟分泌蛋白的中、可被细胞转运系统识别的特征性氨基酸序列。结构：碱性N端＋疏水核心区＋加工区图

作用：特异性结合.运输分泌蛋白出膜应用：研究靶向药物（3）.透过膜机制：信号假说图例(靶向输送):

分泌蛋白

线粒体蛋白

细胞核蛋白

本文档共75页；当前第22页；编辑于星期三\17点54分靶向输送蛋白信号序列或成分分泌蛋白信号肽内质网腔蛋白信号肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列)线粒体蛋白N端靶向序列（20～35氨基酸残基）核蛋白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40T抗原）过氧化体蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）溶酶体蛋白Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）靶向输送蛋白的信号序列或成分本文档共75页；当前第23页；编辑于星期三\17点54分第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制影响因素：体内（基因表达与调控讲）体外(影响合成任何因素)一、阻断剂作用：抗菌、治疗肿瘤。种类：

抗生素核蛋白体抗代谢药竞争性抑制信息传递各环节毒素信息传递各环节

生物活性物信息传递各环节本文档共75页；当前第24页；编辑于星期三\17点54分

二、分子病定义：由于基因缺陷，使RNA与蛋白质的合成异常，导致机体某些结构与功能变异引起的疾病。e.g：DNA

mRNAHb链（第6位AA）

正常：CTT→GAAGlu镰刀型贫血：CAT→GUAVal

本文档共75页；当前第25页；编辑于星期三\17点54分复制、转录、翻译的区别复制转录翻译模板DNA（双链）DNA（模板链）mRNA酶DDDPDDRP氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶底物dNTPNTPAA产物子代DNARNA肽链引物有无无特点半保留复制不对称转录核蛋白体循环半不连续复制模板方向3’5’3’5’5’3’

产物方向5’3’5’3’NC碱基配对A-T、G-CA-U、T-A、G-C密码子与反密码子本文档共75页；当前第26页；编辑于星期三\17点54分某些抗生素对蛋白质合成的影响干扰物作用原理作用点四环素族阻碍氨基酰-tRNA小亚基与小亚基结合；易（30S、40S）进入菌体，但不易透入哺乳动物细胞。链霉素抑制原核生物启动，小亚基（30S）（卡那霉素）造成误译。氯霉素抑制原核生物大亚大亚基（50S）基转肽酶活性，干扰

mRNA与核糖体的结合。红霉素抑制转肽酶活性防碍移位本文档共75页；当前第27页；编辑于星期三\17点54分某些生物活性物质对蛋白质合成的影响干扰物作用原理作用点干扰素①活化一种蛋白激酶，使eIF2eIF2磷酸化而失活，抑制翻译起始。

②激活一种核酸内切酶，使mRNA降解。（有双股

RNA存在时，才起作用。）白喉毒素抑制真核EF2的活性。EF2

嘌呤霉素竞争性抑制Tyr-tRNATyr大亚基进入A位后，使肽链过早终止。放线菌酮抑制真核生物大亚基转大亚基（60S）肽酶活性。

本文档共75页；当前第28页；编辑于星期三\17点54分mRNA5´···ACG···5´···UAC···tRNA反密码环UCGACU5´5´图13-1mRNA密码与tRNA反密码本文档共75页；当前第29页；编辑于星期三\17点54分123455'N图13-2翻译过程中的核糖体图解1.小亚基；2.mRNA；3.大亚基；4.肽酰tRNA（左）和氨基酰tRNA,小圆圈代表氨基酸残基；5.斜线阴影左为P位（peptidesite)或称D位（donorsite)，右为A位（Aminoacylsite)或（Acceptorsite)。

本文档共75页；当前第30页；编辑于星期三\17点54分多聚核蛋白体50s30s123453’5’mRNANH2合成完同时有5个本文档共75页；当前第31页；编辑于星期三\17点54分metmet-GTP-eIF2met40seIF3.eIF4cmRNAeIF2,eIF3,eIF4c,eIF5,GDP+PieIF560s图13-6真核生物的翻译起始复合物生成ATPeIF4E,4FeIF4A,4BADP+PieIF4E,4FeIF4A,4Bmet本文档共75页；当前第32页；编辑于星期三\17点54分转肽酶N-末端NH2fMet-tRNAAA-tRNA二肽PAPA本文档共75页；当前第33页；编辑于星期三\17点54分NC信号肽KRKR103肽ACTH-LT(?)-MSH-MSHEndophin图13-11POMC作为活性物质的前体最上行为POMC，K，R为相应位置上的赖氨酸、精氨酸残基本文档共75页；当前第34页；编辑于星期三\17点54分MALWMRLLPLLALLALWGPDPAAAFV------MMAAGPRTSLLLLAFALLCLPWTQVVGAF------MKFLVNVALVFMVVYISTITAAP------MKLLVVAVIACMLIGFADPASGCK---------------N—信号肽连接分泌蛋白碱性N端疏水核心区加工区人前胰岛素原牛生长激素蜂毒肽果蝇粘液蛋白信号肽的结构和几种信号肽的举例。氨基酸排列顺序用单一英文字母缩写表示，加工区内的箭头示信号肽被切除的位点。图13-12本文档共75页；当前第35页；编辑于星期三\17点54分核糖体信号肽NSRP14DPN胞浆膜内膜外信号肽酶分泌蛋白转运系统1.信号肽合成后被SRP识别;2.SRP把正在合成蛋白质的核糖体带到膜的胞浆面;3.蛋白质连同信号肽穿膜而出;4.信号肽反折回膜被信号肽酶水解SRP=信号肽识别粒子DP=对接蛋白(SRP受体)32本文档共75页；当前第36页；编辑于星期三\17点54分目录（一）分泌蛋白的靶向输送真核细胞分泌蛋白等前体合成后,信号肽引导首先进入要进入内质网。本文档共75页；当前第37页；编辑于星期三\17点54分（二）线粒体蛋白的靶向输送目录本文档共75页；当前第38页；编辑于星期三\17点54分（三）细胞核蛋白的靶向输送目录本文档共75页；当前第39页；编辑于星期三\17点54分

遗 传

密 码 表本文档共75页；当前第40页；编辑于星期三\17点54分

开放读码框架（openreadingframe，ORF）:

mRNA分子中含有密码子信息的区域;连续编码一个蛋白质.它的5´-端为起始密码子，3´-端为终止密码子。

本文档共75页；当前第41页；编辑于星期三\17点54分

本文档共75页；当前第42页；编辑于星期三\17点54分

密码子与反密码子配对的摆动现象反密码子第一位碱基IUC密码子第三位碱基A，C，UA，GC，G，U本文档共75页；当前第43页；编辑于星期三\17点54分

过程本文档共75页；当前第44页；编辑于星期三\17点54分

核蛋白体是肽链合成的场所本文档共75页；当前第45页；编辑于星期三\17点54分

小亚基：具有结合模板mRNA的功能

P位：结合肽酰－tRNA

大亚基：具有A位:结合氨基酰－tRNA E位:tRNA退出E位本文档共75页；当前第46页；编辑于星期三\17点54分

（三）tRNA和氨基酰tRNA

tRNA在翻译过程 中起接合体（adaptor） 作用，又是氨基酸的 运载体。本文档共75页；当前第47页；编辑于星期三\17点54分

AA-tRNA合成酶本文档共75页；当前第48页；编辑于星期三\17点54分

氨基酸的活化形式 氨基酰－tRNA

氨基酸的活化部位

α－羧基 连接方式 酯键 活化耗能

2个~P本文档共75页；当前第49页；编辑于星期三\17点54分

1.起始因子IF和eIF起始步骤IFeIF亚基分离IF3(IF1)eIF3mRNA就位核酸－核酸、核酸－蛋白质之间的辨认结合eIF3，eIF1，eIF4AeIF4B，CBP-1eIF4E(CBP-2)起始tRNA就位IF2，GTP（IF1）eIF2，co-eIF2-GTPeIF3，eIF4C大亚基结合各种IF脱落eIF5，eIF4D本文档共75页；当前第50页；编辑于星期三\17点54分

2.原核生物mRNA就位机制本文档共75页；当前第51页；编辑于星期三\17点54分

3.原核生物起始复合物的形成本文档共75页；当前第52页；编辑于星期三\17点54分

（一）进位

氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引， 在GTP和EF-T的协助下，进入核蛋白体 的A位。A位P位本文档共75页；当前第53页；编辑于星期三\17点54分

mRNAEF-T协助进位的机制

mRNA-AA-tRNA本文档共75页；当前第54页；编辑于星期三\17点54分

（二）成肽

转肽酶催化肽键的形成。本文档共75页；当前第55页；编辑于星期三\17点54分

肽键形成本文档共75页；当前第56页；编辑于星期三\17点54分

（三）转位

tRNA脱落的同时，核蛋白体向mRNA的

3´-端移动一个密码子的距离。由EF-G中的转位酶催化，此步骤需1个GTP。本文档共75页；当前第57页；编辑于星期三\17点54分

三、肽链的终止

1.RF与终止密码辨认结合

2.肽链与tRNA分离

3.tRNA、mRNA及RF从核蛋白体脱落本文档共75页；当前第58页；编辑于星期三\17点54分

原核生物蛋白质合成的能量计算 氨基酸活化：-2个~P ATP

延长：（

进位、移位）-2个GTP

结论：每合成一个肽键至少消耗4个~P。起始：-1个 GTP

终止： -1个GTP

耗能:4n(AA)ATP 本文档共75页；当前第59页；编辑于星期三\17点54分多肽链折叠天然功能构象蛋白质新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链N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，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。一般认为，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。细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要其他酶、蛋白辅助。本文档共75页；当