RNA的生物合成-转录.pptx

本章内容本章内容第一节第一节 转录的酶和模板转录的酶和模板第二节第二节 转录过程转录过程第三节第三节 真核生物的转录后修饰真核生物的转录后修饰转录转录生物体以生物体以DNADNA为模板合成为模板合成RNARNA的过程的过程 。转转录录RNADNA 复制和转录的区别复制和转录的区别 参与转录的物质参与转录的物质原料原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板模板:DNA DNA酶酶:RNA RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase,RNA-pol)(RNA polymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子其他蛋白质因子第一节 模板和酶转录转录:以以DNADNA为模板，在依赖于为模板，在依赖于DNADNA的的RNARNA多聚酶催化下合成与模板互补的多聚酶催化下合成与模板互补的mRNAmRNA链的链的过程。转录是基因实现表达的第一步。过程。转录是基因实现表达的第一步。一、转录模板转录的不对称性就是指以双链转录的不对称性就是指以双链DNADNA中的一条中的一条链作为模板进行转录，从而将遗传信息由链作为模板进行转录，从而将遗传信息由DNADNA传递给传递给RNARNA。能转录出能转录出RNARNA的的DNADNA区段称为结构基因。区段称为结构基因。能够转录能够转录RNARNA的那条的那条DNADNA链称为链称为模板链模板链，也，也称作有意义链。称作有意义链。与模板链互补的另一条与模板链互补的另一条DNADNA链称为链称为编码链编码链，也称为反义链。也称为反义链。55335模板链模板链编码链编码链55 5 3 3 3 3 5 5 模板链模板链编码链编码链编码链编码链模板链模板链结构基因结构基因转录方向转录方向转录方向转录方向5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链编码链模板链模板链mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译模板链、编码链与转录及翻译的关系模板链、编码链与转录及翻译的关系转录的连续性：转录的连续性：RNARNA转录合成时，以转录合成时，以DNADNA作为模板，在作为模板，在RNARNA聚合酶的催化下，聚合酶的催化下，连续合成一段连续合成一段RNARNA链，各条链，各条RNARNA链之间链之间无需再进行连接。无需再进行连接。转录的单向性：转录的单向性：RNARNA转录合成时，只能转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板向一个方向进行聚合，所依赖的模板DNADNA链的方向为链的方向为3535，而，而RNARNA链的合链的合成方向为成方向为5353。二、参与转录合成的酶和蛋白因子参与参与RNARNA转录转录合成合成的物质的物质原料：原料：NTP NTP（ATP,UTP,GTP,CTPATP,UTP,GTP,CTP）。）。模板：模板：单链单链DNADNA。酶：酶：RNARNA聚合酶（聚合酶（DDRPDDRP，RNA-polRNA-pol）。）。其他蛋白质因子：其他蛋白质因子：如转录因子、终止因如转录因子、终止因子等。子等。RNARNA聚合酶（聚合酶（DDRPDDRP）这是一种不同于引物酶的依赖这是一种不同于引物酶的依赖DNADNA的的RNARNA聚聚合酶（合酶（DDRPDDRP）。）。该酶在单链该酶在单链DNADNA模板以及四种核糖核苷酸存模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下，不需要引物，即可从在的条件下，不需要引物，即可从5353聚合聚合RNARNA。原核生物中的原核生物中的RNARNA聚合酶全酶由五个亚基构聚合酶全酶由五个亚基构成，即成，即 2 2。亚基亚基与与转录起始点的识别转录起始点的识别有关，在转录合成有关，在转录合成开始后被释放；余下的部分（开始后被释放；余下的部分（2 2）被称）被称为为核心酶核心酶，与与RNARNA链的聚合链的聚合有关。有关。真核细胞的RNA聚合酶有三种：分别是RNA聚合酶、RNA聚合酶和RNA聚合酶。RNA聚合酶、RNA聚合酶分别负责合成rRNA和mRNA，RNA聚合酶则催化转录生成5srRNA和tRNA。第二节 转录过程RNARNA的转录过程大体可分为起始、延长和终的转录过程大体可分为起始、延长和终止三个阶段。转录全过程均需止三个阶段。转录全过程均需RNARNA聚合酶催聚合酶催化，原核生物转录起始需要核心酶加上化，原核生物转录起始需要核心酶加上因因子即全酶参与。延长过程是核心酶催化下的子即全酶参与。延长过程是核心酶催化下的核苷酸聚合。核苷酸聚合。（RhoRho）因子参与转录的终）因子参与转录的终止。止。一起始阶段一起始阶段 首先由首先由RNARNA聚合酶的聚合酶的因子辨认因子辨认DNADNA的启动子部位，并带动的启动子部位，并带动RNARNA聚合酶的全酶与启动子结合，形成聚合酶的全酶与启动子结合，形成复合物，同时使复合物，同时使DNADNA分子的局部构象改分子的局部构象改变，结构松驰，解开一段变，结构松驰，解开一段RNARNA双链（约双链（约1010几个碱基对），暴露出几个碱基对），暴露出DNADNA模板链。模板链。在在DNADNA模板链转录起点碱基的引导下，模板链转录起点碱基的引导下，第一个核糖核苷酸进入相应的位置，配第一个核糖核苷酸进入相应的位置，配对结合。转录起点的碱基多为对结合。转录起点的碱基多为T T或或C C，因，因此第一个结合的此第一个结合的NTPNTP多为多为ATPATP或或GTPGTP。二延长阶段二延长阶段 RNARNA链的延长是由核心酶催化的。链的延长是由核心酶催化的。当第一个核糖核苷酸结合后，当第一个核糖核苷酸结合后，因子便从全酶中脱因子便从全酶中脱落下来。并与另一个核心酶结合成落下来。并与另一个核心酶结合成RNARNA聚合酶全酶，聚合酶全酶，起始另一次转录。脱落的起始另一次转录。脱落的因子可以反复使用。失因子可以反复使用。失去去因子的核心酶发生构象改变，与因子的核心酶发生构象改变，与DNADNA模板的结模板的结合变得较为松驰，可以沿合变得较为松驰，可以沿DNADNA模板链的下游方向模板链的下游方向（即（即3535的方向）滑动。在核心酶的催化下，的方向）滑动。在核心酶的催化下，4 4种核糖核苷酸（种核糖核苷酸（NTPNTP）按照模板链碱基排列顺序的）按照模板链碱基排列顺序的指引依次进入，按照指引依次进入，按照U-A,A-T,C-GU-A,A-T,C-G的碱基配对原则的碱基配对原则逐个地加到前一个核糖核苷酸的逐个地加到前一个核糖核苷酸的3-OH3-OH上，并形成上，并形成磷酸二酯键。随着核心酶不断沿模板链方向滑动，磷酸二酯键。随着核心酶不断沿模板链方向滑动，DNADNA双螺旋逐渐解开暴露模板链，双螺旋逐渐解开暴露模板链，RNARNA链沿链沿5353方向逐渐延长。此时，已合成的方向逐渐延长。此时，已合成的RNARNA链从链从5-5-端逐渐与模板链分离，而模板链与编码链重新端逐渐与模板链分离，而模板链与编码链重新结合形成双螺旋结合形成双螺旋(图图)。三终止阶段三终止阶段 当核心酶滑行到当核心酶滑行到DNADNA模板链的终止模板链的终止部位即停顿下来不再前进，转录产物部位即停顿下来不再前进，转录产物RNARNA链从转录链从转录复合物上脱落下来，就是转录终止。原核生物转录复合物上脱落下来，就是转录终止。原核生物转录终止有两种类型：终止有两种类型：一种是依赖一种是依赖因子终止的转录因子终止的转录，因子能与转录产物因子能与转录产物RNARNA结合，使结合，使RNARNA聚合酶停顿。聚合酶停顿。因子还有因子还有ATPATP酶活性和解螺旋酶活性，它能利用酶活性和解螺旋酶活性，它能利用ATPATP水解释放的能量，使水解释放的能量，使RNARNA链从模板链从模板DNADNA链上拆链上拆开，并从转录复合物中释放出来。开，并从转录复合物中释放出来。另一种是不依赖另一种是不依赖因子终止的转录因子终止的转录。在。在DNADNA模板链上靠近终止处有模板链上靠近终止处有些特殊碱基序列，即较丰富的些特殊碱基序列，即较丰富的A-TA-T配对区或配对区或G-CG-C配对配对区，是转录终止信号。当核心酶遇到终止信号后，区，是转录终止信号。当核心酶遇到终止信号后，RNARNA转录产物就形成特殊的发夹样结构，阻止核心转录产物就形成特殊的发夹样结构，阻止核心酶的滑动，酶的滑动，RNARNA链的延长便终止。链的延长便终止。转录终止后，核心酶也从转录终止后，核心酶也从DNADNA模板链上脱落下来，模板链上脱落下来，与与因子重新结合为全酶进行下一次的转录。这样因子重新结合为全酶进行下一次的转录。这样合成的合成的RNARNA是初级转录物，即是初级转录物，即RNARNA前体。前体。如前所述，某些抗生素如利福霉素和利福平能抑制如前所述，某些抗生素如利福霉素和利福平能抑制细菌细菌RNARNA聚合酶，因而能抑制细菌聚合酶，因而能抑制细菌RNARNA的合成。的合成。第三节 转录后的加工和修饰转录后的加工和修饰真核细胞中转录生成的RNA是初级转录产物，均需经过一定程度的加工才具有活性。原核细胞由于没有细胞核，其结构基因是连续的核苷酸序列，转录后产生的RNA很少需要加工处理（tRNA例外）就转运到核蛋白体上参与蛋白质的合成。新生的无活性的RNA转变为有活性的RNA的过程，称为RNA的成熟（转录后的加工），包括链的断裂、拼接和化学修饰等。一、mRNA的转录后加工真核生物mRNA转录后，需进行5-端和3-端的修饰以及对hnRNA进行剪接。（一）首尾修饰 指在mRNA的5-端加“帽”，3-端加“尾”。5-端加“帽”是在核内进行的，在hnRNA的5-末端加上一个m7GpppG“帽”结构，其功能与蛋白质生物合成的起始有关。mRNA3-末端接上一段约30200个polyA,该结构称为“尾”，其功能是引导mRNA由细胞核向细胞质转移。（二）mRNA的剪接 真核细胞的mRNA前体称核内不均一RNA(hnRNA)，它是由断裂基因转录的，包含有内含子和外显子的区段，所以其分子量比成熟的mRNA大几倍，甚至数十倍。剪接就是把hnRNA中的内含子除去，把外显子拚接起来，成为具有翻译功能的模板mRNA。二、tRNA的转录后加工 1、切除多余的核苷酸.2、剪切内含子：核酸内切酶切除内含子,连接酶进行连接。3、修饰与3末端加-CCA:修饰包括甲基化,脱氨基,还原反应等，在核苷酸基转移酶催化下完成3末端添加CCA。第九章第九章 蛋白质的生物合成（翻译）蛋白质的生物合成（翻译）【目的与要求目的与要求】1 1、掌握翻译及蛋白质合成体系中的基本、掌握翻译及蛋白质合成体系中的基本概念，如密码子、简并性等。概念，如密码子、简并性等。2 2、掌握蛋白质合成体系的组成及、掌握蛋白质合成体系的组成及mRNAmRNA、tRNAtRNA和核蛋白体的作用原理。和核蛋白体的作用原理。3 3、复述蛋白质合成的过程。、复述蛋白质合成的过程。4 4、解释分子病的概念，并举例说明。、解释分子病的概念，并举例说明。蛋白质的生物合成过程，就是将蛋白质的生物合成过程，就是将DNADNA传递给传递给mRNAmRNA的遗传信息，再具体转译为蛋白质中的遗传信息，再具体转译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程，这一过程被称为氨基酸排列顺序的过程，这一过程被称为翻翻译。译。第一节第一节 参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质一、合成原料：蛋白质生物合成的原料是氨基酸。氨基酸在mRNA的指引下逐一聚合。聚合过程中，氨基酸需由tRNA携带。蛋白质合成的全过程是在由rRNA和蛋白质所组成的核蛋白体大分子上进行的。也就是说，蛋白质的生物合成，是需要mRNA为模板、tRNA为运载体、核蛋白体为装配场所共同协调完成的。此外，翻译过程还需众多的蛋白质因子和酶的参与。二、RNA（一）mRNAmRNAmRNA是翻译的直接模板。是翻译的直接模板。在mRNA分子中，核苷酸的排列顺序包含有多肽链中氨基酸的排列顺序。mRNA通过其模板作用传递DNA的遗传信息，即引导蛋白质多肽链的合成。作为指导蛋白质生物合成的模板，作为指导蛋白质生物合成的模板，mRNAmRNA中中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为氨基酸的信息，此三联体就称为密码密码。遗传密码共有遗传密码共有6464种，其中：种，其中：起始密码起始密码:AUG:AUG终止密码终止密码:UAA:UAA，UAGUAG，UGAUGA密码子的第二位密码子的第二位 密密码码子子的的第第一一位位(5端端UCAG密密码码子子的的第第三三位位(3）端端UUUUUUUUUCUUC苯丙苯丙苯丙苯丙UUAUUAUUGUUG亮亮亮亮UCUUCUUCCUCCUCAUCAUCGUCG丝丝丝丝UAUUAUUACUAC酪酪酪酪UAAUAA StoStoUAGUAG opopUGUUGUUGCUGC半半半半UGAUGAStopStop UGGUGG色色色色UCAGCCUUCUUCUCCUCCUACUACUGCUG亮亮亮亮CCUCCUCCCCCCCCACCACCGCCG脯脯脯脯CAUCAUCACCAC组组组组CAACAACAGCAG谷谷谷谷CGUCGUCGCCGCCGACGACGGCGG精精精精UCAGAAUUAUUAUCAUCAUAAUA异异异异AUGAUG蛋蛋蛋蛋ACUACUACCACCACAACAACGACG苏苏苏苏AAUAAUAACAAC天天天天AAAAAAAAGAAG赖赖赖赖AGUAGUAGCAGC丝丝丝丝AGAAGAAGGAGG精精精精UCAGGGUUGUUGUCGUCGUAGUAGUGGUG缬缬缬缬GCUGCUGCCGCCGCAGCAGCGGCG丙丙丙丙GAUGAUGACGAC天天天天GAAGAAGAGGAG谷谷谷谷GGUGGUGGCGGCGGAGGAGGGGGG甘甘甘甘UCAG遗传密码具有以下特点：遗传密码具有以下特点：1.1.通用性通用性 蛋白质生物合成的整套密码，从原蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。密码的通用性进一步核生物到人类都通用。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。证明各种生物进化自同一祖先。2.2.连续性连续性 指编码蛋白质氨基酸序列的各个三指编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。叉。3.3.简并性简并性同一氨基酸存在多个不同的遗传密同一氨基酸存在多个不同的遗传密码的现象称为遗传密码的码的现象称为遗传密码的简并性简并性。遗传密码的简并性在保持遗传稳定性上具有遗传密码的简并性在保持遗传稳定性上具有重要意义。重要意义。4.4.摆动性摆动性：转运氨基酸的转运氨基酸的tRNAtRNA的反密码需的反密码需要通过碱基互补与要通过碱基互补与mRNAmRNA上的遗传密码上的遗传密码反平反平行配对行配对结合，但反密码与密码之间常常不严结合，但反密码与密码之间常常不严格遵守碱基配对规律，称为格遵守碱基配对规律，称为摆动配对摆动配对。（二）（二）tRNAtRNA ：tRNAtRNA是转运氨基酸的工具是转运氨基酸的工具 所有所有tRNAtRNA的二级结构均是三叶草形，其氨基的二级结构均是三叶草形，其氨基酸臂的酸臂的3-CCA-OH3-CCA-OH是氨基酸的结合位点，是氨基酸的结合位点，反密码环顶端的反密码子与反密码环顶端的反密码子与mRNAmRNA上的密码上的密码子配对结合。子配对结合。tRNAtRNA携带的氨基酸，是由携带的氨基酸，是由mRNAmRNA上三联体密码决定的，因此，上三联体密码决定的，因此，tRNAtRNA可可将氨基酸准确地带到指定的位置。将氨基酸准确地带到指定的位置。氨基酸臂氨基酸臂反密码环反密码环tRNAtRNA（三）rRNA与蛋白质构成核蛋白体是蛋白质合成的场所 rRNA是一类分子量不等的非均一性RNA，它们与多种蛋白质互相镶嵌，结合成为显微镜下可见的核蛋白体颗粒，是氨基酸聚合成肽链的场所。核蛋白体由大、小亚基构成。大亚基有转肽酶活性和两个tRNA结合部位，一个是结合肽酰-tRNA的部位（P位），另一个是结合氨基酰-tRNA的部位（A位）。小亚基有结合模板mRNA的功能，在大小亚基之间有容纳mRNA的部位，核蛋白体能沿着mRNA53方向阅读遗传密码。三个与三个与tRNAtRNA结合的位点：结合的位点：A A位位：又又称称受受位位或或氨氨酰酰基基位位，可可与与新新进进入入的的氨基酰氨基酰tRNAtRNA结合；由大、小亚基成分构成。结合；由大、小亚基成分构成。P P位位：又又称称给给位位或或肽肽酰酰基基位位，可可与与延延伸伸中中的的肽酰基肽酰基tRNAtRNA结合；由大、小亚基成分构成。结合；由大、小亚基成分构成。E E位位：又又称称排排出出位位，空空载载tRNAtRNA脱脱离离核核蛋蛋白白体体前的结合位点；主要由大亚基成分构成。前的结合位点；主要由大亚基成分构成。核蛋白体大、小亚基的功能核蛋白体大、小亚基的功能原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式A位：氨基酰位位：氨基酰位P位：肽酰位位：肽酰位E位：排出位位：排出位三、酶类和蛋白因子三、酶类和蛋白因子（一）氨基酰-tRNA合成酶 氨基酸的氨基酸的活化活化与与携带携带反应由反应由氨基酰氨基酰tRNAtRNA合成酶催化。合成酶催化。特定的特定的tRNAtRNA与相应的氨基酸结合，生与相应的氨基酸结合，生成氨基酰成氨基酰tRNAtRNA，从而由，从而由tRNAtRNA携带活携带活化的氨基酸参与蛋白质的生物合成。化的氨基酸参与蛋白质的生物合成。每种氨基酸都有其特异的氨基酰-tRNA合成酶；该酶具有绝对专一性，对其tRNA和氨基酸两种底物能进行高度特异性地识别。（二）转肽酶（二）转肽酶 该酶实际上是核蛋白体大亚基上的蛋该酶实际上是核蛋白体大亚基上的蛋白质，能催化大亚基白质，能催化大亚基P P位上的肽酰位上的肽酰-tRNA-tRNA的肽酰基转的肽酰基转移到移到A A位上氨基酰位上氨基酰-tRNA-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键，延长肽链。合形成肽键，延长肽链。（三）其它因子和供能物质（三）其它因子和供能物质1.1.蛋白因子蛋白因子起始因子（起始因子（IFIF）与多肽链合成起始有关与多肽链合成起始有关的蛋白因子称为的蛋白因子称为起始因子。起始因子。作用主要是促进核蛋白体小亚基与起始作用主要是促进核蛋白体小亚基与起始tRNAtRNA及模板及模板mRNAmRNA结合。结合。延长因子（延长因子（EFEF）与多肽链合成的延伸过程与多肽链合成的延伸过程有关的蛋白因子称为有关的蛋白因子称为延长因子。延长因子。EFEF的作用主要促使氨基酰的作用主要促使氨基酰tRNAtRNA进入核蛋白的进入核蛋白的受体，并可促进移位过程。受体，并可促进移位过程。释放因子（释放因子（RFRF）与多肽链合成终止并使之与多肽链合成终止并使之从核蛋白体上释放相关的蛋白因子称为从核蛋白体上释放相关的蛋白因子称为释放释放因子。因子。RFRF的生物学功能主要有：的生物学功能主要有：识别终止密码，如识别终止密码，如RF-1RF-1特异识别特异识别UAAUAA、UAGUAG；而；而RF-2RF-2可识别可识别UAAUAA、UGAUGA。诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子化肽酰基转移到水分子-OH-OH上，使肽链上，使肽链从核蛋白体上释放。从核蛋白体上释放。多多肽肽链链合合成成时时，需需ATPATP、GTPGTP作作为为供供能能物物质，并需质，并需MgMg2+2+、K K+参与。参与。氨氨基基酸酸活活化化时时需需消消耗耗2 2分分子子高高能能磷磷酸酸键键，肽肽键键形形成成时时又又消消耗耗2 2分分子子高高能能磷磷酸酸键键，故故缩缩合合一一分分子子氨氨基基酸酸残残基基需需消消耗耗4 4分分子子高高能能磷磷酸键酸键。2.2.供能物质和无机离子供能物质和无机离子第二节 蛋白质生物合成的过程蛋白质生物合成过程包括三大步骤：蛋白质生物合成过程包括三大步骤：氨基酸的活化与搬运；氨基酸的活化与搬运；活化氨基酸在核蛋白体上的缩合；活化氨基酸在核蛋白体上的缩合；多肽链合成后的加工修饰。多肽链合成后的加工修饰。本节主要介绍活化氨基酸在核蛋白体上的缩本节主要介绍活化氨基酸在核蛋白体上的缩合过程，这一过程包括多肽链合成的合过程，这一过程包括多肽链合成的起始、起始、延长和终止延长和终止三个阶段。三个阶段。一一、氨基酸的活化与转运氨基酸的活化与转运 在蛋白质分子中，氨基酸借其氨基与羧基互在蛋白质分子中，氨基酸借其氨基与羧基互相连接，形成肽键。但氨基与羧基的反应性相连接，形成肽键。但氨基与羧基的反应性不强，必须经过活化才能彼此相连。如前所不强，必须经过活化才能彼此相连。如前所述，在氨基酰述，在氨基酰-tRNA-tRNA合成酶的催化下，氨基合成酶的催化下，氨基酸与酸与tRNAtRNA结合成为氨基酰结合成为氨基酰-tRNA-tRNA的过程叫做的过程叫做氨基酸的活化。以氨基酰氨基酸的活化。以氨基酰-tRNA-tRNA形式存在的形式存在的活化氨基酸即可投入氨基酸缩合成肽的过程。活化氨基酸即可投入氨基酸缩合成肽的过程。氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶 二、肽链的合成二、肽链的合成（一）肽链合成的起始（一）肽链合成的起始.1.1.核蛋白体大、小亚基分离：核蛋白体大、小亚基分离：IF-1IF-1和和IF-3IF-3与小亚基结合，促进核蛋白体大、与小亚基结合，促进核蛋白体大、小亚基拆离，为新一轮合成作准备。小亚基拆离，为新一轮合成作准备。2 2mRNAmRNA与核蛋白体的小亚基结合与核蛋白体的小亚基结合 原核原核mRNAmRNA的起始部位由一段富含嘌呤的特的起始部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸顺序组成，称为殊核苷酸顺序组成，称为S-DS-D序列序列（核蛋白体（核蛋白体结合位点，结合位点，RBSRBS）。）。而原核而原核16S rRNA16S rRNA存在一段富含嘧啶的序列，存在一段富含嘧啶的序列，二者之间可通过碱基配对，使二者之间可通过碱基配对，使mRNAmRNA与核蛋与核蛋白体白体小亚基结合。小亚基结合。IF-3IF-1A U G53IF-2GTP3.3.起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAtRNA(fMet-tRNAi imetmet)结合到小亚基结合到小亚基IF-3IF-1A U G53起始起始 fMet-tRNAfMet-tRNAi imetmet以及以及IFIF2 2-GTP-GTP一起，识别结合一起，识别结合小亚基小亚基P P位，并对应模板位，并对应模板mRNAmRNA的起始密码的起始密码AUGAUG。IF-3IF-1IF-2-GTP-GDPPi4.4.核蛋白体大亚基结合，起始复合体形成：核蛋白体大亚基结合，起始复合体形成：A U G53IFIF2 2结合的结合的GTPGTP被水解，三种被水解，三种IFIF脱离，脱离，50S50S大亚大亚基与基与30S30S小亚基、模板小亚基、模板mRNAmRNA以及起始以及起始fMet-fMet-tRNAtRNAi ifMetfMet构成起始复合体。构成起始复合体。（二）肽链的延长（二）肽链的延长 起始复合物形成后，随即对起始复合物形成后，随即对mRNAmRNA上的遗传上的遗传密码进行连续地翻译，即各种氨基酰密码进行连续地翻译，即各种氨基酰-tRNA-tRNA按照按照mRNAmRNA上三联体密码子的顺序依次进入上三联体密码子的顺序依次进入核蛋白体上，使肽链延长。核蛋白体上，使肽链延长。翻译过程的肽链翻译过程的肽链延长也称为核蛋白体循环，每次循环可分为延长也称为核蛋白体循环，每次循环可分为进位（注册）、成肽和转位三个步骤进位（注册）、成肽和转位三个步骤。每循。每循环一次，肽链延长一个氨基酸，如此不断重环一次，肽链延长一个氨基酸，如此不断重复，直到肽链合成终止。这一过程需要肽链复，直到肽链合成终止。这一过程需要肽链延长因子（延长因子（EFEF）、）、GTPGTP、Mg2Mg2和和K K的参与。的参与。1.1.1.1.进位：进位：进位：进位：又称又称又称又称注册注册注册注册，指根据指根据指根据指根据mRNAmRNAmRNAmRNA上上上上遗传密码的指引，进入核蛋遗传密码的指引，进入核蛋遗传密码的指引，进入核蛋遗传密码的指引，进入核蛋白体大亚基的白体大亚基的白体大亚基的白体大亚基的A A A A位。在起始位。在起始位。在起始位。在起始复合物中，大亚基上对应于复合物中，大亚基上对应于复合物中，大亚基上对应于复合物中，大亚基上对应于mRNAmRNAmRNAmRNA的第二位密码子的的第二位密码子的的第二位密码子的的第二位密码子的A A A A位是空着的。起始复合物形位是空着的。起始复合物形位是空着的。起始复合物形位是空着的。起始复合物形成后，由成后，由成后，由成后，由mRNAmRNAmRNAmRNA上的第二位上的第二位上的第二位上的第二位密码子决定的氨基酰密码子决定的氨基酰密码子决定的氨基酰密码子决定的氨基酰-tRNA-tRNA-tRNA-tRNA进入进入进入进入A A A A位，并通过其反密码位，并通过其反密码位，并通过其反密码位，并通过其反密码子与密码子互补结合。此步子与密码子互补结合。此步子与密码子互补结合。此步子与密码子互补结合。此步骤需骤需骤需骤需GTPGTPGTPGTP，MgMgMgMg2+2+2+2+，和，和，和，和EF-TEF-TEF-TEF-T参与。参与。参与。参与。2 2 2 2转肽转肽转肽转肽 在大亚基在大亚基在大亚基在大亚基上的转肽酶的催化上的转肽酶的催化上的转肽酶的催化上的转肽酶的催化下，下，下，下，P P P P位上的位上的位上的位上的fmet-fmet-fmet-fmet-tRNAfmettRNAfmettRNAfmettRNAfmet中甲酰中甲酰中甲酰中甲酰甲硫氨酸的酰基转甲硫氨酸的酰基转甲硫氨酸的酰基转甲硫氨酸的酰基转移到移到移到移到A A A A位，与位，与位，与位，与A A A A位位位位上的氨基酰上的氨基酰上的氨基酰上的氨基酰-tRNA-tRNA-tRNA-tRNA的氨基结合成第一的氨基结合成第一的氨基结合成第一的氨基结合成第一个肽键，这样就在个肽键，这样就在个肽键，这样就在个肽键，这样就在A A A A位上形成一个二位上形成一个二位上形成一个二位上形成一个二肽酰肽酰肽酰肽酰-tRNA-tRNA-tRNA-tRNA，P P P P位位位位上的上的上的上的tRNAtRNAtRNAtRNA随之从随之从随之从随之从大亚基上脱落下来。大亚基上脱落下来。大亚基上脱落下来。大亚基上脱落下来。此时此时此时此时P P P P位成为空位。位成为空位。位成为空位。位成为空位。成肽过程需要成肽过程需要成肽过程需要成肽过程需要Mg2Mg2Mg2Mg2和和和和K K K K的参与。的参与。的参与。的参与。3 3 3 3转位转位转位转位 上述二肽形成之后，在转位酶催化下，并上述二肽形成之后，在转位酶催化下，并上述二肽形成之后，在转位酶催化下，并上述二肽形成之后，在转位酶催化下，并在在在在EF-GEF-GEF-GEF-G和和和和Mg2Mg2Mg2Mg2的共同参与以及的共同参与以及的共同参与以及的共同参与以及GTPGTPGTPGTP供能的情况下，供能的情况下，供能的情况下，供能的情况下，核蛋白体向核蛋白体向核蛋白体向核蛋白体向mRNAmRNAmRNAmRNA的的的的3333端方向移动相当于一个密码端方向移动相当于一个密码端方向移动相当于一个密码端方向移动相当于一个密码子的距离，此时子的距离，此时子的距离，此时子的距离，此时A A A A位上的二肽酰位上的二肽酰位上的二肽酰位上的二肽酰-tRNA-tRNA-tRNA-tRNA移至移至移至移至P P P P位，位，位，位，A A A A位留空，而位留空，而位留空，而位留空，而mRNAmRNAmRNAmRNA上的第三个密码子与空着的上的第三个密码子与空着的上的第三个密码子与空着的上的第三个密码子与空着的A A A A位位位位相对应。至此，第一循环完成，又回复到循环开始相对应。至此，第一循环完成，又回复到循环开始相对应。至此，第一循环完成，又回复到循环开始相对应。至此，第一循环完成，又回复到循环开始时的状态，所不同的是，此时时的状态，所不同的是，此时时的状态，所不同的是，此时时的状态，所不同的是，此时P P P P位上由循环开始时的位上由循环开始时的位上由循环开始时的位上由循环开始时的fmet-tRNAfmetfmet-tRNAfmetfmet-tRNAfmetfmet-tRNAfmet变成了二肽酰变成了二肽酰变成了二肽酰变成了二肽酰-tRNA-tRNA-tRNA-tRNA。接着，第三号。接着，第三号。接着，第三号。接着，第三号氨基酸就按第三个密码子的指引进入氨基酸就按第三个密码子的指引进入氨基酸就按第三个密码子的指引进入氨基酸就按第三个密码子的指引进入A A A A位注册，开位注册，开位注册，开位注册，开始下一轮始下一轮始下一轮始下一轮 循环，形成三肽酰循环，形成三肽酰循环，形成三肽酰循环，形成三肽酰-tRNA-tRNA-tRNA-tRNA。同样地，。同样地，。同样地，。同样地，按进位按进位按进位按进位-成肽成肽成肽成肽-转位循环一次，就在肽链上增加一个转位循环一次，就在肽链上增加一个转位循环一次，就在肽链上增加一个转位循环一次，就在肽链上增加一个氨基酸残基。可见，核蛋白体阅读氨基酸残基。可见，核蛋白体阅读氨基酸残基。可见，核蛋白体阅读氨基酸残基。可见，核蛋白体阅读mRNAmRNAmRNAmRNA密码子是密码子是密码子是密码子是从从从从5555向向向向3333方向进行的，而肽链的合成是从方向进行的，而肽链的合成是从方向进行的，而肽链的合成是从方向进行的，而肽链的合成是从N-N-N-N-端向端向端向端向C-C-C-C-端方向进行的。蛋白质多肽链合成的速度很快，端方向进行的。蛋白质多肽链合成的速度很快，端方向进行的。蛋白质多肽链合成的速度很快，端方向进行的。蛋白质多肽链合成的速度很快，据估算，每秒钟可翻译约据估算，每秒钟可翻译约据估算，每秒钟可翻译约据估算，每秒钟可翻译约40404040个密码子，即每秒钟可个密码子，即每秒钟可个密码子，即每秒钟可个密码子，即每秒钟可以使肽链延长以使肽链延长以使肽链延长以使肽链延长40404040个左右氨基酸残基。个左右氨基酸残基。个左右氨基酸残基。个左右氨基酸残基。进进位位转转位位成肽成肽核蛋白体循环的反应过程核蛋白体循环的反应过程（三）翻译的终止（三）翻译的终止 翻译的终止包括：终止密码的辨认，肽链从翻译的终止包括：终止密码的辨认，肽链从tRNAtRNA上水解释出，上水解释出，mRNAmRNA脱离核蛋白体，大脱离核蛋白体，大小亚基解聚。当肽链延长直到小亚基解聚。当肽链延长直到A A位出现终止密位出现终止密码（码（UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA），无氨基酰），无氨基酰-tRNA-tRNA与之对应，此时，释放因子（与之对应，此时，释放因子（RFRF）能识别终）能识别终止密码，进入止密码，进入A A位。位。RFRF与大亚基的结合，可与大亚基的结合，可诱导转肽酶变构，激活转肽酶，使诱导转肽酶变构，激活转肽酶，使P P位上的多位上的多肽链从肽链从tRNAtRNA上分离；然后由上分离；然后由GTPGTP供能，使供能，使tRNAtRNA、RFRF和和mRNAmRNA均从核蛋白体上脱落下来；均从核蛋白体上脱落下来；在在IFIF的作用下，核蛋白体解聚成大、小亚基。的作用下，核蛋白体解聚成大、小亚基。解聚后的大、小亚基又可重新进入翻译过程，解聚后的大、小亚基又可重新进入翻译过程，循环使用。狭义上，核蛋白体循环指翻译延循环使用。狭义上，核蛋白体循环指翻译延长，广义上则包括整个翻译过程。长，广义上则包括整个翻译过程。多多肽肽链链合合成成的的终终止止过过程程 多肽链合成终止演示多肽链合成终止演示U A G53RFCOO-三三 、蛋白质合成后加工和输送蛋白质合成后加工和输送 从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。为天然构象的功能蛋白。为天然构象的功能蛋白。为天然构象的功能蛋白。（一）（一）N-N-端加工端加工去除去除NN末端蛋氨酸残基末端蛋氨酸残基四、蛋白质合成与医学的关系（一）、分子病（一）、分子病 因DNA分子基因的缺陷,使某种蛋白质分子一级结构的氨基酸序列发生改变导致的遗传病，称为分子病分子病。例：镰刀形红细胞贫血。病因：编码血红蛋白b链的基因，其DNA上的T被A代替，导致b链氨基端第6位的谷氨酸被缬氨酸代替。（二）、蛋白质合成的抑制剂（二）、蛋白质合成的抑制剂 蛋白质生物合成自复制、转录和翻译的不同过程均有抑制剂能加以阻断。抑制剂包括抗菌素和毒素等。1.1.抗生素抗生素四环素族：（土霉素等）四环素族：（土霉素等）作用作用:抑制氨基酰-tRNA与原核细胞的小亚基结合,此类抗生素不易进入哺乳动物细胞。氯霉素：（红霉素）氯霉素：（红霉素）作用作用与原核细胞的大亚基结合,对真核线立体合成有阻断作用。抗生素抑制蛋白质生物合成的原理抗生素抑制蛋白质生物合成的原理2.2.干扰素干扰素病毒感染宿主后，细胞产生一类蛋白因子，它抑制病毒的繁殖保护宿主。作用原理作用原理：当双链RNA病毒存在时,干扰素使病毒蛋白质合成受抑制，使病毒无法繁殖。作用机制作用机制：1、当双链RNA病毒存在时，干扰素活化一种蛋白激酶,激酶使启动因子eIF2磷酸化而失活，从而抑制蛋白合成。2、干扰素间接活化一种核酸内切酶，此酶使病毒mRNA降解,从而阻断蛋白质合成。第十章分子生物学常用技术和人类基因组计划