蛋白质的生物合成(翻译)

关于蛋白质的生物合成(翻译)一、蛋白质生物合成体系

三种RNAmRNA(信使RNA)rRNA(核糖体RNA)tRNA(转运RNA)（一）三种RNA在蛋白质生物合成中的作用第2页,共46页，2024年2月25日，星期天1.mRNA功能：在蛋白质生物合成中mRNA起着直接模板作用。遗传密码（密码子）：

mRNA分子上从5

至3

方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，代表某一个氨基酸的信息，也称为三联体密码(tripletcoden)。第3页,共46页，2024年2月25日，星期天遗传密码表目录第4页,共46页，2024年2月25日，星期天起始密码(initiationcoden):AUG终止密码(terminationcoden):UAAUAGUGA遗传密码有64种，记住：第5页,共46页，2024年2月25日，星期天遗传密码的特点（1）连续性(commaless)各个密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。框移突变(frameshiftmutation)第6页,共46页，2024年2月25日，星期天（2）简并性(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和蛋氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸均有2、3、4个或多至6个密码子。第7页,共46页，2024年2月25日，星期天（3）摆动性(wobble)转运氨基酸的tRNA的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。第8页,共46页，2024年2月25日，星期天密码子、反密码子配对的摆动现象AUCU第9页,共46页，2024年2月25日，星期天（4）通用性(universal)整套密码从原核生物到人类都通用，但动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体例外。密码的通用性证明各种生物进化自同一祖先。第10页,共46页，2024年2月25日，星期天（5）方向性(direction)

起始密码子位于mRNA链的5′-端，终止密码子位于3′-端，翻译时沿5′→3′方向进行，直到终止密码子为止，相应多肽链的合成从N端向C端延伸。第11页,共46页，2024年2月25日，星期天2.tRNA

功能：通过tRNA的反密码子与mRNA的

密码子结合，使tRNA携带的氨基酸准确

在mRNA上对号入座。反密码环氨基酸臂第12页,共46页，2024年2月25日，星期天IF-3IF-1IF-2GTP起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'tRNAmRNA第13页,共46页，2024年2月25日，星期天起始tRNA(tRNAMet)包括：真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet第14页,共46页，2024年2月25日，星期天3.rRNArRNA不能单独起作用，需与蛋白质结合构成核糖体。功能：核糖体是蛋白质合成的场所与“装配机”第15页,共46页，2024年2月25日，星期天

不同细胞核糖体的组成

核糖体核糖体由大、小两个亚基组成。第16页,共46页，2024年2月25日，星期天原核生物核糖体结构模式2.A位：氨基酰位，又称受位。1.P位：肽酰位，又称给位。3.E位：排出位。第17页,共46页，2024年2月25日，星期天氨基酸的活化与转运1.第一步反应氨基酸＋ATP-E氨基酰-AMP-E＋PPi

第18页,共46页，2024年2月25日，星期天2.第二步反应氨基酰-AMP-E＋

tRNA

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E第19页,共46页，2024年2月25日，星期天第二节蛋白质生物合成过程

翻译过程从阅读框架的5´-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。

起始(initiation)延长(elongation)终止(termination)翻译过程(TheProcessofProteinBiosynthesis)第20页,共46页，2024年2月25日，星期天一、原核生物翻译过程1.核糖体大小亚基分离；2.mRNA在小亚基定位结合；3.起始氨基酰-tRNA的结合；4.核糖体大亚基结合。

指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核糖体结合而形成翻译起始复合物

(translationalinitiationcomplex)。(一)起始第21页,共46页，2024年2月25日，星期天IF-3IF-11.核糖体大小亚基分离第22页,共46页，2024年2月25日，星期天AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合第23页,共46页，2024年2月25日，星期天S-D序列

在起始密码子的上游约8～13个核苷酸部位有一段富含嘌呤碱基（如-AGGAGG-）的特殊保守序列，称为SD序列，可被核糖体小亚基16SrRNA辨认互补结合。

紧接SD序列后的小核苷酸序列，可被核糖体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。第24页,共46页，2024年2月25日，星期天IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'第25页,共46页，2024年2月25日，星期天IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核糖体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'第26页,共46页，2024年2月25日，星期天IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi翻译起始阶段总结第27页,共46页，2024年2月25日，星期天原核肽链合成的延长因子

(二)延长

肽链延长包括进位、成肽、转位三步，在核糖体上连续性循环式进行，又称为核糖体循环(ribosomalcycle)，每次循环增加一个氨基酸。第28页,共46页，2024年2月25日，星期天1.进位(注册,registration)(1)fMet-tRNAfMet占据P位，A位空缺。

(2)第2个密码子相应的氨基酰-tRNA与EF-Tu-GTP结合，其反密码子识别密码子，进入A位。

(3)EF-Tu水解GTP，EF-Tu和GDP从核糖体释出，重新形成Tu-Ts二聚体。第29页,共46页，2024年2月25日，星期天TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP第30页,共46页，2024年2月25日，星期天2.成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。第31页,共46页，2024年2月25日，星期天3.转位延长因子EF-G有转位酶活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3'侧移动。第32页,共46页，2024年2月25日，星期天fMetAUG5'3'fMetTuGTP第33页,共46页，2024年2月25日，星期天进位转位成肽第34页,共46页，2024年2月25日，星期天1.当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核糖体等分离的过程。

(三)终止2.识别终止密码，RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。3.诱导改变转肽酶的酯酶活性为水解活性，使肽链从核糖体上释放。第35页,共46页，2024年2月25日，星期天UAG5'3'RFCOO-第36页,共46页，2024年2月25日，星期天与原核生物相比，真核生物肽链延长过程有不同的反应体系和延长因子。真核细胞核糖体没有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。(二)延长(三)终止

与原核生物相比，真核生物翻译终止只有一种释放因子eRF，可识别所有终止密码子。(一)起始二、真核生物翻译过程1.核糖体大小亚基分离；2.起始氨基酰-tRNA结合；3.mRNA在核糖体小亚基就位；4.核糖体大亚基结合。原核先就位，后结合；真核先结合，后就位第37页,共46页，2024年2月25日，星期天met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2

-GTP真核生物翻译起始复合物形成过程第38页,共46页，2024年2月25日，星期天(二)使蛋白质合成高速、高效进行。电镜下的多聚核糖体现象三、多聚核糖体(polysome)(一)指多个核糖体附在同一条mRNA上合成蛋白质而形成的串珠状聚合物。

第39页,共46页，2024年2月25日，星期天四、翻译后加工和输送

新生多肽链需要酶和其他蛋白质辅助，经过折叠、修饰等加工才能转变为天然构象的功能蛋白质。

(一)多肽链折叠为天然构象的功能蛋白质(1)热休克蛋白(HSP):HSP70、HSP40和GreE族(2)伴侣素(chaperonins):GroEL和GroES家族2.蛋白二硫键异构酶(PDI)3.肽-脯氨酰顺反异构酶(PPI)1.分子伴侣第40页,共46页，2024年2月25日，星期天鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰NC信号肽PMOCKRKR103肽

(？)ACTH

-LT-MSH

-MSHEndophin(二)一级结构的修饰1.肽链N端的修饰2.个别氨基酸的修饰3.多肽链的水解修饰第41页,共46页，2024年2月25日，星期天(三)高级结构的修饰

(四)蛋白质合成后的靶向输送1.指蛋白质合成后需定向输送到发挥功能的细胞靶部位的过程。

2.新生分泌蛋白的N端，可引导其自身转移到细胞靶部位的保守氨基酸序列，称信号序列(signalsequence)或信号肽(signalpeptide)

。1．亚基的聚合如血红蛋白通过非共价键将亚基聚合成寡聚体。2．辅基的连接如糖蛋白、脂蛋白、各种酶等，合成后需与辅基连接，才具有活性。3．疏水脂链的共价连接如Ras蛋白、G蛋白等需嵌入疏水双层膜脂，才具有活性。第42页,共46页，2024年2月25日，星期天五、蛋白质生物合成与医学

(一)分子病

由于基因突变导致蛋白质一级结构的改变，进而引起生物体某些结构和功能的异常，这种疾病称为分子病。分子病最典型的代表为镰刀型红细胞贫血病。(二)抗生素对蛋白质合成的影响1.抗生素类是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。第43页,共46页，2024年2