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1、第十二章第十二章翻译翻译Translation翻译翻译-以以mRNA为模板合成蛋白质为模板合成蛋白质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mRNA-模板模板rRNA-构成核糖体作为蛋白质合成场所构成核糖体作为蛋白质合成场所tRNA-搬运工具搬运工具氨基酸氨基酸-原料原料蛋白质因子蛋白质因子-(起始因子起始因子IF，延伸因子延伸因子EF，释放因子释放因子 RF，等等等等)酶酶-氨基酰氨基酰-tRNA合成酶，转肽酶，转位酶，等合成酶，转肽酶，转位酶，等无机离子无机离子-Mg+一、一、mRNA是翻译的直接模板是翻译的直接模板v原核生物与真核生物原核生物与真核生物mRNA的区别的
2、区别多顺反子多顺反子单顺反子单顺反子5端帽子结构端帽子结构3端端polyA尾巴尾巴v三联体密码三联体密码-mRNA上每三个相邻上每三个相邻的碱基构成一个遗传密码，决定一种氨的碱基构成一个遗传密码，决定一种氨基酸基酸.遗传密码的特点遗传密码的特点1.1.连续性连续性:密码子间紧密相连，密码子阅读从起点开始一直读密码子间紧密相连，密码子阅读从起点开始一直读到终点信号为止；插入或删去一个碱基，会产生移码作用，到终点信号为止；插入或删去一个碱基，会产生移码作用，引起移码突变。一般遗传密码不重叠。引起移码突变。一般遗传密码不重叠。ABCDEFG.ABCDEFG.，应，应读为读为ABCABC，DEFDEF
3、，.，很少有，很少有BCDBCD，CDECDE的阅读的阅读2.2.简并性简并性:许多氨基酸可由几组不同的密码子编码。这种由几许多氨基酸可由几组不同的密码子编码。这种由几组密码子编码同一种氨基酸的现象称密码的简并；可以编组密码子编码同一种氨基酸的现象称密码的简并；可以编码相同氨基酸的密码子称同义密码子；色氨酸和甲硫氨酸码相同氨基酸的密码子称同义密码子；色氨酸和甲硫氨酸只有一个密码子（只有一个密码子（UGGUGG和和AUGAUG）3.3.摆动性摆动性:专一性由头两位碱基决定，第三位碱基的专一性不专一性由头两位碱基决定，第三位碱基的专一性不强，这种特性称强，这种特性称“摆动性摆动性4.4.有有起始子
4、起始子(AUG)(AUG)和和终止子终止子(UAG,UAA,UGA)(UAG,UAA,UGA)5.5.通用性通用性:几乎所有生物都共用同一套密码。但线粒体几乎所有生物都共用同一套密码。但线粒体DNADNA则则有所不同（如人线粒体）：有所不同（如人线粒体）：UGAUGA不是终止密码子，而编码色不是终止密码子，而编码色氨酸；氨酸；AGAAGA和和AGGAGG不编码精氨酸，而是终止密码子不编码精氨酸，而是终止密码子二二核糖体是肽链合成的场所核糖体是肽链合成的场所核糖体由大、小亚基构成核糖体由大、小亚基构成原核生物原核生物:70s(30s,50s)真核生物真核生物:80s(40s,60s)核糖体核糖体
5、是蛋白质合成的场所。在细胞中以游离形式存在，或与是蛋白质合成的场所。在细胞中以游离形式存在，或与mRNA结合成串联的多核糖体（原核生物），或与内质网结合结合成串联的多核糖体（原核生物），或与内质网结合而形成粗糙内质网（真核生物）。而形成粗糙内质网（真核生物）。1、结构、结构：由大、小两个在一定条件下可解聚的亚基构成：由大、小两个在一定条件下可解聚的亚基构成（1）原核生物原核生物：30S小亚基小亚基-21种蛋白质和种蛋白质和16SrRNA50S大亚基大亚基-34种蛋白质和种蛋白质和5S、23SrRNA（2）真核生物真核生物：40S小亚基小亚基-30多种蛋白质和多种蛋白质和18SrRNA；60S大
6、亚基大亚基-50多种蛋白质和多种蛋白质和5S、23SrRNA2、结构模型、结构模型：小亚基小亚基哑铃状，哑铃状，大亚基大亚基椅子状，相互结合形成椅子状，相互结合形成结合面上的一大空隙；小亚基中的结合面上的一大空隙；小亚基中的rRNA识别识别mRNA上多肽合上多肽合成的起始位点，所以能与成的起始位点，所以能与mRNA结合；大亚基上有两个结合；大亚基上有两个tRNA位点：位点：氨酰基位点氨酰基位点（A位点位点）和）和肽酰基位点肽酰基位点（P位点位点），所以能），所以能与与tRNA非专一地结合。另外还有非专一地结合。另外还有E位点位点（即空载（即空载tRNA的结合的结合位点）。位点）。v多聚核糖体多
7、聚核糖体在一条在一条mRNA链上，多个核糖体呈串链上，多个核糖体呈串珠状排列（间隔珠状排列（间隔80个核苷酸），多个个核苷酸），多个核糖体同时在一条核糖体同时在一条mRNA上进行翻译，上进行翻译，大大加速蛋白质合成的速度，提高了大大加速蛋白质合成的速度，提高了mRNA的利用率的利用率三三tRNA和氨基酰和氨基酰-tRNAtRNA的反密码子环与的反密码子环与mRNA的密码配对的密码配对tRNA的的3-端端CCA-OH是氨基酸的结合位点是氨基酸的结合位点氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有绝对专一性合成酶具有绝对专一性校正活性校正活性氨基酰氨基酰-tRNA的写法的写法Arg-tRNAarg fMet-
8、tRNAfmet（原核）（原核）Met-tRNAimet（真核）（真核）Met-tRNAemet 氨基酰氨基酰-tRNA的合成（氨基酸活化）的合成（氨基酸活化）1、氨基酸、氨基酸-AMP-酶复合物的形成：酶复合物的形成：RCHCOOH+ATP+合成酶合成酶RCHCOAMP合成酶合成酶+PPiNH2NH2氨基酸的羧基通过酸酐键与氨基酸的羧基通过酸酐键与AMP上的上的5-磷酸基相接，形成高能酸酐键磷酸基相接，形成高能酸酐键2、氨基酸从复合物上转移到相应的、氨基酸从复合物上转移到相应的tRNA上：上：氨基酰氨基酰AMP合成酶合成酶+tRNA氨基酰氨基酰-tRNA+合成酶合成酶+AMP氨基酸的羧基通过
9、酯键连接在氨基酸的羧基通过酯键连接在tRNA3-末端的末端的AMP（-CCA3）上）上v反应中形成的反应中形成的PPi水解成正磷酸，所以对每个氨基酸活化来说，净消耗水解成正磷酸，所以对每个氨基酸活化来说，净消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键v合成酶对氨基酸有较高的专一性，包括：专一的氨基酸，只作用于合成酶对氨基酸有较高的专一性，包括：专一的氨基酸，只作用于L-氨氨基酸基酸vmRNA只对只对tRNA识别，与氨基酸无关识别，与氨基酸无关密码子密码子与与反密码子反密码子的配对关系：的配对关系：反密码子中的碱基反密码子中的碱基密码子中的碱基密码子中的碱基GU或或CCGAUUA或或GIA，U或或CI：次黄嘌
10、呤核苷：次黄嘌呤核苷（1）结构特点）结构特点：起始密码子常为：起始密码子常为AUG，少，少数为数为GUG；起始密码子上游约；起始密码子上游约10个核苷酸处个核苷酸处有一段富含嘌呤核苷酸的序列有一段富含嘌呤核苷酸的序列(9-12bp)：5-AGGAPuPuUUUPuPuAUG-3，称为，称为Shine-Dalgarno序列序列，它与，它与16SrRNA3端的一段端的一段嘧啶核苷酸序列互补；嘧啶核苷酸序列互补；（一）原核生物（大肠杆菌）翻译起始（一）原核生物（大肠杆菌）翻译起始起始氨基酸是起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸，起始的氨基酰，起始的氨基酰-tRNA复合物复合物是是N-甲酰甲硫氨酰甲酰
11、甲硫氨酰-tRNA（fMet-tRNAf)，由甲酰化酶催化，由甲酰化酶催化Met-tRNAf上甲硫氨酸的上甲硫氨酸的-NH2甲基化而成。甲基化而成。第二节第二节蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程一一翻译的起始翻译的起始甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA与与mRNA结合到核糖体形成起始结合到核糖体形成起始复合物复合物IF3,IF1,IF2,GDP+Pi（2）起始过程（起始复合物形成）起始过程（起始复合物形成）：mRNA在在IF3和和IF1（起始因子）参与下与核糖体小亚基结合形成（起始因子）参与下与核糖体小亚基结合形成mRNA-30S-IF3复合物复合物在在IF2参与下与参与下与fMet-tRNAf和和
12、GTP结合形成结合形成30S-mRNA-fMet-tRNAf复合物复合物（30S起始复合物），并释放出起始复合物），并释放出IF3再与大亚再与大亚基结合形成基结合形成70S起始复合物起始复合物，同时，同时GTP水解并释放出水解并释放出IF1和和IF2。此时，此时，fMet-tRNAf占据核糖体上的肽酰位点（占据核糖体上的肽酰位点（P位点），空着的氨位点），空着的氨酰酰-tRNA位点（位点（A位点）准备接受另一个氨酰位点）准备接受另一个氨酰tRNA。(二二)真核生物翻译起始的特点真核生物翻译起始的特点eIF111甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNAimetmRNA的的5端有帽子结构，端有帽子结构，3端有端
13、有poly核糖体为核糖体为80起始密码子起始密码子AUG之前的前导序列中有一段之前的前导序列中有一段嘧啶核苷酸序列，与嘧啶核苷酸序列，与18SrRNA的一段嘌呤的一段嘌呤核苷酸互补配对核苷酸互补配对先结合上先结合上甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNAimet，再结合再结合mRNAeIF2:使使Met-tRNAmet与小亚基结合与小亚基结合eIF4E:与与mRNA5-帽子结合帽子结合eIF3:与与AUG识别识别eIF4A,B:促使促使ATP水解而提供反应能量水解而提供反应能量eIF5:诱导诱导eIF2和和eIF3的释放，并使的释放，并使eIF2-GTP中的中的GTP水解水解E二肽链的延长二肽链的延长延长因
14、子延长因子(EF)核糖体循环核糖体循环:注册，成肽，转位注册，成肽，转位1.注册注册氨基酰氨基酰tRNA进入进入A位位,需要需要EF-T协助协助（-GTP）延伸因子延伸因子EF-T(Tu-Ts)与与GTP结合结合再与氨酰再与氨酰-tRNA结结合成氨酰合成氨酰tRNA-Tu-GTP复合物复合物(释放出释放出Ts)复合物与核糖复合物与核糖体结合并释放出体结合并释放出Tu-GDP，氨酰，氨酰tRNA结合到结合到A位上位上Tu-GDP再与延伸因子再与延伸因子Ts反应而重新形成反应而重新形成EF-T(Tu-Ts)。2.成肽成肽转肽酶转肽酶肽链合成方向肽链合成方向N端端C端端在肽酰转移酶作用下肽酰基从在肽
15、酰转移酶作用下肽酰基从P位点转移到位点转移到A位点，位点，并通过其羧基与并通过其羧基与A位点上的氨酰位点上的氨酰tRNA上的氨基形成新的上的氨基形成新的肽键肽键P位点上的位点上的tRNA成为空载，成为空载，A位点上位点上tRNA携带一携带一个二肽。个二肽。3.转位转位转位酶转位酶（-GTP）mRNA向前移动一个密码子的位置向前移动一个密码子的位置耗能耗能核糖体沿核糖体沿mRNA53方向作相对移动方向作相对移动（每次移动一个密码子）（每次移动一个密码子）原来原来P位点上的空载位点上的空载tRNA经经E位点离开核糖体位点离开核糖体A位点上的肽酰位点上的肽酰-tRNA又回到又回到P位点位点A位点又空
16、出以接受新的氨位点又空出以接受新的氨酰酰tRNA。mRNAmRNA指导的蛋白质的合成指导的蛋白质的合成核糖体核糖体tRNAtRNAtRNAtRNAmRNAmRNA(a)(a)起始复合物的形成起始复合物的形成(b)(b)肽键生成肽键生成 (c).tRNA(c).tRNA脱离脱离(d)(d)移位作用移位作用三三肽链合成的终止肽链合成的终止终止密码的辨认，肽链从肽链终止密码的辨认，肽链从肽链-tRNA上水解出，上水解出，mRNA从核糖体中分离，大小亚基拆开。从核糖体中分离，大小亚基拆开。都需要都需要RF(1,2,3)和和RR参与终止，参与终止，RF的作用是的作用是辨认终止密码辨认终止密码促进肽链促进
17、肽链C端与端与tRNA3-OH酯键的水解（通过转肽酯键的水解（通过转肽酶的酯酶活性）酶的酯酶活性）。RR的作用的作用把把mRNA从核蛋白体上游离出来从核蛋白体上游离出来释放因子释放因子RF1和和RF2识别终止信号，使识别终止信号，使P位点上的肽酰转位点上的肽酰转移酶的活力转变为水解活力，使多肽从移酶的活力转变为水解活力，使多肽从tRNA上水解下来上水解下来tRNA从核糖体上脱落从核糖体上脱落RR使核糖体离开使核糖体离开mRNA核糖体大、核糖体大、小亚基解离开小亚基解离开释放因子释放因子RF3与分离开的小亚基结合，防止大、与分离开的小亚基结合，防止大、小亚基结合。小亚基结合。原核生物：原核生物：
18、RF-1识别识别UAA及及UAGRF-2识别识别UAA及及UGARF-3能促进能促进RF-1和和RF-2对核糖体的结合。对核糖体的结合。是酯酶的激活物是酯酶的激活物转肽酶转肽酶酯酶活性酯酶活性第三节第三节翻译后的加工翻译后的加工翻译后加工翻译后加工-肽链从核蛋白体释放后，经过肽链从核蛋白体释放后，经过细胞内各种修饰处理过程，成为有活性的细胞内各种修饰处理过程，成为有活性的成熟蛋白质成熟蛋白质一、高级结构的修饰一、高级结构的修饰（一）亚基聚合（一）亚基聚合四级结构四级结构Hb(22)（二）辅基连接（二）辅基连接结合蛋白结合蛋白二、一级结构的修饰二、一级结构的修饰（一）切除（一）切除N-端的甲酰基
19、或端的甲酰基或N-甲硫氨酸甲硫氨酸:脱脱甲酰基酶或氨基肽酶甲酰基酶或氨基肽酶（二）个别氨基酸的修饰（二）个别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-OH的丝氨酸的丝氨酸,苏氨酸苏氨酸,酪氨酸的磷酸酪氨酸的磷酸化化;多肽链二硫键的形成多肽链二硫键的形成（三）水解修饰（三）水解修饰鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原(POMC)三、蛋白质合成后的靶向输送三、蛋白质合成后的靶向输送v蛋白质合成后的去向蛋白质合成后的去向留在胞浆留在胞浆进入核、线粒体或其它细胞器进入核、线粒体或其它细胞器分泌至体液，输送至靶器官分泌至体液，输送至靶器官靶向输送靶向输送-蛋白质合成后，定向地蛋白质合
20、成后，定向地到达其执行功能的目标地点到达其执行功能的目标地点v蛋白质透过膜性结构的条件蛋白质透过膜性结构的条件信号肽信号肽蛋白质自身的结构特点蛋白质自身的结构特点转运的机构转运的机构信号肽：信号肽：N-端的一段疏水氨基酸端的一段疏水氨基酸1040N端端带正电荷的碱性氨基酸带正电荷的碱性氨基酸疏水核心区疏水核心区中性氨基酸中性氨基酸C端端小分子氨基酸（信号肽酶裂解部位）小分子氨基酸（信号肽酶裂解部位）蛋白质自身结构特点：蛋白质自身结构特点：多数为酶原多数为酶原分泌性蛋白质转运的机制分泌性蛋白质转运的机制信号识别体（信号识别体（SRP）输送过程：输送过程：肽链生物合成中首先翻译出肽链生物合成中首先
21、翻译出信号肽信号肽，此时多，此时多肽链的其余部分还在翻译中。肽链的其余部分还在翻译中。信号肽信号肽（N-端的新端的新生肽链）与生肽链）与信号识别体（信号识别体（SRP）结合（即结合（即SRP与与核糖体结合），肽链的延伸就暂时停止或延缓；核糖体结合），肽链的延伸就暂时停止或延缓；SRP-核糖体复合体核糖体复合体移动至内质网上与那里的移动至内质网上与那里的SRP受体停泊蛋白受体停泊蛋白结合，然后肽链延伸又继续；由此结合，然后肽链延伸又继续；由此核糖体被送入多肽移位装置，核糖体被送入多肽移位装置，SRP释放到胞质中，释放到胞质中，多肽边进入内质网边延伸多肽边进入内质网边延伸第四节第四节基因表达的调节
22、基因表达的调节原核生物基因表达的调节（乳糖操纵子）原核生物基因表达的调节（乳糖操纵子）E.coli E.coli（大肠杆菌）中与乳糖代谢有关的酶，通常是被阻（大肠杆菌）中与乳糖代谢有关的酶，通常是被阻遏的。只有当以乳糖为唯一碳源时，这些酶才能被诱导合成。遏的。只有当以乳糖为唯一碳源时，这些酶才能被诱导合成。操纵子：基因表达的协调单位，包括操纵子：基因表达的协调单位，包括调控区调控区和和结构基因结构基因乳糖操纵子：乳糖操纵子：调控区调控区包括：启动子（包括：启动子（p）操纵基因（操纵基因（o）调节基因（调节基因（lacI）：产生阻遏蛋白）：产生阻遏蛋白结构基因结构基因包括包括：lacZ基因基因（
23、编码（编码-半乳糖苷酶）半乳糖苷酶）lacY基因基因（编码（编码-半乳糖苷通透酶）半乳糖苷通透酶）lacA基因基因（编码（编码-半乳糖苷乙酰基转移酶）半乳糖苷乙酰基转移酶）阻遏蛋白阻遏蛋白上的结合位点：结合上的结合位点：结合操纵基因操纵基因结合结合诱导物诱导物（乳糖乳糖）在没有诱导物存在下，在没有诱导物存在下，阻遏蛋白阻遏蛋白处于活性形式而与处于活性形式而与操纵基操纵基因因结合，所以基因不能转录；当加入诱导物后，结合，所以基因不能转录；当加入诱导物后，诱导物诱导物与阻遏与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白发生构象上的改变而影响其结合操纵基蛋白结合，使阻遏蛋白发生构象上的改变而影响其结合操纵基因位点的活力
24、，转录就被诱导。因位点的活力，转录就被诱导。但阻遏不是绝对的，具有基础水平转录，否则诱导前但阻遏不是绝对的，具有基础水平转录，否则诱导前诱导诱导物物就不能进入细胞了。就不能进入细胞了。第四节第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生物合成的干扰和抑制一、抗生素一、抗生素二、干扰蛋白质生物合成的生物活性物质二、干扰蛋白质生物合成的生物活性物质v白喉毒素白喉毒素对真核生物剧毒对真核生物剧毒可对可对EF-2起共价修饰作用起共价修饰作用v干扰素干扰素(interferon，IF)是细胞感染病毒是细胞感染病毒后产生的一类蛋白质后产生的一类蛋白质.可抑制病毒繁殖可抑制病毒繁殖,保护宿主保护宿主.本章小节本章
25、小节1、掌掌握握遗遗传传密密码码的的特特点点，mRNA、tRNA及核糖体在蛋白质合成中的作用。及核糖体在蛋白质合成中的作用。2、熟悉、熟悉SD序列概念、核糖体循环。序列概念、核糖体循环。3、了了解解蛋蛋白白质质生生物物合合成成的的主主要要过过程程。蛋蛋白白质质翻翻译译后后加加工工，抗抗生生素素对对翻翻译译的的抑抑制制作作用用。思考题思考题1 1、下下列列关关于于氨氨基基酸酸密密码码子子的的描描述述哪哪一一项项是错误的？是错误的？A A、密密码码子子有有种种属属特特异异性性，故故不不同同生生物物合成不同的蛋白质合成不同的蛋白质 B B、密码子阅读有方向性，、密码子阅读有方向性，5353C C、一
26、种氨基酸可有一组以上的密码子、一种氨基酸可有一组以上的密码子 D D、一组密码子只代表一种氨基酸、一组密码子只代表一种氨基酸E E、密密码码子子第第三三位位碱碱基基在在决决定定掺掺入入氨氨基基酸的特异性方面重要性较小酸的特异性方面重要性较小2 2、下下列列关关于于蛋蛋白白质质合合成成的的描描述述哪哪一一项项是是错误的？错误的？A A、氨基酸须活化成活性氨基酸、氨基酸须活化成活性氨基酸 B B、氨基酸的羧基被活化、氨基酸的羧基被活化 C C、体内所有的氨基酸都有密码、体内所有的氨基酸都有密码D D、活化的氨基酸被搬运到核糖体上、活化的氨基酸被搬运到核糖体上 E E、tRNAtRNA的的反反密密码码子子与与mRNAmRNA密密码码子子按按碱碱基配对原则结合基配对原则结合3 3、名词解释、名词解释：翻译：翻译 遗传密码的简并遗传密码的简并性性 三联体密码三联体密码4 4、试述核酸在蛋白质合成中的作用、试述核酸在蛋白质合成中的作用。5 5、试述蛋白质翻译后加工的生物学意义，、试述蛋白质翻译后加工的生物学意义，并列出有哪些加工方式？并列出有哪些加工方式？