蛋白质的生物合成（生物化学课件）

第十一章蛋白质的生物合成碱基（核苷酸残基）排列顺序氨基酸残基排列顺序翻译mRNA蛋白质一.mRNA与遗传密码1.三联体密码2.密码子阅读方向5’→3’5’3’ACUAUGCAAUCGCAG……UAAUGC1st2nd3rd5’→3’5’末端核苷酸中间核苷酸（2nd）3’末端核苷酸（1st）UC（3rd）UUU苯丙氨酸UCUUUUUC苯丙氨酸UCCCUUA亮氨酸UCAAUUG亮氨酸UCGGCUU亮氨酸CCUUCCUC亮氨酸CCCCACUAUGCAAUCGCAG……UAAUGC1st2nd3rd5’→3’5’3’密码子阅读方向5’→3’3.遗传密码的特点（1）编码性①起始密码子：AUG②终止密码子：UAA、UAG、UGA起始密码子甲硫氨酸AUG（2）简并性：①定义：几种密码子决定一种氨基酸②如：密码子的特异性是由前2个核苷酸决定的，第3个核苷酸不太重要。UUUUUC苯丙氨酸UCUUCCUCAUCG丝氨酸编码氨基酸：在遗传密码表中有相应密码子编码的氨基酸，即20种基本氨基酸。某些原核生物真核生物的线粒体、叶绿体（3）通用性①所有的生物都使用同一套遗传密码。②少数密码子例外：UGA：色氨酸AUA：甲硫氨酸AGG：终止密码子（4）连续性（无标点、无重叠）①连续性：编码序列中的三联密码子一个接一个连续不断地排列。②阅读框：起始密码子与终止密码子之间的序列是蛋白质分子的编码序列，也称“阅读框”5’3’ACUAUGCAAUCGCAG……UAAUGC③“移码突变”（框移突变）在mRNA分子的编码序列中插入或缺失一个（非3的整数倍个）核苷酸，都会导致该处下游的三联体密码发生改变，从而使翻译出的多肽链的氨基酸序列跟原来的序列完全不同。这种突变称为移码突变。ACUAUGCAAUCGCAG……UAAUGC5’3’①mRNA密码子的第3位碱基和tRNA的反密码子的第1位碱基不严格遵守碱基互补配对规则，这称为密码配对的摆动性。（5）摆动性（图11-1）5’3’IGC5’3’CCG321123（5）摆动性①mRNA密码子的第3位碱基和tRNA的反密码子的第1位碱基不严格遵守碱基互补配对规则，这称为密码配对的摆动性。（5）摆动性3’5’mRNA密码子的第3位碱基tRNA密码子的第1位碱基不严格遵守碱基互补配对规则表11-3密码子识别的摆动现象②意义：一种tRNA的反密码子可以与编码同一种氨基酸的多种密码子结合。AUCAUU异亮②意义：一种tRNA的反密码子可以与编码同一种氨基酸的多种密码子结合。AUCAUU异亮氨基酸臂反密码子二.tRNA氨基酸臂反密码子三.rRNA与核糖体（核蛋白体）1.与多种蛋白质组成核蛋白体rRNA与多种蛋白质组成核蛋白体蛋白质31种蛋白质21种原核生物核蛋白体70S大亚基50S小亚基30S23S5SrRNA16SrRNArRNA与多种蛋白质组成核蛋白体蛋白质49种蛋白质33种真核生物核蛋白体80S大亚基60S小亚基40S18SrRNA5.8S5SrRNA28S2.核糖体（核蛋白体）的结构：30S50S60S2.核糖体（核蛋白体）的结构：（1）小亚基的结构（2）大亚基的结构mRNA贯穿其中转肽酶活性区转肽酶：成肽酶P位（肽酰基部位）：肽酰-tRNA结合部位

A位（氨酰基部位）：氨酰-tRNA结合部位P位A位转肽酶活性部位5’3’P位（肽酰基部位）：肽酰-tRNA结合部位

A位（氨酰基部位）：氨酰-tRNA结合部位P位A位5’3’转肽酶活性部位图11-33’5’第二节生物蛋白质合成的过程一.氨基酸的活化形成“氨基酰-tRNA”氨基酸反密码子3’5’氨基酸臂反密码子氨基酸臂反密码子3’5’形成“氨基酰-tRNA”氨基酸+tRNAaa3’5’+3’5’aa氨基酰-tRNAATPAMP+PPiATPAMP+PPi氨基酰-tRNA合成酶酶氨基酰-tRNA合成酶1.已发现20种，对应20种编码氨基酸。2.具有较高的专一性，每种酶只催化一种氨基酸与其相应的2～6种tRNA分子结合。精氨酸+3’5’GCA3’5’GCG3’5’GCU3’5’GCC3’5’UCU3’5’UCU6个反密码子对应其相应的6个密码子精氨酸+3’5’GCA3’5’GCG3’5’GCU3’5’GCC3’5’UCU3’5’UCU精氨酰-tRNA合成酶3’5’GCA精氨酸3’5’GCG精氨酸或3’5’GCU精氨酸或3’5’GCC精氨酸或3’5’UCU精氨酸或3’5’UCU精氨酸或只催化精氨酸与其相应的tRNA分子结合－CGU－－CGC－－CGA－－CGG－－AGA－－AGG－6个反密码子对应其相应的6个密码子6个密码子均编码精氨酸3’5’GCA精氨酸3’5’GCG精氨酸或3’5’GCU精氨酸或3’5’GCC精氨酸或3’5’UCU精氨酸或3’5’UCU精氨酸或－CGU－－CGC－－CGA－－CGG－－AGA－－AGG－3’5’GCA精氨酸3’5’GCG精氨酸或3’5’GCU精氨酸或3’5’GCC精氨酸或3’5’UCU精氨酸或3’5’UCU精氨酸或6个反密码子对应其相应的6个密码子6个密码子均编码精氨酸－－－－－－－－－5’3’mRNA氨基酰-tRNA合成酶：保证密码子与其对应氨基酸精确匹配－CGU－－CGC－－CGA－－CGG－－AGA－－AGG－3’5’GCA精氨酸3’5’GCG精氨酸或3’5’GCU精氨酸或3’5’GCC精氨酸或3’5’UCU精氨酸或3’5’UCU精氨酸或6个反密码子对应其相应的6个密码子－－－－－－－－－5’3’mRNA氨基酰-tRNA合成酶：保证（反）密码子与其对应氨基酸精确匹配氨基酰-tRNA合成酶1.已发现20种，对应20种编码氨基酸。2.具有较高的专一性，每种酶只催化一种氨基酸与其相应的2～6种tRNA分子结合。3.每活化一个氨基酸（形成一个氨基酰-tRNA）分子，消耗2个高能磷酸键。氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATPAMP+PPi氨基酰-tRNA合成酶二.大肠杆菌中肽链合成的起始1.起始密码子：AUG…AGGA…AUGUAAAUG5’3’终止密码子在起始密码子的上游8～13b处，有一段S-D序列（由4～6b组成的富含嘌呤的序列）核蛋白体小亚基通过16S-rRNA的一个片断与S-D序列互补结合，从而启动翻译。图11-4核蛋白体小亚基通过16S-rRNA的一个片断与S-D序列互补结合，从而启动翻译。…AGGA…AUGUAAAUG5’3’终止密码子图11-45’3’……………AGGA……AUG………………阅读框AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合2.起始复合物的形成原核生物的起始密码子AUG：编码“甲酰甲硫氨酸（fMet）”（1）合成起始氨酰-tRNAfMetUACfMet-tRNA（2）（3）形成70S起始复合物70SP位A位图11-3①

+IF-3，IF-1IF-3IF-1②IF-3IF-1通过mRNA的S-D序列与核蛋白体的16S-rRNA互补结合IF-3IF-15’3’AUG5’3’AUG③fMet-tRNA+IF-2，GTP-IF-2·GTPfMetUACfMetUAC④-IF-2·GTPfMetUACIF-3IF-15’3’AUG④-IF-2·GTPfMetUACIF-3IF-15’3’AUG④fMetUACIF-3IF-15’3’AUGIF-2，GDP+Pi④IF-3IF-15’3’AUGIF-2，GDP+PifMetUAC70S起始复合物70S起始复合物：（1）P位：fMet-tRNA（2）A位：空5’3’AUGfMetUAC三.肽链的延伸（1）进位（新的氨基酰-tRNA进入A位）（2）成肽（形成新的肽键）受位（3）脱落（P位的空载tRNA脱落）（4）移位（核糖体沿mRNA5’→3’方向前进一个密码子）多肽链合成方向：N→C端（1）进位新的氨基酰-tRNA进入A位需延长因子EF-Tu，GTP→GDP+PifM5’3’AUGaa（2）成肽：形成新的肽键fM5’3’AUGaa（2）成肽：形成新的肽键5’3’AUGaaαC-CHR1H2NOαC-OHCHR2NOHfMet的CO-aa2的-NH2N端fM肽链合成方向：N→C端fM5’3’AUGaaNCNC肽链合成方向：N→C端fM5’3’AUGaaNCNCaafMetN端（2）成肽：形成新的肽键5’3’AUGaaN端fM（3）脱落5’3’AUGaaN端P位的空载tRNA脱落fM（4）移位fM5’3’AUGaaN端核糖体沿mRNA5’→3’方向前进一个密码子需延长因子EF-G，GTP→GDP+Pi（4）移位fM5’3’AUGaaN端核糖体沿mRNA5’→3’方向前进一个密码子需延长因子EF-G，GTP→GDP+Pi四.肽链合成的终止和释放5’3’UAAaafMetaaaaaaaaaaaa释放因子与终止密码子结合，使转肽酶转变为水解酶。5’3’UAAaafMetaaaaaaaaaaaa-OHN端肽链合成方向：N→C端5’3’UAA四.肽链合成的终止和释放P位的空载tRNA脱落5’3’UAA四.肽链合成的终止和释放释放因子脱落5’3’UAA四.肽链合成的终止和释放核蛋白体离开mRNA5’3’UAA四.肽链合成的终止和释放核蛋白体又可去参与新的多肽链的合成。翻译全过程又称为广义的核蛋白体循环。肽链合成方向：N→C端fM5’3’AUGaaNCNC肽链合成方向：N→C端fM5’3’AUGaaNCNCaafMetN端5’3’UAAaafMetaaaaaaaaaaaa-OHN端肽链合成方向：N→C端C端中国医科大学课件：

原核生物核蛋白体的结构IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合IF-3IF-1IF-2GTPAUG5'3'3.起始氨基酰tRNA与小亚基结合IF-3IF-1IF-2GTPGDPPiAUG5'3'4.核蛋白体大亚基结合（一）进位指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。

（二）成肽是由转肽酶（transpeptidase）催化的肽键形成过程。

fMetAUG5'3'fMetTuGTP