从mrna到蛋白质专题知识

从mrna到蛋白质专题知识从mrna到蛋白质专题知识第1页翻译(translation):即蛋白质生物合成，是将核酸中由4种核苷酸序列编码遗传信息，经过遗传密码破译方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸排列次序。从mrna到蛋白质专题知识第2页蛋白质合成场所是蛋白质合成模板是模板与氨基酸之间接合体是蛋白质合成原料是核糖体mRNAtRNA20种氨基酸从mrna到蛋白质专题知识第3页主要内容第一节蛋白质生物合成体系第二节蛋白质生物合成过程第三节蛋白质合成后加工和运转机制从mrna到蛋白质专题知识第4页第一节蛋白质合成体系1.遗传密码——三联子2.tRNA3.核糖体从mrna到蛋白质专题知识第5页1.遗传密码——三联子（一）定义mRNA分子上从5

至3

方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成起始、终止信号，称为三联体密码(tripletcoden)。起始密码(initiationcoden):AUG终止密码(terminationcoden):

UAA，UAG，UGA

从mrna到蛋白质专题知识第6页遗传密码表从mrna到蛋白质专题知识第7页（二）遗传密码性质1）简并性2）普遍性与特殊性3）连续性4）摆动性从mrna到蛋白质专题知识第8页1）简并性

由一个以上密码子编码同一个氨基酸现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸密码子称为同义密码子（synonymouscodon）。从mrna到蛋白质专题知识第9页降低了变异对生物影响从mrna到蛋白质专题知识第10页2）普遍性与特殊性蛋白质生物合成整套密码，从原核生物到人类都通用。已发觉少数例外，如动物细胞线粒体、植物细胞叶绿体。从mrna到蛋白质专题知识第11页生物密码子线粒体DNA编码氨基酸核DNA编码氨基酸全部UGA色氨酸终止子酵母CUA苏氨酸亮氨酸果蝇AGA丝氨酸精氨酸哺乳类AGA/G终止子精氨酸哺乳类AUA甲硫氨酸异亮氨酸线粒体与核DNA密码子使用情况比较从mrna到蛋白质专题知识第12页编码蛋白质氨基酸序列各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。3）连续性从mrna到蛋白质专题知识第13页基因损伤引发mRNA阅读框架内碱基发生插入或缺失，可能造成框移突变(frameshiftmutation)。从mrna到蛋白质专题知识第14页从mRNA5

端起始密码子AUG到3

端终止密码子之间核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)。

从mrna到蛋白质专题知识第15页转运氨基酸tRNA上反密码子需要经过碱基互补与mRNA上遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子配对中，前两对严格恪守碱基配对标准，第三对碱基有一定自由度，能够“摆动”，这种现象称为密码子摆动性。4）摆动性从mrna到蛋白质专题知识第16页U摆动配对从mrna到蛋白质专题知识第17页从mrna到蛋白质专题知识第18页密码子、反密码子配正确摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG从mrna到蛋白质专题知识第19页3´OHACCAC-GU-AC-GUG5´PCGC-GG-CCGCGGCCGUCAmCCφTUAGmCCGCGAAGDDGmGDDDAACmDAGAGCGAUGCAUAφCUGUAAATψ环CCA末端DHU环反密码子反密码子环酵母tRNA一级结构与二级结构2、tRNA二级结构：

“三叶草形”氨基酸臂从mrna到蛋白质专题知识第20页与密码子配对连接氨基酸三级结构：倒“L形”从mrna到蛋白质专题知识第21页3.核糖体

核糖体是蛋白质合成部位，不一样细胞核糖体组成：

原核生物真核生物核糖体小亚基大亚基核糖体小亚基大亚基S值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白质21种34种33种50种从mrna到蛋白质专题知识第22页

在单个核糖体上，可化分多个功效活性中心，在蛋白质合成过程中各有专一识别作用和功效。

●mRNA结合部位——小亚基●结合或接收AA-tRNA部位（A位）——大亚基●结合或接收肽基tRNA部位——大亚基●肽基转移部位（P位）——大亚基●形成肽键部位（转肽酶中心）——大亚基从mrna到蛋白质专题知识第23页原核生物翻译过程中核糖体结构模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)从mrna到蛋白质专题知识第24页第二节蛋白质生物合成过程从mrna到蛋白质专题知识第25页蛋白质生物合成过程氨基酸活化肽链起始、伸长、终止新合成多肽链折叠和加工从mrna到蛋白质专题知识第26页

氨基酸活化必需组分：

20种氨基酸

20种或更多tRNA20种氨酰-tRNA合成酶

ATP,Mg2+从mrna到蛋白质专题知识第27页（1）氨基酰-tRNA合成酶氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶

氨基酸活化从mrna到蛋白质专题知识第28页氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰-tRNA合成酶含有校正活性(proofreadingactivity)。氨基酰-tRNA表示方法：Ser-tRNASerMet-tRNAMet

从mrna到蛋白质专题知识第29页原核生物中，起始氨基酸是：起始AA-tRNA是：真核生物中，起始氨基酸是：起始AA-tRNA是：甲酰甲硫氨酸fMet-tRNAfMet甲硫氨酸Met-tRNAMet（2）起始肽链合成氨基酰-tRNA从mrna到蛋白质专题知识第30页第一步反应氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E

＋AMP＋PPi

从mrna到蛋白质专题知识第31页第二步反应氨基酰-AMP-E＋

tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E从mrna到蛋白质专题知识第32页

tRNA与酶结合模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP从mrna到蛋白质专题知识第33页指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物。肽链起始、伸长、终止1）肽链起始从mrna到蛋白质专题知识第34页肽链起始必需组分：

mRNAN-甲酰甲硫氨酸-tRNAmRNA上起始密码子（AUG）核糖体大、小亚基

GTP,Mg2+

起始因子（IF-1,IF-2,IF-3等）

从mrna到蛋白质专题知识第35页IF-3IF-1翻译起始(原核生物)为例又可被分成4步：（P122）

（1）核蛋白体大小亚基分离从mrna到蛋白质专题知识第36页（2）30S小亚基经过SD序列与mRNA模板相结合AUG5'3'IF-3IF-1从mrna到蛋白质专题知识第37页S-D序列：mRNA起始密码前一段富含嘌呤核苷酸序列,可与核糖体小亚基16S-rRNA上富含嘧啶序列相结合。

从mrna到蛋白质专题知识第38页IF-3IF-1IF-2GTP（3）在IF-2和GTP帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基P位，tRNA上反密码子与mRNA上起始密码子配对。AUG5'3'从mrna到蛋白质专题知识第39页IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi（4）GTP水解，释放翻译起始因子，带有tRNA、mRNA和3个翻译起始因子小亚基复合物与50S大亚基结合。AUG5'3'从mrna到蛋白质专题知识第40页IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi从mrna到蛋白质专题知识第41页真核生物翻译起始特点●核糖体较大,为80Ｓ；●起始因子比较多；●mRNA5′端含有m7Gppp帽子结构●Met-tRNAMet

●mRNA5′端帽子结构和3′端polyA都参加形成翻译起始复合物；从mrna到蛋白质专题知识第42页真核生物翻译起始复合物形成(区分原核生物)

原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最终与50S大亚基结合。而在真核生物中，40S小亚基首先与Met-tRNAMet相结合，再与模板mRNA结合，最终与60S大亚基结合生成80S·mRNA·Met-tRNAMet起始复合物（P124）。从mrna到蛋白质专题知识第43页met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

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

-GTP真核生物翻译起始复合物形成过程从mrna到蛋白质专题知识第44页

肽链延伸由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包含：AA-tRNA与核糖体结合（进位）、肽键生成（成肽）和

移位（转位）。

2）肽链延伸指依据mRNA密码序列指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止过程。从mrna到蛋白质专题知识第45页延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongationfactor,EF)原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：EF-1、EF-2从mrna到蛋白质专题知识第46页原核延长因子生物功效对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPEF-1-αEF-Ts调整亚基EF-1-βγEF-G有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放EF-2肽链合成延长因子从mrna到蛋白质专题知识第47页（1）AA-tRNA与核糖体A位点结合需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子从mrna到蛋白质专题知识第48页从mrna到蛋白质专题知识第49页经过延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu·GTP复合物

EF-Tu-GDP+EF-TsEF-Tu-Ts+GDP

EF-Tu-Ts+GTPEF-Tu-GTP+EF-Ts重新参加下一轮循环从mrna到蛋白质专题知识第50页（2）肽键形成

是由转肽酶/肽基转移酶催化从mrna到蛋白质专题知识第51页（3）移位核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子从mrna到蛋白质专题知识第52页延长因子EF-G有转位酶(translocase)活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA3'侧移动。从mrna到蛋白质专题知识第53页fMetAUG5'3'fMetTuGTP从mrna到蛋白质专题知识第54页进位转位成肽从mrna到蛋白质专题知识第55页3）肽链终止当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停顿，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。

从mrna到蛋白质专题知识第56页

RF1：识别终止密码子UAA和UAG

终止因子RF2：识别终止密码子UAA和UGA

RF3：具GTP酶活性，刺激RF1和RF2

活性，帮助肽链释放（原核生物）真核生物只有一个终止因子（eRF）

终止相关蛋白因子称为终止因子或释放因子(releasefactor,RF)从mrna到蛋白质专题知识第57页原核肽链合成终止过程从mrna到蛋白质专题知识第58页UAG5'3'RFCOO-从mrna到蛋白质专题知识第59页多聚核蛋白体(polysome)——使蛋白质合成高速、高效进行。从mrna到蛋白质专题知识第60页电镜下多聚核蛋白表达象从mrna到蛋白质专题知识第61页蛋白质合成后加工和运转机制第三节从mrna到蛋白质专题知识第62页主要包含一、蛋白质前体加工二、蛋白质合成抑制剂三、蛋白质运输从mrna到蛋白质专题知识第63页一）蛋白质前体加工

1、N端fMet或Met切除2、二硫键形成3、特定氨基酸修饰4、切除新生肽链中非功效片段从mrna到蛋白质专题知识第64页1）N端fMet或Met切除新生蛋白质经蛋白酶切后变成有功效成熟蛋白质从mrna到蛋白质专题知识第65页2）二硫键形成

mRNA中没有胱氨酸密码子，蛋白质中二硫键是经过两个半胱氨酸-SH基氧化生成3）特定氨基酸修饰

磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化从mrna到蛋白质专题知识第66页4）切除新生肽链中非功效片段前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程示意图从mrna到蛋白质专题知识第67页二）蛋白质合成抑制剂从mrna到蛋白质专题知识第68页三）蛋白质运转从mrna到蛋白质专题知识第69页蛋白性质运转机制主要类型分泌蛋白质在结合核糖体上合成，并以翻译-运转同时机制运输免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等细胞器发育蛋白质在游离核糖体上合成，以翻译后运转机制运输核、叶绿体、线粒体、乙醛酸循环体、过氧化物酶体等细胞器中蛋白质膜形成两种机制兼有质膜、内质网、类囊体中蛋白质从mrna到蛋白质专题知识第70页1、翻译-运转同时机制信号肽假说●信号肽：常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移N-末端氨基酸序列（有时不一定在N端），长度普通在13~36个残基之间。从mrna到蛋白质专题知识第71页●信号序列特点：（1）普通带有10-15个疏水氨基酸；（2）在靠近该序列N-端经常有1个或数个带正电荷氨基酸；（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处经常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近那个氨基酸往往带有很短侧链（丙氨酸或甘氨酸）。从mrna到蛋白质专题知识第72页●信号肽假说内容：

信号肽假说认为，编码分泌蛋白mRNA在翻译时首先合成是N末端带有疏水氨基酸残基信号肽，它被内质网膜上受体识别并与之相结合。信号肽经由膜中蛋白质形成孔道抵达内质网内腔，随即被位于腔表面信号肽酶水解，因为它引导，新生多肽就能够经过内质网膜进入腔内，最终被分泌到胞外。翻译结束后，核糖体亚基解聚、孔道消失，内质网膜又恢复原先脂双层结构。

从mrna到蛋白质专题知识第73页从mrna到蛋白质专题知识第74页新生蛋白质经过同时转运路径进入内质网内腔主要过程从mrna到蛋白质专题知识第75页2、翻译后运转机制从mrna到蛋白质专题知识第76页(1)线粒体蛋白质跨膜运转①在运转前大多以前体形式存在，由成熟蛋白质和位于N端一段前导肽组成，当前体蛋白过膜时，前导肽被多肽酶水解，释放成熟蛋白质；蛋白质经过线粒体内膜运转是个需能过程；运转时，首先由外膜上Tom受体复合蛋白识别Hsp70或MSF等分子伴侣结合待转运多肽，经过Tom和Tim组成膜通道进入线粒体内腔。

蛋白质跨膜运转时能量来自线粒体Hsp70引发ATP水解和膜电位差从mrna到蛋白质专题知识第77页(2)叶绿体蛋白质跨膜运转特点：①活性蛋白水解酶位于叶绿体基质内②叶绿体膜能够特异地与叶绿体蛋白前体结合③叶绿体蛋白质前体内可降解序列因植物和蛋白质种类不一样而表现出显著差异。从mrna到蛋白质专题知识第78页（3）核定位蛋白运转机制从mrna到蛋白质专题知识第79页从mrna到蛋白质专题知识第80页复习体1．多数氨基酸都有两个以上密码子，以下哪组氨基酸只有一个密码子？

A．苏氨酸、甘氨酸

B．脯氨酸、精氨酸

C．丝氨酸、亮氨酸

D．色氨酸、甲硫氨酸

E．天冬氨酸和天冬酰胺（D）从mrna到蛋白质专题知识第81页2．tRNA分子上结合氨基酸序列是

A．CAA-3′B．CCA-3′C．AAC-3′D．ACA-3′E．AAC-3′（B）从mrna到蛋白质专题知识第82页3．遗传密码

A．20种氨基酸共有64个密码子

B．碱基缺失、插入可致框移突变

C．AUG是起始密码

D．UUU是终止密码

E．一个氨基酸可有多达