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1、生物信息的传递下第1页，共157页，编辑于2022年，星期一第2页，共157页，编辑于2022年，星期一第3页，共157页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 遗传密码三联子遗传密码三联子第4页，共157页，编辑于2022年，星期一第5页，共157页，编辑于2022年，星期一第6页，共157页，编辑于2022年，星期一第7页，共157页，编辑于2022年，星期一n遗传密码(genetic code):DNA（或mRNA）中核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系。n密码子(codon)：mRNA上每3个核苷酸破译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这3个核苷酸就称为三联子密码。（一）三联子密码
2、及其破译（一）三联子密码及其破译第8页，共157页，编辑于2022年，星期一n翻译从起始密码子AUG开始，沿着53方向连续阅读密码子，直至终止密码子为止。n若以3个核苷酸代表一个氨基酸，有43=64种密码子，满足了编码20种氨基酸的需要。第9页，共157页，编辑于2022年，星期一遗传密码破译简史遗传密码破译简史（1）1954年Gamow首先对遗传密码进行了探讨；（2）1961年Crick 证明三联体密码子是正确的；（3）1961年，Nirenberg以均聚物、随机共聚物、特定序列的共聚物作模板合成多肽，破译遗传密码；（4）1964年Nirenberg 用核糖体结合技术研究遗传密码，直接测出三
3、联体对应的氨基酸；（5）到1966年，遗传密码全部破译。第10页，共157页，编辑于2022年，星期一1.制备E.coli无细胞合成体系，以均聚物、随机共聚物和特定序列的共聚物模板指导多肽的合成。多聚同一核苷酸的翻译多聚同一核苷酸的翻译多聚同一核苷酸的翻译多聚同一核苷酸的翻译 多聚重复核苷酸的翻译多聚重复核苷酸的翻译多聚重复核苷酸的翻译多聚重复核苷酸的翻译2.核糖体结合技术遗传密码的破译第11页，共157页，编辑于2022年，星期一第12页，共157页，编辑于2022年，星期一核糖体结合技术保温 硝酸纤维滤膜过滤分析留在滤膜上的核糖体-AA-tRNAAA-tRNA 确定与核糖体结合的AAAA和
4、模板特定特定三核苷酸为模板三核苷酸为模板 +核糖体核糖体 +20+20 种种AA-tRNAAA-tRNA(其中一种AA-tRNAAA-tRNA的氨基酸被1414C C标记）第13页，共157页，编辑于2022年，星期一 遗遗 传传 密密 码码阅读方向为阅读方向为阅读方向为阅读方向为5-35-35-35-3第14页，共157页，编辑于2022年，星期一（二）遗传密码的性质（二）遗传密码的性质1.1.密码的连续性密码的连续性2.2.密码的简并性密码的简并性3.3.密码的方向性密码的方向性4.4.密码的摆动性密码的摆动性5.5.密码的普遍性与特殊性密码的普遍性与特殊性第15页，共157页，编辑于20
5、22年，星期一1 1、密码的连续性、密码的连续性3333起始密起始密起始密起始密码子码子码子码子5555读码无标点、无重叠，阅读方向为读码无标点、无重叠，阅读方向为5353第16页，共157页，编辑于2022年，星期一遗传密码的连续性遗传密码的连续性第17页，共157页，编辑于2022年，星期一从从mRNA 5 端端起起始始密密码码子子AUG到到3 端端终终止止密密码码子子之之间间的的核核苷苷酸酸序序列列，各各个个三三联联体体密密码码连连续续排排列列编编码码一一个个蛋蛋白白质质多多肽肽链链，称称为为开开放放阅阅读读框架框架(open reading frame,ORF)。open readin
6、g frame,ORF第18页，共157页，编辑于2022年，星期一移码突变移码突变第19页，共157页，编辑于2022年，星期一2 2、密码的简并性、密码的简并性大多数氨基酸都存在几个密码，由大多数氨基酸都存在几个密码，由一种以上一种以上密密码子编码码子编码同一个氨基酸同一个氨基酸的现象称为密码子的简并性的现象称为密码子的简并性（degeneracydegeneracy）。）。密码子碱基数确定和对应性密码子碱基数确定和对应性（6464个密码子对个密码子对2020种氨基酸）种氨基酸）确定同一个氨基酸的不同密码称为同义密码确定同一个氨基酸的不同密码称为同义密码（synonymous codons
7、synonymous codons）。）。第20页，共157页，编辑于2022年，星期一n密码的简并性可以减少碱基突变造成的有密码的简并性可以减少碱基突变造成的有害效应。害效应。n在标准遗传密码表中，只有一个密码子的在标准遗传密码表中，只有一个密码子的氨基酸是氨基酸是Trp和和Met。第21页，共157页，编辑于2022年，星期一遗传密码的简并性遗传密码的简并性第22页，共157页，编辑于2022年，星期一第23页，共157页，编辑于2022年，星期一3 3、密码的方向性、密码的方向性指阅读指阅读mRNAmRNA模板上的三联体密码时，只能模板上的三联体密码时，只能沿沿5353方向进行。方向进行
8、。33起始密起始密起始密起始密码子码子码子码子55第24页，共157页，编辑于2022年，星期一4 4、密码的摆动性、密码的摆动性1966196619661966年，年，年，年，CrickCrickCrickCrick提出摆动假说（提出摆动假说（提出摆动假说（提出摆动假说（Wobble hypothesisWobble hypothesisWobble hypothesisWobble hypothesis）tRNAtRNAtRNAtRNA上的反密码子与上的反密码子与上的反密码子与上的反密码子与mRNAmRNAmRNAmRNA上的密码子配对时，密上的密码子配对时，密上的密码子配对时，密上的密码
9、子配对时，密码子的码子的码子的码子的第一位、第二位第一位、第二位第一位、第二位第一位、第二位碱基配对是严格的，碱基配对是严格的，碱基配对是严格的，碱基配对是严格的，第三位第三位第三位第三位碱碱碱碱基可以有一定变动，这种现象称为密码的摆动性或基可以有一定变动，这种现象称为密码的摆动性或基可以有一定变动，这种现象称为密码的摆动性或基可以有一定变动，这种现象称为密码的摆动性或变偶性（变偶性（变偶性（变偶性（wobblewobblewobblewobble）。）。）。）。I I I I（肌苷，次黄嘌呤核苷）（肌苷，次黄嘌呤核苷）（肌苷，次黄嘌呤核苷）（肌苷，次黄嘌呤核苷）A A A A、U U U U
10、、CCCC配对。配对。配对。配对。第25页，共157页，编辑于2022年，星期一第26页，共157页，编辑于2022年，星期一第27页，共157页，编辑于2022年，星期一在密码子第三位碱基与在密码子第三位碱基与反密码子第一位碱基之反密码子第一位碱基之间，碱基配对的摆动允间，碱基配对的摆动允许形成许形成GU配对。配对。GU pairs form at the third codon base 第28页，共157页，编辑于2022年，星期一第29页，共157页，编辑于2022年，星期一5 5、密码的普遍性与特殊性、密码的普遍性与特殊性遗传密码无论在体内还是体外，无论是对病毒、遗传密码无论在体内还
11、是体外，无论是对病毒、遗传密码无论在体内还是体外，无论是对病毒、遗传密码无论在体内还是体外，无论是对病毒、细菌、动物还是植物而言都通用细菌、动物还是植物而言都通用细菌、动物还是植物而言都通用细菌、动物还是植物而言都通用。在真核细胞线粒体中，在真核细胞线粒体中，在真核细胞线粒体中，在真核细胞线粒体中，UGAUGA不是不是不是不是终止密码子终止密码子终止密码子终止密码子，是，是，是，是TrpTrp的密码子；的密码子；的密码子；的密码子；AUAAUA不是不是不是不是IleIle的密码子，而是的密码子，而是的密码子，而是的密码子，而是MetMet的密码子；的密码子；的密码子；的密码子；AGAAGA和和
12、和和AGGAGG不是不是不是不是ArgArg密码子，而是密码子，而是密码子，而是密码子，而是终止密码子终止密码子终止密码子终止密码子。第30页，共157页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 tRNA第31页，共157页，编辑于2022年，星期一mRNA：蛋白质的：蛋白质的DNA序列信息的中间体。序列信息的中间体。tRNA：运送特定氨基酸到核糖体上合成蛋白质。：运送特定氨基酸到核糖体上合成蛋白质。rRNA：核糖体的组成元件。：核糖体的组成元件。概概 述述第32页，共157页，编辑于2022年，星期一Protein synthesis uses three types of RNA53第33页
13、，共157页，编辑于2022年，星期一mRNA第34页，共157页，编辑于2022年，星期一原核生物原核生物mRNA与真核生物与真核生物mRNA结构比较结构比较 核糖体可以不从核糖体可以不从mRNAmRNA上解离连续合成三个蛋白质上解离连续合成三个蛋白质Eukaryotic mRNAProkaryotic mRNA第35页，共157页，编辑于2022年，星期一2.1.2 原核生物原核生物mRNA与真核生物与真核生物mRNA生命周期比较生命周期比较第36页，共157页，编辑于2022年，星期一2)The life cycle of Eukaryotic mRNA messenger RNA:ex
14、pression of mRNA in animal cells requires transcription,modification,processing,nucleocytoplasmic transport,and translation.Eukaryotic mRNA is modified and exported第37页，共157页，编辑于2022年，星期一一、一、tRNA的二级结构的二级结构二级结构：三叶草型二级结构：三叶草型三级结构：倒三级结构：倒L L型型稀有核苷含量多稀有核苷含量多第38页，共157页，编辑于2022年，星期一第39页，共157页，编辑于2022年，星期一
15、二、二、tRNA的三级结构的三级结构第40页，共157页，编辑于2022年，星期一tRNA折叠为折叠为紧凑的紧凑的L型三型三级结构。级结构。第41页，共157页，编辑于2022年，星期一三、三、tRNA的功能的功能在蛋白质合成中，起着运载氨基酸的作用，按照在蛋白质合成中，起着运载氨基酸的作用，按照mRNAmRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺序将氨链上的密码子所决定的氨基酸顺序将氨基酸转运到核糖体的特定部位。基酸转运到核糖体的特定部位。3端端CCAOH上的氨基酸接受臂上的氨基酸接受臂识别氨酰识别氨酰tRNA合成酶的位点合成酶的位点核糖体识别位点核糖体识别位点反密码子位点反密码子位点第42页，共1
16、57页，编辑于2022年，星期一tRNA特异性只取决于反密码子特异性只取决于反密码子,与携带的氨基酸无关与携带的氨基酸无关第43页，共157页，编辑于2022年，星期一四、四、tRNA的种类的种类（一）起始（一）起始tRNAtRNAtRNAtRNA和延伸和延伸tRNAtRNAtRNAtRNA一类特异地一类特异地识别识别mRNAmRNA模板上模板上起始密码子起始密码子的的tRNAtRNA叫叫起始起始tRNAtRNA，其他其他tRNAtRNA为延伸为延伸tRNA.tRNA.原核起始原核起始tRNAtRNA携带携带fMetfMet真核起始真核起始tRNAtRNA携带携带MetMet第44页，共157
17、页，编辑于2022年，星期一（二）同工（二）同工tRNAtRNA携带相同氨基酸而反密码子不同的一组携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNA称为称为同功受体同功受体同功受体同功受体tRNAtRNA原因原因：tRNA tRNA 的数目（的数目（2020余种）大于氨基酸数目余种）大于氨基酸数目第45页，共157页，编辑于2022年，星期一同工同工同工同工tRNAtRNAtRNAtRNA既要有既要有既要有既要有不同的反密码子不同的反密码子不同的反密码子不同的反密码子以识别该氨基酸以识别该氨基酸以识别该氨基酸以识别该氨基酸的各种的各种的各种的各种同义密码同义密码同义密码同义密码，又要有某种，又要有某种
18、，又要有某种，又要有某种结构上的共同性结构上的共同性结构上的共同性结构上的共同性，能，能，能，能被被被被AA-tRNAAA-tRNAAA-tRNAAA-tRNA合成酶合成酶合成酶合成酶识别识别识别识别.同工同工tRNA的特性：的特性：第46页，共157页，编辑于2022年，星期一（三）校正（三）校正tRNAtRNA（suppressor tRNAsuppressor tRNA）错义突变校正错义突变校正无义突变校正无义突变校正校正校正tRNAtRNA的类型：的类型：第47页，共157页，编辑于2022年，星期一1、无义突变与无义突变校正、无义突变与无义突变校正 在蛋白质的结构基因中在蛋白质的结构
19、基因中在蛋白质的结构基因中在蛋白质的结构基因中,一个核苷酸的改变可能一个核苷酸的改变可能一个核苷酸的改变可能一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成使代表某个氨基酸的密码子变成使代表某个氨基酸的密码子变成使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子终止密码子终止密码子终止密码子(UAGUAGUAGUAG、UGAUGAUGAUGA、UAA),UAA),UAA),UAA),使蛋白质合成提前使蛋白质合成提前使蛋白质合成提前使蛋白质合成提前终止终止终止终止,合成合成合成合成无功能的无功能的无功能的无功能的或无意义的多肽或无意义的多肽或无意义的多肽或无意义的多肽,这种突变就称为无义突变这种突变就称为无
20、义突变这种突变就称为无义突变这种突变就称为无义突变.tRNAtRNAtRNAtRNA可通过改变反密码子区校正无义突变。可通过改变反密码子区校正无义突变。可通过改变反密码子区校正无义突变。可通过改变反密码子区校正无义突变。第48页，共157页，编辑于2022年，星期一大肠杆菌无义突变的校正大肠杆菌无义突变的校正tRNA 第49页，共157页，编辑于2022年，星期一Nonsense Nonsense suppressorsuppressor第50页，共157页，编辑于2022年，星期一 错义突变的错义突变的错义突变的错义突变的校正校正校正校正tRNAtRNAtRNAtRNA通过反密码子区的改变把
21、正通过反密码子区的改变把正通过反密码子区的改变把正通过反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上确的氨基酸加到肽链上确的氨基酸加到肽链上确的氨基酸加到肽链上,合成正常的蛋白质合成正常的蛋白质合成正常的蛋白质合成正常的蛋白质 2、错义突变与错义突变校正、错义突变与错义突变校正 错义突变是由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基错义突变是由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基错义突变是由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基错义突变是由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另外一种氨基酸的密码酸的密码变成另外一种氨基酸的密码酸的密码变成另外一种氨基酸的密码酸的密码变成另外一种氨基酸的密
22、码.第51页，共157页，编辑于2022年，星期一第52页，共157页，编辑于2022年，星期一第53页，共157页，编辑于2022年，星期一Missense Missense suppressionsuppression第54页，共157页，编辑于2022年，星期一五、氨酰五、氨酰-tRNA合成酶合成酶 第55页，共157页，编辑于2022年，星期一氨基酰氨基酰tRNA合成酶催化的反应：合成酶催化的反应：氨基酸氨基酸 ATP+E 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi 第一步：活化反应第一步：活化反应第一步：活化反应第一步：活化反应第56页，共157页，编辑于2022年，星期一第二步：转移反应第二
23、步：转移反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E第57页，共157页，编辑于2022年，星期一Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet氨基酰氨基酰-tRNAtRNA的表示方法的表示方法真核生物真核生物：Met-tRNAiMet原核生物原核生物：fMet-tRNAifMet第58页，共157页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 核糖体核糖体第59页，共157页，编辑于2022年，星期一第60页，共157页，编辑于2022年，星期一一、核糖体的结构一、核糖体的结构第61页，共157页，编辑于2022年，星期一第62页，共157页，编
24、辑于2022年，星期一第63页，共157页，编辑于2022年，星期一第64页，共157页，编辑于2022年，星期一二、二、rRNArRNA5 5S rRNAS rRNA23S rRNA23S rRNA16S rRNA16S rRNA5.8S rRNA5.8S rRNA5 5S rRNAS rRNA28S rRNA28S rRNA18S rRNA18S rRNA真核生物真核生物原核生物原核生物第65页，共157页，编辑于2022年，星期一第66页，共157页，编辑于2022年，星期一原核生物翻译过程中核糖体结构模式原核生物翻译过程中核糖体结构模式A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl s
25、ite)P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site)第67页，共157页，编辑于2022年，星期一三、核糖体的功能三、核糖体的功能第68页，共157页，编辑于2022年，星期一活性中心：活性中心：mRNA结合部位结合部位结合或接受结合或接受AA-tRNA部位部位结合或接受肽基结合或接受肽基tRNA的部位的部位肽基转移部位肽基转移部位形成肽键的部位（转肽酶的中心）形成肽键的部位（转肽酶的中心）负责肽链合成的各种因子的结合位点负责肽链合成的各种因子的结合位点第69页，共157页，编辑于2022年，星期一AP肽基转移肽基转移酶位点酶位点肽酰结合位肽
26、酰结合位点（点（P位）位）氨酰接受位氨酰接受位点点（A位）位）mRNA结结合位点合位点小亚基小亚基大亚基大亚基UAC氨酰氨酰-tRNA肽酰肽酰-tRNAAAC功能位点功能位点E第70页，共157页，编辑于2022年，星期一第71页，共157页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 蛋白质合成的生物学机制蛋白质合成的生物学机制第72页，共157页，编辑于2022年，星期一n n20种氨基酸种氨基酸(AA)作为原料作为原料n n酶及众多蛋白因子，如酶及众多蛋白因子，如IF、eIF n nATP、GTP、无机离子无机离子参与蛋白质生物合成的物质包括参与蛋白质生物合成的物质包括l l 三种三种RNAm
27、RNA（messenger RNA,信使信使RNA）rRNA（ribosomal RNA,核糖体核糖体RNA）tRNA（transfer RNA,转移转移RNA）第73页，共157页，编辑于2022年，星期一蛋白质生物合成的过程蛋白质生物合成的过程氨基酸的活化氨基酸的活化肽链合成的起始肽链合成的起始肽链的延长肽链的延长肽链合成的终止和释放肽链合成的终止和释放新合成多肽链的折叠和加工处理新合成多肽链的折叠和加工处理第74页，共157页，编辑于2022年，星期一一、氨基酸的活化一、氨基酸的活化氨基酸氨基酸+tRNAtRNA氨基酰氨基酰-tRNAtRNAATPATP AMPAMPPPiPPi氨基酰氨
28、基酰-tRNAtRNA合成酶合成酶第一步：活化第一步：活化第二步：转移第二步：转移第75页，共157页，编辑于2022年，星期一氨基酰氨基酰tRNA合成酶催化的反应：合成酶催化的反应：氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi 第一步：活化反应第一步：活化反应第一步：活化反应第一步：活化反应第76页，共157页，编辑于2022年，星期一第二步：转移反应第二步：转移反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E第77页，共157页，编辑于2022年，星期一 tRNA与酶与酶结合的模结合的模型型tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATP第78页，共
29、157页，编辑于2022年，星期一第79页，共157页，编辑于2022年，星期一Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet氨基酰氨基酰-tRNAtRNA的表示方法的表示方法真核生物真核生物：Met-tRNAiMet原核生物原核生物：fMet-tRNAifMet第80页，共157页，编辑于2022年，星期一原核生物原核生物：fMet-tRNAifMetMet +tRNA +ATP Met-tRNAfMet+AMP+PPi甲酰基转移酶甲酰基转移酶四氢叶酸四氢叶酸fMet-tRNAfMet第81页，共157页，编辑于2022年，星期一二、翻译的起始二、翻译的起始mRNAmR
30、NA和和起始氨酰起始氨酰-tRNAtRNA分别与分别与核蛋白体核蛋白体结合结合而形成而形成翻译起始复合物翻译起始复合物.原核生物翻译起始复合物形成原核生物翻译起始复合物形成 真核生物翻译起始复合体形成真核生物翻译起始复合体形成第82页，共157页，编辑于2022年，星期一(一一)原核生物翻译起始复合物形成原核生物翻译起始复合物形成1、翻译起始需要的几种成分：、翻译起始需要的几种成分：1)1)3030S S小亚基小亚基小亚基小亚基2)2)模板模板模板模板mRNAmRNA3)3)fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet4)4)三个翻译起始因子（三个翻译起始因子（三个翻译起始因子（三个翻
31、译起始因子（IF-1IF-1、IF-2 IF-2、IF-3 IF-3）5)5)GTPGTP6)6)50S50S大亚基大亚基大亚基大亚基7)7)Mg Mg 2 2第83页，共157页，编辑于2022年，星期一2、翻译起始包括以下几个步骤：、翻译起始包括以下几个步骤：核糖体大小亚基分离；核糖体大小亚基分离；核糖体大小亚基分离；核糖体大小亚基分离；mRNAmRNAmRNAmRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；起始氨酰起始氨酰起始氨酰起始氨酰-tRNAtRNAtRNAtRNA的结合；的结合；的结合；的结合；核糖体大亚基结合。核糖体大亚基结合。核糖体大亚基结合。
32、核糖体大亚基结合。第84页，共157页，编辑于2022年，星期一1 1）核糖体大、小亚基分离核糖体大、小亚基分离 IF-1和和IF-3与小亚基结合，促进核糖体大、小亚基与小亚基结合，促进核糖体大、小亚基拆离，为新一轮合成作准备。拆离，为新一轮合成作准备。IF-3IF-1第85页，共157页，编辑于2022年，星期一2)2)mRNAmRNA在小亚基的精确定位结合：在小亚基的精确定位结合：A U G53IF-3IF-1第86页，共157页，编辑于2022年，星期一SD sequenceAUG10basesUAAGGAGGU:complementary with 16s rRNA16s rRNA5T
33、hesiteforribosomebinding第87页，共157页，编辑于2022年，星期一3 3）起始氨酰起始氨酰tRNA(fMet-tRNAtRNA(fMet-tRNAfMetfMet)结合到小亚基结合到小亚基 起始起始 fMet-tRNAfMet在在IF2-GTP帮助下，进入小亚基帮助下，进入小亚基P位，并对应模板位，并对应模板mRNA的的起始密码起始密码AUG。IF-2GTPIF-3IF-1A U G53第88页，共157页，编辑于2022年，星期一4 4）核糖体大亚基结合，起始复合体形成核糖体大亚基结合，起始复合体形成IF2结合的结合的GTP被被水解水解，三种，三种IF脱离脱离，5
34、0S大亚基与大亚基与30S小亚基、模板小亚基、模板mRNA以及起始以及起始fMet-tRNAfMet构成构成起始复合体。起始复合体。IF-3IF-1IF-2-GTP-GDPPiA U G53第89页，共157页，编辑于2022年，星期一第90页，共157页，编辑于2022年，星期一(二二)真核生物翻译起始复合物形成真核生物翻译起始复合物形成n真核生物翻译起始复合体的形成过程与原真核生物翻译起始复合体的形成过程与原核生物类似，但核生物类似，但参与的蛋白因子参与的蛋白因子更多。更多。核糖体大小亚基分离；核糖体大小亚基分离；起始氨基酰起始氨基酰-tRNA结合；结合；mRNA在核糖体小亚基就位；在核糖
35、体小亚基就位；核糖体大亚基结合。核糖体大亚基结合。第91页，共157页，编辑于2022年，星期一Poly APoly A结合结合结合结合蛋白蛋白蛋白蛋白帽子结合帽子结合帽子结合帽子结合蛋白蛋白蛋白蛋白第92页，共157页，编辑于2022年，星期一metmet4040S S6060S SMeMet tMetMet4040S S6060S SmRNAeIF-2BeIF-2B、eIF-3eIF-3、eIF-6 elF-3elF-3GDP+Pi各种各种各种各种elFelF释放释放释放释放elF-5ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-e
36、lF-2-GTP真核生物翻译起始复真核生物翻译起始复合体形成过程合体形成过程第93页，共157页，编辑于2022年，星期一原核和真核生物中各种起始因子的生物功能原核和真核生物中各种起始因子的生物功能.第94页，共157页，编辑于2022年，星期一 延延延延长长长长阶阶阶阶段段段段由由由由一一一一循循循循环环环环反反反反应应应应过过过过程程程程来来来来完完完完成成成成，每每每每次次次次循循循循环环环环增增增增加加加加一个一个一个一个氨基酸残基氨基酸残基。在在在在翻翻翻翻译译译译起起起起始始始始复复复复合合合合体体体体形形形形成成成成的的的的基基基基础础础础上上上上，活活活活化化化化氨氨氨氨基基基
37、基酸酸酸酸在在在在核核核核糖糖糖糖体体体体上上上上反反反反复复复复翻翻翻翻译译译译mRNAmRNA上上上上的的的的密密密密码码码码并并并并缩缩缩缩合合合合生生生生成成成成多多多多肽肽肽肽链的循环反应过程，称为链的循环反应过程，称为链的循环反应过程，称为链的循环反应过程，称为核糖体循环核糖体循环核糖体循环核糖体循环。核核核核糖糖糖糖体体体体循循循循环环环环包包包包括括括括多多多多肽肽肽肽链链链链合合合合成成成成的的的的进进位位、转转转转肽肽肽肽、脱脱脱脱落落落落和移位和移位和移位和移位三步反应。三步反应。三步反应。三步反应。三、肽链的延长三、肽链的延长第95页，共157页，编辑于2022年，星期
38、一1.1.1.1.进位进位进位进位即即与与mRNA下一个密码下一个密码相对应的氨基酰相对应的氨基酰tRNA进入进入核糖体的核糖体的A位。此步骤需位。此步骤需GTP，Mg2+，和和EF-T参参与。与。第96页，共157页，编辑于2022年，星期一第97页，共157页，编辑于2022年，星期一2.2.转肽转肽是由是由肽基转移酶肽基转移酶(peptidyl transferase)催化的肽催化的肽键形成过程。键形成过程。在肽基转移酶的催化下，将给位上的在肽基转移酶的催化下，将给位上的tRNA所携带所携带的的fMet基或肽酰基转移到受位上的氨基酰基或肽酰基转移到受位上的氨基酰tRNA上，上，与其与其-
39、氨基缩合形成肽键。氨基缩合形成肽键。第98页，共157页，编辑于2022年，星期一转肽反应过程转肽反应过程第99页，共157页，编辑于2022年，星期一3.移位移位延长因子延长因子延长因子延长因子EF-GEF-GEF-GEF-G有有有有转位酶转位酶转位酶转位酶(translocase)translocase)translocase)translocase)活性，可活性，可活性，可活性，可结合并水解结合并水解结合并水解结合并水解1 1 1 1分子分子分子分子GTPGTPGTPGTP，促进核糖体向促进核糖体向促进核糖体向促进核糖体向mRNAmRNAmRNAmRNA的的的的3 3 3 3侧侧侧侧移动
40、相当于一个密码的距离，同时使肽酰基移动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基移动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基移动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基tRNAtRNAtRNAtRNA从从从从A A A A位移到位移到位移到位移到P P P P位。此步骤需位。此步骤需位。此步骤需位。此步骤需GTPGTPGTPGTP和和和和MgMgMgMg2+2+2+2+参与。参与。参与。参与。第100页，共157页，编辑于2022年，星期一移位反应过程移位反应过程第101页，共157页，编辑于2022年，星期一进进位位移移位位转肽转肽核糖体循环的反应过程核糖体循环的反应过程第102页，共157页，编辑于2022年
41、，星期一多肽链合成的延长因子多肽链合成的延长因子 第103页，共157页，编辑于2022年，星期一四四、肽链合成的终止和释放、肽链合成的终止和释放 核核核核糖糖糖糖体体体体沿沿沿沿mRNAmRNAmRNAmRNA链链链链滑滑滑滑动动动动，不不不不断断断断使使使使多多多多肽肽肽肽链链链链延延延延长长长长，直直直直到到到到终终终终止止止止信信信信号号号号进入进入进入进入A A A A位。位。位。位。I.I.I.I.识别：识别：识别：识别：RFRFRFRF（释放因子）识别终止密码，进入核糖（释放因子）识别终止密码，进入核糖（释放因子）识别终止密码，进入核糖（释放因子）识别终止密码，进入核糖体的体的体
42、的体的A A A A位位位位II.II.II.II.水解：水解：水解：水解：RFRFRFRF使转肽酶变为使转肽酶变为使转肽酶变为使转肽酶变为酯酶酯酶酯酶酯酶，多肽链与，多肽链与，多肽链与，多肽链与tRNAtRNAtRNAtRNA之间的之间的之间的之间的酯键被水解，多肽链释放酯键被水解，多肽链释放酯键被水解，多肽链释放酯键被水解，多肽链释放III.III.III.III.脱离：脱离：脱离：脱离：模板模板模板模板mRNAmRNAmRNAmRNA、RFRFRFRF以及空载以及空载以及空载以及空载tRNAtRNAtRNAtRNA与核糖体脱离与核糖体脱离与核糖体脱离与核糖体脱离第104页，共157页，编
43、辑于2022年，星期一多多肽肽链链合合成成的的终终止止过过程程 GTPGTP第105页，共157页，编辑于2022年，星期一U A G53RFCOO-原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1RF-1，RF-2RF-2，RF-3RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF eRF 第106页，共157页，编辑于2022年，星期一nRFRF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，酯键被水解，相当诱导转肽酶改变为
44、酯酶活性，酯键被水解，相当于催化肽酰基转移到水分子于催化肽酰基转移到水分子-OH-OH上，使肽链从核蛋上，使肽链从核蛋白体上释放。白体上释放。第107页，共157页，编辑于2022年，星期一多聚核糖体多聚核糖体(polysome)使蛋白质合使蛋白质合成高速、高效进成高速、高效进行。行。第108页，共157页，编辑于2022年，星期一n由若干核蛋白体结合在一条由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多聚多聚核蛋白体（核蛋白体（polysome）。多聚核糖体多聚核糖体第109页，共157页，编辑于2022年，星期一电镜
45、下的多聚核蛋白体现象电镜下的多聚核蛋白体现象第110页，共157页，编辑于2022年，星期一五、蛋白质前体的加工五、蛋白质前体的加工第111页，共157页，编辑于2022年，星期一(一一)一级结构的加工修饰一级结构的加工修饰1 1、N N端端fMetfMet或或MetMet的切除的切除脱甲酰基酶或氨基肽酶脱甲酰基酶或氨基肽酶 去甲酰化：去甲酰化：脱甲酰化酶脱甲酰化酶甲酰蛋氨酸甲酰蛋氨酸-肽肽甲酸甲酸+蛋氨酸蛋氨酸-肽肽 去蛋氨酰基：去蛋氨酰基：蛋氨酸氨基肽酶蛋氨酸氨基肽酶蛋氨酰蛋氨酰-肽肽蛋氨酸蛋氨酸+肽肽 第112页，共157页，编辑于2022年，星期一2 2、二硫键的形成、二硫键的形成两个
46、两个CysCys的氧化形成二硫键的氧化形成二硫键第113页，共157页，编辑于2022年，星期一-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3第114页，共157页，编辑于2022年，星期一3 3、特定氨基酸的修饰、特定氨基酸的修饰羟脯氨酸羟脯氨酸,羟赖氨酸的羟化羟赖氨酸的羟化;含含-OHOH的丝氨酸的丝氨酸,苏
47、氨酸苏氨酸,酪氨酸的磷酸化酪氨酸的磷酸化;组蛋白的乙基或甲基化组蛋白的乙基或甲基化蛋白质侧链的修饰作用包括：磷酸化、糖基化、甲基化、蛋白质侧链的修饰作用包括：磷酸化、糖基化、甲基化、蛋白质侧链的修饰作用包括：磷酸化、糖基化、甲基化、蛋白质侧链的修饰作用包括：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化等乙基化、羟基化和羧基化等乙基化、羟基化和羧基化等乙基化、羟基化和羧基化等.第115页，共157页，编辑于2022年，星期一磷酸化磷酸化 由多种蛋白激酶催化由多种蛋白激酶催化n糖基化糖基化 糖基一般连接在糖基一般连接在4种氨基酸上，种氨基酸上，分为分为2种：种：nO连接的糖基化连接的糖基化 与与
48、Ser、Thr和和Hyp的的-OH连接，连接的连接，连接的糖类为半乳糖或糖类为半乳糖或N-乙酰半乳糖乙酰半乳糖.n在高尔基体上进行在高尔基体上进行O连接的糖基化连接的糖基化.nN连接的糖基化连接的糖基化 与与Asn的的NH2连接连接n在内质网上进行的为在内质网上进行的为N-连接的糖基化连接的糖基化甲基化甲基化 由由N-甲基转移酶催化甲基转移酶催化第116页，共157页，编辑于2022年，星期一4 4、切除新生肽链中非功能片断、切除新生肽链中非功能片断由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。酶原激活（前体酶原激活（前体功能蛋白质）功能蛋白质）多肽类激素和酶的前
49、体要经过加工才能变为活多肽类激素和酶的前体要经过加工才能变为活性分子。如胰蛋白酶原，前胰岛素原，血纤维性分子。如胰蛋白酶原，前胰岛素原，血纤维蛋白原等，还有蜂毒素。蛋白原等，还有蜂毒素。第117页，共157页，编辑于2022年，星期一胰岛素蛋白的翻译成熟过程胰岛素蛋白的翻译成熟过程第118页，共157页，编辑于2022年，星期一(二二)高级结构的修饰高级结构的修饰1、亚基的聚合、亚基的聚合具有四级结构的蛋白质由两条以上的多肽链通过非具有四级结构的蛋白质由两条以上的多肽链通过非共价键聚合形成寡聚体。共价键聚合形成寡聚体。2、辅基的连接、辅基的连接结合蛋白合成后需要结合相应的辅基才能成为具有结合蛋
50、白合成后需要结合相应的辅基才能成为具有天然活性的蛋白质。天然活性的蛋白质。第119页，共157页，编辑于2022年，星期一（三）新生肽链的折叠（三）新生肽链的折叠新新生生肽肽链链必必须须通通过过正正确确的的折折叠叠才才能能形形成成动动力力学学和和热热力力学稳定的三维结构，从而表现出生物学活性或功能。学稳定的三维结构，从而表现出生物学活性或功能。一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。信息，即一级结构是空间构象的基础。细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要其他细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完