生物化学课件：蛋白质合成过程

一.氨基酸的活化场所：细胞质氨酰-tRNA氨基酸tRNA氨基酸必须由tRNA携带方可进入核糖体氨基酸与tRNA连结的酯键中储存了能量，用于以后肽键的形成氨基酸需要通过tRNA的反密码子来识别mRNA上的密码子1.活化的意义一.氨基酸的活化2.活化的酶促反应消耗2个高能磷酸键。H2N

–

C

–

C

–

OHRHOA

C

C5'HOH2N

–

C

–

C

~

ORHO5'A

C

C氨酰tRNA合成酶2Pi＋ATPAMP+PPi一.氨基酸的活化Aminoacyl

tRNA

synthetase（AARS）该酶具有高度专一性—— 既能识别特异的氨基酸 又能识别特定的tRNA氨酰tRNA合成酶2.活化的酶促反应一.氨基酸的活化2.活化的酶促反应一.氨基酸的活化氨基酸-AMP-酶+tRNA氨酰tRNA+AMP+酶氨基酸+ATP氨基酸-AMP-酶+PPi酶1.起始氨酰tRNA的形成起始密码子AUG对应的氨基酸为Met原核生物中，携带Met的tRNA有两种tRNAMetmtRNAMet

fMet-tRNAMetm

fMet-tRNAMet

fN-甲酰甲硫氨酸起始氨酰-tRNA两种tRNAMet结构有明显差异二.多肽链合成的起始转甲酰酶甲酰四氢叶酸四氢叶酸fMet-tRNA

HC

–

NH

–

C

–

C

–

tRNARHOOMet-tRNAH2N

–

C

–

C

–

tRNARHO二.多肽链合成的起始1.起始氨酰tRNA的形成2.形成70S起始复合物二.多肽链合成的起始核糖体-mRNA-起始氨酰-tRNA三元复合物IF-3 20kd 解离大小亚基 促使小亚基结合于mRNA起始部位IF-2 100kd 携带起始氨酰tRNA及GTP

结合到小亚基上IF-1 9.5kd 加强IF-2、IF-3的活性(1)核糖体的小亚基与mRNA结合约10Nt

S.DsequenceAUG仅靠AUG作为起始信号是不充分的，因为编码区内部以及非编码区也常常有AUGShine-Dalgarnoseq.RichAGG2.形成70S起始复合物二.多肽链合成的起始小亚基对起始信号的识别小亚基中的16SrRNA的3'端有一段保守序列(richCCU)与mRNA的S.Dseq(richAGG)互补配对使S.Dseq下游约10个Nt处的AUG正好落在小亚基的P位(1)核糖体的小亚基与mRNA结合2.形成70S起始复合物二.多肽链合成的起始IF3–30S–mRNA(2)起始氨酰-tRNA结合上去2.形成70S起始复合物二.多肽链合成的起始GTP-IF1IF2-30S–fMet.tRNAf-mRNA(3)大亚基结合上去GDP-70S–fMet.tRNAf-mRNA此时核糖体的P位被起始氨酰-tRNA占据，A位空着，等待能与第二个密码子匹配的氨酰-tRNA进位。

翻译时肽链的起始过程（动画）三.肽链的延伸每延伸一个aa，需要经历三步与A位处的密码子相对应的aa-tRNA进入核糖体的A位。消耗1GTPaa-tRNA+EF-Tu+GTP1）进位P位tRNA上的甲酰甲硫氨酰基（或肽酰基）转移到A位tRNA上的aa的氨基上形成肽键。由转肽酶（50S大亚基上）催化。反应不消耗能量。2）转肽三.肽链的延伸每延伸一个aa，需要经历三步核糖体在mRNA上向3'端移动一个密码子的距离，这样，原P位空载的tRNA离开了核糖体，原A位的肽酰-tRNA落在P位，而A位空了出来。EF-G（移位酶）消耗1GTP3）移位

翻译时肽链的延伸过程（动画）三.肽链的延伸每延伸一个aa，需要经历三步12122323进位肽键形成移位进位(EF-Tu\Ts)GTPGTPN-端235´3´C-端肽键形成15´3´（EF-G）延长因子的作用TuGTPTuGDPTsH2OPiTuGDPTsADP

ATPTsTuGTPEF-TuEF-Ts定

位

在

A

位运至核糖体离开核糖体Ts循环协助tRNA

进入核糖体延长因子的作用EF-GEF-GGTPEF-GGTP结合到核糖体EF-GGDPEF-GGDP离开核糖体H2OPi核糖体移位GDPGTPEF-G循环协助核糖体

移位四.肽链合成的终止与释放stopcodonUAAUAGUGA1)翻译的终止信号终止信号的强弱：UAA＞UAG＞UGAUAG易被漏读，基因常选用2或3个stopcodonRF

使肽基转移酶的活性转变为水解酶活性WhenstopcodonintoribosomeAsite，RF进入A位空载的tRNA离开核糖体

核糖体的两亚基解离，与mRNA分开肽链从tRNA上水解、释放(2)翻译终止的过程四.肽链合成的终止与释放五.多肽链合成的能量消耗原核生物中基本的能量消耗NTP高能磷酸键氨基酸的活化ATP2/aa翻译的起始GTP1肽链的延伸GTP2/轮aa添加翻译的终止不计以游离的aa为原料，起始合成1个100肽，至少需要消耗多少ATP？（注：ATP→AMP折算成2个ATP，GTP折算成ATP）例如 2×100＋1＋2×99＝399

4n-1五.多肽链合成的能量消耗●

反密码子与密码子之间配对的摆动性●

密码子的使用频率 如不使用GGG、CCC避免空载的tRNA离开核糖体过慢原核生物中，提高肽链合成速度的主要方式●

转录与翻译相偶联●一条mRNA链同时被多个核糖体翻译——

多核糖体结构多肽链合成的速度嘌呤霉素(干扰转肽)氯霉素(抑制肽酰转移酶活性)链霉素(与30S结合,引起密码错读)四环素(与小亚基结合,影响反密码子的结合)白喉毒素(与eEF2结合,抑制肽链移位)蛋白质合成的抑制剂核糖