生物信息的传递下从mRNA到蛋白质.ppt

本章重点本章重点l1、遗传密密码的特点。的特点。l2、tRNA、核糖体的功能及、核糖体的功能及结构。构。l3、蛋白、蛋白质生物合成的机制。生物合成的机制。2024/5/22 周三1.(1)翻翻译的起始的起始 核糖体与核糖体与mRNA结合并与氨合并与氨酰-tRNA生成起始复合物。生成起始复合物。蛋白蛋白质的生物合成步的生物合成步骤：(2)肽链的延伸的延伸 由于核糖体沿由于核糖体沿mRNA 5端向端向3端端移移动，开始了从，开始了从N端向端向C端的多端的多肽合成，合成，这是蛋是蛋白白质合成合成过程中速度最快的程中速度最快的阶段。段。(3)肽链的的终止及止及释放放 核糖体从核糖体从mRNA上解离，上解离，准准备新一新一轮合成反合成反应。2024/5/22 周三2.核糖体核糖体是蛋白是蛋白质合成的合成的场所。所。mRNA是蛋白是蛋白质合成的模板。合成的模板。转移移RNA(transfer RNA，tRNA)是模板与氨基是模板与氨基酸之酸之间的接合体。的接合体。在合成的各个在合成的各个阶段有段有许多蛋白多蛋白质、酶和其他生和其他生物大分子参与。物大分子参与。2024/5/22 周三3.翻翻译：是指将：是指将mRNA链上的核苷酸从一上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每个特定的起始位点开始，按每3个核苷个核苷酸代表一个氨基酸的原酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一，依次合成一条多条多肽链的的过程。程。2024/5/22 周三4.蛋白蛋白质的合成的合成 第一第一节 遗传密密码 第二第二节 tRNA 第三第三节 核糖体核糖体 第四第四节 蛋白蛋白质合成的生物学机制合成的生物学机制2024/5/22 周三5.第一第一节 遗传密密码 密密码子（子（codon）：也叫三：也叫三联体密体密码，作作为指指导蛋蛋白白质生物合成的模板，生物合成的模板，mRNA中每三个相中每三个相邻的核苷的核苷酸酸组成三成三联体，代表一个氨基酸的信息体，代表一个氨基酸的信息或或作作为终止止信号信号，此三此三联体核苷酸就称体核苷酸就称为密密码子子(codon)。2024/5/22 周三6.2024/5/22 周三7.开放开放阅读框架（框架（open reading frame，ORF）：又叫可：又叫可读框，指由起始密框，指由起始密码子开子开始，到始，到终止密止密码子子结束的核苷酸序列。束的核苷酸序列。2024/5/22 周三8.1954，Gamov 提出提出遗传密密码的的问题,43=64;1961，Brenner&Crick：加入或减少：加入或减少1个或个或2个核苷酸即可个核苷酸即可导致形成不正常的蛋白致形成不正常的蛋白质；但加；但加入或减少入或减少3个核苷酸常常个核苷酸常常对蛋白蛋白质活性影响不大。活性影响不大。一、一、遗传密密码（genetic code）的破）的破译2024/5/22 周三9.1961，Nirenberg：人工合成：人工合成多聚尿多聚尿嘧啶核苷酸核苷酸指指导合成的多合成的多肽只含一种氨基酸只含一种氨基酸-苯苯丙氨酸丙氨酸；1964，Nirenberg：tRNA 结合法合法。特异。特异的氨的氨酰-tRNA可与核糖体可与核糖体-mRNA结合。合。mRNA可短至可短至3个碱基。个碱基。2024/5/22 周三10.1、密、密码的的连续性性 从从mRNA的的5端起始密端起始密码子开始，一子开始，一个密个密码子接一个密子接一个密码子子连续地地阅读直到直到3终止密止密码子，密子，密码子子间无无间断也无重复断也无重复，因此密，因此密码子具有子具有连续性。性。二、二、遗传密密码的特点的特点2024/5/22 周三11.遗传密密码的的连续性性2024/5/22 周三12.2、密密码的的简并性并性 一个氨基酸由多个密一个氨基酸由多个密码子子编码的的现象，称象，称为简并并；在密在密码子第三位碱基中，子第三位碱基中，C-U、A-G往往可以相互替往往可以相互替换。2024/5/22 周三13.除色氨酸和甲硫氨酸只有一个密除色氨酸和甲硫氨酸只有一个密码子外，其它子外，其它18 种氨基酸都有一个以上的密种氨基酸都有一个以上的密码子。子。2024/5/22 周三14.同同义密密码子：子：对应同一个氨基酸的密同一个氨基酸的密码子称子称为同同义密密码子子。密密码子的种子的种类与相与相应氨基酸在蛋白氨基酸在蛋白质中的中的频率有一定的相关性。只有精氨酸例外。率有一定的相关性。只有精氨酸例外。(P121，图4-3)2024/5/22 周三15.3、密、密码的的通用性通用性与与特殊性特殊性p遗传密密码无无论在体内在体内还是体外，也无是体外，也无论是是对病病毒、毒、细菌、菌、动物物还是植物而言都是适用的，所是植物而言都是适用的，所以密以密码子具有子具有通用性通用性。p 又因又因为在支原体中，在支原体中，终止密止密码子子UGA用来用来编码色氨酸，在嗜色氨酸，在嗜热四膜虫中，四膜虫中，终止密止密码子子UAA用来用来编码谷氨谷氨酰胺。所以密胺。所以密码子具有子具有特殊性特殊性。2024/5/22 周三16.1）mRNA 上密上密码子第一、二碱基与子第一、二碱基与tRNA上反密上反密码子子相相应碱基形成碱基形成强配配对；密；密码专一性主要是由于一性主要是由于这两个两个碱基的作用；碱基的作用；4、密密码子与反密子与反密码子的子的相互作用相互作用 (摇摆假假说)2024/5/22 周三17.2）反密）反密码子的第一个碱基决定一个子的第一个碱基决定一个tRNA 能能够解解读密密码子的数目；子的数目；tRNA反密反密码子子第第1位碱基位碱基IUGACmRNA密密码子子第第3位碱基位碱基U,C,AA,GU,CUG2024/5/22 周三18.3）当一种氨基酸的几个密）当一种氨基酸的几个密码子中，有子中，有头2个碱个碱基中任一个是不同的，基中任一个是不同的，则必必须有不同的有不同的tRNA。原核生物中大原核生物中大约有有3045种种tRNA，真核，真核细胞中胞中可能存在可能存在50种种tRNA。2024/5/22 周三19.5.方向性方向性(direction)：l指指阅读mRNA模板上的三模板上的三联体密体密码时，只，只能沿能沿53方向方向进行。行。2024/5/22 周三20.密密码子子AUG与与N-甲甲酰甲硫氨酸甲硫氨酸-tRNA（tRNAfMet）结合，在原核生物中启合，在原核生物中启动蛋白蛋白质结合，因此合，因此AUG被称被称为起始密起始密码子（子（initiation codon）；AUG也是也是甲硫氨酸甲硫氨酸的密的密码子。子。E.coli中，其它一些密中，其它一些密码子（子（GUG、UUG、CUG）也可偶）也可偶尔与与tRNAfMet结合，启合，启动蛋白蛋白质合成。合成。三、起始密三、起始密码子与子与终止密止密码子子2024/5/22 周三21.终止密止密码子子（termination codon）：）：UAA、UAG、UGA；终止密止密码子不子不编码任何氨基酸，任何氨基酸，也称也称为无无义密密码子（子（nonsense codon）。）。2024/5/22 周三22.第二第二节 tRNAtRNA的共同特征：的共同特征：1、存在、存在经过修修饰的特殊碱基的特殊碱基2、3 端均端均为CCA-OH一、一、tRNA的的结构构二二级结构：三叶草形构：三叶草形2024/5/22 周三23.tRNA上的手臂：上的手臂：（1）受体臂：）受体臂：链两端碱基序列互两端碱基序列互补形成的杆状形成的杆状结构；构；3端有未配端有未配对的的34个碱基；个碱基；3端的端的CCA，最后一，最后一个碱基个碱基2自由自由羟基可被氨基可被氨酰化。化。（2）TC 臂（臂（环）其中其中表示表示拟尿尿嘧啶，是，是tRNA分子所分子所拥有的不有的不常常见核苷酸。核苷酸。（3）反密）反密码臂（臂（环）位于套索位于套索中央有三中央有三联反密反密码子。子。（4）D 臂（臂（环）含有二含有二氢尿尿嘧啶。（5）多余臂（）多余臂（环）52024/5/22 周三24.一般一般tRNA有有76个碱基，大小在个碱基，大小在7495 bp之之间，主，主要由于要由于D臂臂和和多余臂多余臂的的变化引起。化引起。2024/5/22 周三25.tRNA 序列包含序列包含许多稀有碱基，主要通多稀有碱基，主要通过四种四种标准碱基修准碱基修饰而来。而来。2024/5/22 周三26.tRNA 折叠折叠为倒倒L 形形，与氨基酸，与氨基酸结合的受体臂合的受体臂与反密与反密码环相相互互远离，分离，分别位于两端；位于两端；不同的不同的tRNA形形状大体相同又状大体相同又有所差异。有所差异。tRNAtRNA三三三三级结级结构构构构2024/5/22 周三27.2024/5/22 周三28.二、二、tRNA的功能的功能 tRNA在蛋白在蛋白质合成中合成中为每个三每个三联密密码子翻子翻译成氨基酸提供了成氨基酸提供了接合体接合体，为准准确无确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上地将所需氨基酸运送到核糖体上提供了提供了运送运送载体体，它又被称，它又被称为第二第二遗传密密码。2024/5/22 周三29.每个每个tRNA与一特定的氨基酸特异共价与一特定的氨基酸特异共价结合生成合生成有蛋白有蛋白质合成活性的合成活性的AA-tRNA；含有一个三核苷酸序列的反密含有一个三核苷酸序列的反密码子，与子，与 mRNA 上代表上代表该氨基酸的密氨基酸的密码子相互子相互识别并配并配对。密密码子的子的识别仅决定于反密决定于反密码子，而与氨基酸无关。子，而与氨基酸无关。2024/5/22 周三30.三、三、tRNA的种的种类起始起始 tRNA 和延伸和延伸 tRNA：特异地：特异地识别mRNA模板模板上起始密上起始密码子的子的tRNA叫起始叫起始tRNA，其它，其它tRNA统称称为延伸延伸tRNA。校正校正tRNA：通：通过反密反密码子区的改子区的改变把正确的氨基把正确的氨基酸加到多酸加到多肽链上的上的tRNA。同工同工tRNA：代表相同氨基酸的不同：代表相同氨基酸的不同tRNA。2024/5/22 周三31.p无无义突突变：指某个核苷酸的改：指某个核苷酸的改变使代表某个使代表某个氨基酸的氨基酸的密密码子子变成成终止密止密码子子，使蛋白，使蛋白质的合成提前的合成提前终止，合成无功能或无意止，合成无功能或无意义的多的多肽，这种突种突变称称为无无义突突变。p错义突突变：指某个核苷酸的：指某个核苷酸的变化使一种氨基化使一种氨基酸的密酸的密码变成另一种氨基酸的密成另一种氨基酸的密码，这种突种突变称称为错义突突变。2024/5/22 周三32.四、氨四、氨酰tRNA合成合成酶u氨氨酰-tRNA合成合成酶是一是一类催化氨基酸与催化氨基酸与tRNA结合合的特异性的特异性酶。其反。其反应包括两步包括两步:u第一步是氨基酸活化生成第一步是氨基酸活化生成酶-氨氨酰腺苷酸腺苷酸复合物。复合物。AA+ATP+酶(E)EAAAMP+PPiu第二步是氨第二步是氨酰基基转移到移到tRNA3末端腺苷残基的末端腺苷残基的2或或3羟基基上。上。EAAAMP+tRNAAAtRNA+E+AMP2024/5/22 周三33.u蛋白蛋白质合成的真合成的真实性主要决定于性主要决定于tRNA能否能否把正确的氨基酸放到新生多把正确的氨基酸放到新生多肽链的正确位置的正确位置上，而上，而这一步主要决定于一步主要决定于AAtRNA合成合成酶是否使氨基酸与是否使氨基酸与对应的的tRNA相相结合。合。uAA-tRNA合成合成酶既要能既要能识别tRNA，又要能，又要能识别氨基酸，它氨基酸，它对两者都具有高度的两者都具有高度的专一性。一性。2024/5/22 周三34.生物生物细胞内，核糖体像一个能沿胞内，核糖体像一个能沿mRNA模板移模板移动的工厂，的工厂，执行着蛋白行着蛋白质合成的功能。合成的功能。第三第三节 核糖体（核糖体（ribosome）2024/5/22 周三35.核糖体是由几十种蛋白核糖体是由几十种蛋白质和几种核糖体和几种核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA)组成的成的亚细胞胞颗粒。粒。一个一个细菌菌细胞内胞内约有有20 000个核糖体，真核个核糖体，真核细胞内可达胞内可达106个。个。最适条件下，合成一条含最适条件下，合成一条含400个氨基酸残基的个氨基酸残基的多多肽（40 kD）约需需10 秒。秒。2024/5/22 周三36.真、原核生物中均真、原核生物中均由大、小两个由大、小两个亚基基组成，成，二二亚基各含一个主要基各含一个主要RNA，称，称为核糖体核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA）和多种和多种蛋白蛋白质。一、核糖体的一、核糖体的结构构1、核糖体由大小两个、核糖体由大小两个亚基基组成成362024/5/22 周三37.362024/5/22 周三38.核糖体的三种形式：核糖体的三种形式：核糖体、核糖体核糖体、核糖体亚基、基、多核糖体多核糖体（polyribosome/polysome）核糖体核糖体进行周期性的解行周期性的解离离-聚合聚合2024/5/22 周三39.多核糖体（多核糖体（polysome）电镜照片照片2024/5/22 周三40.p原核生物核糖体由原核生物核糖体由约2/3的的RNA及及1/3的蛋的蛋白白质组成。真核生物核糖体中成。真核生物核糖体中RNA占占3/5，蛋白，蛋白质占占2/5。2024/5/22 周三41.2、核糖体蛋白、核糖体蛋白(ribosomal protein,r-蛋白）蛋白）核糖体上有多个核糖体上有多个活性中心活性中心，每个中心都由一，每个中心都由一组特殊的特殊的核糖体蛋白核糖体蛋白质构成。核糖体是一个构成。核糖体是一个许多多酶的的集合体集合体，单个个酶或蛋白只有在或蛋白只有在这个个总体体结构内才构内才拥有催化性有催化性质，它，它们在在这一一结构中共同承担了蛋白构中共同承担了蛋白质生物合成的任生物合成的任务。大大肠杆菌核糖体小杆菌核糖体小亚基由基由21种蛋白种蛋白质组成，大成，大亚基由基由36种蛋白种蛋白质组成。真核成。真核细胞核糖体大胞核糖体大亚基含基含有有49种蛋白种蛋白质，小，小亚基有基有33种蛋白种蛋白质。2024/5/22 周三42.3、核糖体、核糖体RNA(1)5S rRNA细菌菌5S rRNA含有含有120或或116个核苷酸。个核苷酸。5S rRNA有两有两个高度保守的区域。个高度保守的区域。保守序列保守序列CGAAC，与，与tRNA分子分子TC环上的上的GTCG序列互序列互补。保守序列保守序列GCGCCGAAUGGUAGU，与，与23S rRNA中中的一段序列互的一段序列互补，这是是5S rRNA与与50S核糖体大核糖体大亚基基相互作用的位点。相互作用的位点。2024/5/22 周三43.（2 2）、）、）、）、16S rRNA16S rRNAp其其长度在度在1475-1544个核苷酸之个核苷酸之间，含有少量修，含有少量修饰碱基。碱基。该分子全部分子全部压缩在在30S小小亚基内。基内。p16S rRNA16S rRNA的的结构十分保守，其中构十分保守，其中33端一段端一段ACCUCCUUAACCUCCUUA的保守序列，与的保守序列，与mRNA5mRNA5端翻端翻译起始区起始区富含富含嘌呤的序列互呤的序列互补。p在在16S rRNA靠近靠近3端端处还有一段与有一段与23S rRNA互互补的序列，在的序列，在30S与与50S亚基的基的结合中起作用。合中起作用。2024/5/22 周三44.（3）、）、23S rRNAp 23S rRNA包括包括2904个核苷酸。个核苷酸。p 在大在大肠杆菌杆菌23S rRNA第第19842001核苷酸之核苷酸之间，存在一段能与，存在一段能与tRNAMet序列互序列互补的片段。的片段。p 在在23S rRNA靠近靠近5端端(143-157位核苷酸之位核苷酸之间)有一段有一段12个核苷酸的序列与个核苷酸的序列与5S rRNA上第上第72-83位核苷酸互位核苷酸互补。2024/5/22 周三45.（4）、）、5.8 S rRNA 5.8 S rRNA是真核生物核糖体大是真核生物核糖体大亚基基特有特有的的rRNA，长度度为160个核苷酸，含个核苷酸，含有与原核生物有与原核生物5S rRNA中保守序列相同中保守序列相同的序列，与的序列，与5S rRNA具有相似的功能。具有相似的功能。2024/5/22 周三46.p（5）、）、18S rRNA 酵母酵母18S rRNA由由1789个核苷酸个核苷酸组成，它的成，它的3端与大端与大肠杆菌杆菌16S rRNA有广泛的同源性。其中有广泛的同源性。其中酵母酵母18S rRNA、大、大肠杆菌杆菌16S rRNA和人和人线粒体粒体12S rRNA在在3端有端有50个核苷酸序列相同。个核苷酸序列相同。p（6）、）、28S rRNA 长度度约在在38904500bp左右。左右。2024/5/22 周三47.16S rRNA 3 端与端与 mRNA 直接相互作用直接相互作用；5S rRNA与与 tRNA TC 环上上 GTCG 序列序列作用；作用；16S rRNA 直接与直接与 A、P 位点位点的的 tRNA 反密反密码子子作用；作用；23S rRNA 则与与 A、P 位点的位点的肽酰-tRNA 的的 CCA 末端末端作用；作用；16S、23S 均参与均参与亚基基间的相互作用。的相互作用。rRNA与与tRNA、mRNA之之间以及以及rRNA之之间存在的存在的联系系2024/5/22 周三48.4、核糖体有、核糖体有3个个tRNA结合位点合位点A位位：又又称称受受位位或或氨氨酰基基位位，可可与与新新进入入的的氨氨基基酰tRNA结合；由大、小合；由大、小亚基成分构成。基成分构成。P位位：又又称称给位位或或肽酰基基位位，可可与与延延伸伸中中的的肽酰基基tRNA结合；由大、小合；由大、小亚基成分构成。基成分构成。E位位：又又称称排排出出位位，空空载tRNA脱脱离离核核蛋蛋白白体体前前的的结合位点；主要由大合位点；主要由大亚基成分构成。基成分构成。2024/5/22 周三49.原核生物翻原核生物翻译过程中核蛋白体程中核蛋白体结构模式构模式A位：氨基位：氨基酰位位(aminoacyl site)P位：位：肽酰位位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site)2024/5/22 周三50.5、核糖体的、核糖体的酶活性活性1.1.转肽酶活性：将活性：将给位位上的上的肽酰基基转移移给受位受位上的氨上的氨基基酰tRNAtRNA，形成形成肽键；由大；由大亚基成分构成。基成分构成。2.GTPase2.GTPase活性：水解活性：水解GTPGTP，获得能量；分得能量；分别由大、小由大、小亚基成分构成。基成分构成。3.3.起起动因子、延因子、延长因子及因子及释放因子的放因子的结合位点：分合位点：分别由大、小由大、小亚基成分构成。基成分构成。2024/5/22 周三51.二、核糖体的功能二、核糖体的功能 核糖体包括多个活性中心，即核糖体包括多个活性中心，即mRNA结合合部位、接受部位、接受AA-tRNA部位部位(A位位)、结合合肽酰tRNA的部位的部位(P位位)、肽基基转移部位及形成移部位及形成肽键的部位的部位(转肽酶中心中心)。此外，。此外，还有有负责肽链延延伸的各种延伸因子的伸的各种延伸因子的结合位点。合位点。2024/5/22 周三52.p 核糖体核糖体小小亚基基负责对模板模板mRNA进行序列行序列特异性特异性识别，如起始部分的，如起始部分的识别、密、密码子与子与反密反密码子的相互作用等，子的相互作用等，mRNA的的结合位点合位点也在小也在小亚基上。基上。p 大大亚基基负责携携带AA及及tRNA的功能，包括的功能，包括肽键的形成、的形成、AA-tRNA与与肽酰-tRNA的的结合等合等。2024/5/22 周三53.第四第四节 蛋白蛋白质合成的生物学机制合成的生物学机制蛋白蛋白质的合成的合成氨基酸活化氨基酸活化翻翻译的起始的起始肽链的延伸的延伸肽链的的终止止新合成多新合成多肽链的折叠和加工的折叠和加工2024/5/22 周三54.2024/5/22 周三55.一、氨基酸的活化一、氨基酸的活化 氨基酸与氨基酸与tRNA结合合形成形成氨氨酰-tRNA，反，反应在在细胞胞质进行。行。tRNA末端最后一个末端最后一个碱基五碳糖碱基五碳糖3自由自由羟基基（-OH）被氨）被氨酰化。化。AA+ATPAA-AMP+PPiAA-tRNA+AMPtRNA氨氨酰-tRNA-tRNA 合成合成酶氨氨酰-tRNA-tRNA 合成合成酶基本反基本反应：至少有至少有20种氨种氨酰-tRNA合成合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）2024/5/22 周三56.氨基酸的活化与携氨基酸的活化与携带反反应由氨基由氨基酰tRNA合成合成酶催化。催化。该酶具有具有较高的高的专一性，即能一性，即能识别特定的氨基酸，又能特定的氨基酸，又能识别与此氨基酸与此氨基酸对应的的tRNAl特定的特定的tRNA与相与相应的氨基酸的氨基酸结合，生成氨基合，生成氨基酰tRNA，从而由，从而由tRNA携携带活化的氨基酸参与蛋白活化的氨基酸参与蛋白质的生物的生物合成。合成。氨基氨基酰-tRNA合成合成酶氨基酸氨基酸+tRNA氨基氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基氨基酰-tRNA合成合成酶2024/5/22 周三57.l氨基氨基酰-tRNA合成合成酶对底物氨基酸和底物氨基酸和tRNA都有高都有高度特异性。度特异性。l氨基氨基酰-tRNA的表示方法：的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 2024/5/22 周三58.l能能够识别mRNA中中5端端起起始始密密码AUG的的tRNA是是一一种种特殊的特殊的tRNA，称，称为起始起始tRNA。l在在原原核核生生物物中中，起起始始tRNA是是一一种种携携带甲甲酰甲甲硫硫氨氨酸酸的的tRNA，即即fMet-tRNAifmet；而而在在真真核核生生物物中中，起起始始tRNA是一种携是一种携带甲硫氨酸的甲硫氨酸的tRNA，即，即Met-tRNAimet。l在在原原核核生生物物和和真真核核生生物物中中，均均存存在在另另一一种种携携带甲甲硫硫氨氨酸的酸的tRNA，识别非起非起动部位部位的的甲硫甲硫氨酸密氨酸密码AUG。起始起始tRNA2024/5/22 周三59.识别识别mRNAmRNA上的密上的密上的密上的密码码子子子子2024/5/22 周三60.二、蛋白二、蛋白二、蛋白二、蛋白质质合成的起始合成的起始合成的起始合成的起始N-甲甲酰甲硫氨酸甲硫氨酸所有所有细菌蛋白菌蛋白质合成的第合成的第一个氨基酸都是一个氨基酸都是N-甲甲酰甲甲硫氨酸（硫氨酸（fMet）。）。两种两种tRNAMet：tRNAiMet，tRNAMet；只有；只有tRNAiMet上上的氨基酸可以甲的氨基酸可以甲酰化；化；合成：合成：Met-tRNAfMet fMet-tRNAiMet甲甲酰转酶N10-甲甲酰四四氢叶酸叶酸1、原核生物蛋白原核生物蛋白质合成的起始合成的起始2024/5/22 周三61.p 蛋白蛋白质合成的起始需要合成的起始需要核糖体大小核糖体大小亚基基、起始起始tRNA和和几十个蛋白因子几十个蛋白因子。在。在mRNA编码区区5端形成端形成核糖体核糖体-mRNA-起始起始tRNA复合物复合物并将甲硫氨酸放入核糖体并将甲硫氨酸放入核糖体P位点。位点。p 起始复合物的生成需要起始复合物的生成需要GTP提供能量，需要提供能量，需要Mg2、NH4及及3个起始因子个起始因子(IF-l、IF-2、IF-3)的参与。的参与。2024/5/22 周三62.l与多与多肽链合成起始有关的蛋白因子称合成起始有关的蛋白因子称为起始因子起始因子（initiation factor，IF）。）。l与多与多肽链合成的延伸合成的延伸过程有关的蛋白因子称程有关的蛋白因子称为延延长因子（因子（elongation factor，EF）l与多与多肽链合成合成终止并从核蛋白体上止并从核蛋白体上释放有关的蛋白放有关的蛋白因子称因子称为释放因子（放因子（release factor，RF）2024/5/22 周三63.起始因子起始因子蛋白蛋白质合成的启合成的启动必必须有起始因子参有起始因子参加，形成加，形成核糖体核糖体-mRNA-tRNA三元三元复合物。复合物。起始因子：蛋白起始因子：蛋白质合合成起始成起始阶段特异地与段特异地与小小亚基基结合的蛋白合的蛋白质。2024/5/22 周三64.起始密起始密码子子AUG上游上游约10 bp处有一段有一段5A G G A G G U3序列，称序列，称为Shine-Dalgarno序列（序列（SD序列）序列），与与16S RNA 3端的端的3 UCCUCCACUAG 5互互补。原核原核16S rRNA存在一段富含存在一段富含嘧啶的序列，二者之的序列，二者之间可通可通过碱碱基配基配对，使，使mRNA与核蛋白体与核蛋白体小小亚基基结合。合。起始密起始密码子的正确子的正确选读2024/5/22 周三65.翻翻译的起始：的起始：第一步第一步，30S小小亚基首先与基首先与翻翻译起始起始因子因子IF-l，IF-3结合，通合，通过SD序列序列与与mRNA 模板相模板相结合合。第二步第二步，在，在IF-2和和GTP的帮助下，的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小入小亚基的基的P位，位，tRNA上的反密上的反密码子与子与mRNA上的起上的起始密始密码子配子配对。第三步第三步，带有有tRNA、mRNA及及3个个翻翻译起始因子的起始因子的小小亚基复合物与基复合物与50S大大亚基基结合合，GTP水解，水解，释放翻放翻译起始因子。起始因子。2024/5/22 周三66.多多顺反子反子mRNA中，核糖体可分中，核糖体可分别结合合在各基因起点以起始合成。在各基因起点以起始合成。2024/5/22 周三67.2、真核生物蛋白、真核生物蛋白质合成的起始合成的起始p真核生物翻真核生物翻译起始机制与原核生物基本相同，其起始机制与原核生物基本相同，其差异是核糖体差异是核糖体较大、起始因子大、起始因子较多、多、mRNA有有m7GpppNp帽子、帽子、Met-tRNAMet不甲不甲酰化，化，mRNA 5端的帽子和端的帽子和3端的多聚端的多聚A都参与形成翻都参与形成翻译起始复合物。起始复合物。2024/5/22 周三68.除了除了识别帽子帽子结构以外，构以外，40S小小亚基基还能能识别mRNA上的起始密上的起始密码子子AUG。40S小小亚基基识别起始密起始密码子的子的“扫描模型描模型”：40S小小亚基先基先结合在合在mRNA 5端的任何序列上，然后端的任何序列上，然后沿沿mRNA移移动直至遇到直至遇到AUG发生生较为稳定的相互作定的相互作用，最后与用，最后与60S亚基一道生成基一道生成80S起始复合物起始复合物。2024/5/22 周三69.三、三、肽链的延伸的延伸当第一个氨基酸与核糖体当第一个氨基酸与核糖体结合以后，按照合以后，按照mRNA模板密模板密码子的排列，氨基酸通子的排列，氨基酸通过新新生生肽键的方式被有序地的方式被有序地结合合上去。上去。每加一个每加一个AA是一个循是一个循环，每，每个循个循环包括包括AA-tRNA与核糖与核糖体体结合合、肽键的生成的生成和和移位移位。2024/5/22 周三70.1.进位（位（entrance）：）：即与即与mRNA下一个密下一个密码相相对应的氨基的氨基酰tRNA进入核蛋白体的入核蛋白体的A位。此步位。此步骤需需GTP，Mg2+，和，和EF-T参与。参与。2024/5/22 周三71.2.成成肽是由是由转肽酶(transpeptidase)催化的催化的肽键形成形成过程。即在程。即在转肽酶的催化下，将的催化下，将给位上的位上的tRNA所携所携带的甲的甲酰甲硫甲硫氨氨酰基或基或肽酰基基转移到受位上的氨基移到受位上的氨基酰tRNA上，与其上，与其-氨基氨基缩合形成合形成肽键。此步。此步骤需需Mg2+，K+。2024/5/22 周三72.2024/5/22 周三73.延延延延长过长过程中程中程中程中肽链肽链的生成的生成的生成的生成肽基基转移移酶2024/5/22 周三74.3.转位位/移位（移位（translocation）：）：延延长因子因子EF-G有有转位位酶(translocase)活性，可活性，可结合并水解合并水解1分子分子GTP，促，促进核蛋白体向核蛋白体向mRNA的的3侧移移动相当于一个密相当于一个密码的距离，同的距离，同时使使肽酰基基tRNA从从A位移到位移到P位。此步位。此步骤需需GTP和和Mg2+参与。参与。此此时，核蛋白体的，核蛋白体的A位留空，与下一个密位留空，与下一个密码相相对应的氨基的氨基酰tRNA即可再即可再进入，重复以上循入，重复以上循环过程，使程，使多多肽链不断延不断延长。已失去蛋氨。已失去蛋氨酰基或基或肽酰基的基的tRNA从核蛋白体从核蛋白体E位上脱落。位上脱落。2024/5/22 周三75.2024/5/22 周三76.核蛋白体循核蛋白体循环的反的反应过程程2024/5/22 周三77.是指在蛋白是指在蛋白质合成中，每向合成中，每向肽链中加入一个氨中加入一个氨基酸基酸时，与核糖体周期性，与核糖体周期性结合的蛋白合的蛋白质分子。分子。EF-Tu：帮助氨：帮助氨酰-tRNA进入入A位点；位点；EF-Ts：使：使 EF-Tu 恢复活性；恢复活性；EF-G：参与核糖体移位。参与核糖体移位。延伸因子延伸因子2024/5/22 周三78.四、四、肽链的的终止止p肽链在延伸在延伸过程中，当程中，当终止密止密码子出子出现在核在核糖体的糖体的A位位时，释放因子能放因子能识别终止密止密码子子并与之并与之结合，水解合，水解P位上多位上多肽链与与tRNA之之间的的酯键。新生的。新生的肽链和和tRNA从核糖体上从核糖体上释放，核糖体解体，蛋白放，核糖体解体，蛋白质合成合成结束。束。2024/5/22 周三79.2024/5/22 周三80.p细菌菌细胞内存在胞内存在3种不同的种不同的释放因子：放因子：RFl、RF2、RF3。RFl 识别UAG和和UAA；RF2 识别UGA和和UAA。RF3 与核糖体的解体有关。与核糖体的解体有关。p真核真核细胞的胞的类和和类释放因子分放因子分别只有一种只有一种（eRF1和和eRF3)。2024/5/22 周三81.五、蛋白五、蛋白质前体的加工前体的加工1N端端fMet或或Met的切除：的切除：细菌蛋白菌蛋白质N端的端的甲甲酰基能被脱甲基能被脱甲酰化化酶水解，原核生物和真水解，原核生物和真核生物核生物N端的甲硫氨酸在多端的甲硫氨酸在多肽链合成完合成完毕之之前被切除。前被切除。2二硫二硫键的形成的形成 二硫二硫键是蛋白是蛋白质合成后通合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的。两个半胱氨酸的氧化作用生成的。2024/5/22 周三82.3特定氨基酸的修特定氨基酸的修饰 氨基酸氨基酸侧链的修的修饰包括磷酸化包括磷酸化(如核糖如核糖体蛋白体蛋白质)、糖基化、糖基化(如各种糖蛋白如各种糖蛋白)、甲基、甲基化化(如如组蛋白、肌肉蛋白蛋白、肌肉蛋白质)、乙基化、乙基化(如如组蛋白蛋白)、羟基化基化(如胶原蛋白如胶原蛋白)和和羧基化等。基化等。2024/5/22 周三83.4 4、切除新生、切除新生、切除新生、切除新生链链中非功能片段中非功能片段中非功能片段中非功能片段2024/5/22 周三84.六、蛋白六、蛋白质的折叠的折叠 蛋白蛋白质的折叠的折叠是指从多是指从多肽氨基酸序列形氨基酸序列形成具有正确三成具有正确三维空空间结构的蛋白构的蛋白质。分子伴分子伴侣是介是介导新生新生肽链正确正确组装，成装，成为成熟蛋白成熟蛋白质，而本身却不是最，而本身却不是最终功能蛋白功能蛋白组成成分之一的蛋白成成分之一的蛋白质分子。分子。2024/5/22 周三85.分子伴分子伴侣家族主要有家族主要有:热休克蛋白（休克蛋白（heat shock protein）：是一：是一类应激激反反应性蛋白，包括性蛋白，包括HSP70、HSP40和和GrpE家族，广泛家族，广泛存在于原核和真核存在于原核和真核细胞中。三者胞中。三者协同作用，促使某些能同作用，促使某些能自自发折叠的蛋白折叠成天然构象。折叠的蛋白折叠成天然构象。伴伴侣素（素（chaperonin）：包括：包括HSP60和和HSP10，主要主要为非自非自发性折叠蛋白提供能折叠成天然构象的性折叠蛋白提供能折叠成天然构象的环境。境。2024/5/22 周三86.