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1、关于蛋白质的生物合成翻译(5)第一页，本课件共有78页前前 言言第二页，本课件共有78页第一节第一节 参与翻译过程的物质与功能参与翻译过程的物质与功能一、一、mRNA的结构与功能的结构与功能（一）（一）mRNA的结构特点的结构特点参与翻译过程的物质共包括：参与翻译过程的物质共包括：mRNA、tRNA、ribosome、氨、氨基酸（基酸（AA）、氨酰基）、氨酰基-tRNA合成酶合成酶以及各种以及各种翻译因子翻译因子等等。mRNAFigure.AribosomeassemblesfromitssubunitsonmRNA,translatesthenucleotidetripletsintopro
2、tein,andthendissociatesfromthemRNA.第三页，本课件共有78页（二）遗传密码（二）遗传密码第四页，本课件共有78页（三）（三）密码子的特性密码子的特性三联体，连续性，不重叠，通用性，兼并性，兼职等。但三联体，连续性，不重叠，通用性，兼并性，兼职等。但存在例外。存在例外。1.密码子的兼并性（密码子的兼并性（degeneracy）：多种密码子负责编码一种）：多种密码子负责编码一种氨基酸。氨基酸。2.密码子的例外密码子的例外:1）在支原体：在支原体：UGATrp(色色)；2）在纤毛虫：）在纤毛虫：UAA和和UAGGlu（谷）；（谷）；3）在人的线粒体：）在人的线粒体：
3、UGA（终止密码子）（终止密码子）Trp(色色)；AGA，AGG（精）（精）终止密码子。另加终止密码子。另加UAA、UAG，线粒体共有，线粒体共有4个终止密码子；个终止密码子；内部蛋氨酸的密码子有内部蛋氨酸的密码子有2个：个：AUG和和AUA，起始密码子，起始密码子有有4个：个：AUN；4）在酵母线粒体：除上述）在酵母线粒体：除上述3点外，还有点外，还有CUA亮亮Thr(苏苏)。第五页，本课件共有78页（四）遗传密码的破译（四）遗传密码的破译理论推算阶段：理论推算阶段：1954年科普作家年科普作家G.Gamow首先对遗传密码进首先对遗传密码进行了理论推测：行了理论推测：41=4；42=16；4
4、3=64；44=256。AA=20。（。（4=A、T、C、G）；所以，密码子是三联体。后来的实验证实是对的。）；所以，密码子是三联体。后来的实验证实是对的。实验证实阶段：实验证实阶段：实验一：实验一：1961年，年，Nirenberg的无细胞翻译系统研究。的无细胞翻译系统研究。无无细细胞胞翻翻译译系系统统的的建建立立方方法法：破破碎碎大大肠肠杆杆菌菌（E.Coli），用用DNA酶酶（DNase）处处理理，使使模模板板DNA降降解解，不不能能再再行行转转录录生生成成新新的的mRNA，原原有有的的mRNA因因其其寿寿命命较较短短而而消消失失。在在该该体体系系中中存存在在除除模模板板和和各各种种氨氨
5、基基酸酸以以外外的的蛋蛋白白质质合合成成所所需需全全部部成成分分。这这就就是是无无细细胞胞翻翻译系统。译系统。在在该该系系统统中中分分别别加加入入人人工工合合成成的的polyU、polyA、polyC或或polyG，结结果果发发现现，系系统统中中分分别别产产生生了了poly(Phe)、poly(Lys)、poly(Pro)或或poly(Gly)。这这说说明明Phe、Lys、Pro和和Gly的的密密码码子子分分别别为为UUU、AAA、CCC和和GGG。第六页，本课件共有78页 在上述实验的基础上，将两种碱基按不同比例混合，如：在上述实验的基础上，将两种碱基按不同比例混合，如：U:G=5:1U:G
6、=5:1，合成模板，合成模板mRNAmRNA，其三联体的种类共，其三联体的种类共8 8种：种：UUUUUU、UUGUUG、UGUUGU、GUUGUU、GGGGGG、GGUGGU、GUGGUG、UGGUGG 根据概率推算，上述根据概率推算，上述8 8种三联体在模板中出现的机率为种三联体在模板中出现的机率为125125:25:25:25:25:25:25:1 1:5:5:5:5:5:5。利用这种利用这种mRNAmRNA模板在无细胞翻译系统中合成多肽，经氨基酸种类和模板在无细胞翻译系统中合成多肽，经氨基酸种类和含量测定发现，含量测定发现，Phe:Cys=5:1Phe:Cys=5:1；Phe:Phe:
7、Val Val=5:1=5:1；Phe:Gly=25:1Phe:Gly=25:1。由于苯丙氨酸的密码子为由于苯丙氨酸的密码子为UUUUUU，故可以推知，半胱氨酸和，故可以推知，半胱氨酸和缬缬氨酸氨酸的密码子由的密码子由2 2个个U U和和1 1个个G G组成，而苷氨酸的密码子由组成，而苷氨酸的密码子由1 1个个U U和和2 2个个G G组成。组成。应用类似的方法，测定了其他氨基酸的密码子碱基组成。应用类似的方法，测定了其他氨基酸的密码子碱基组成。第七页，本课件共有78页实验二：实验二：三联体结合实验三联体结合实验-Nirenberg（1964年）。破译了全部年）。破译了全部密码子，但没有解决密
8、码子的阅读方向问题。密码子，但没有解决密码子的阅读方向问题。为为了了解解决决上上述述无无细细胞胞翻翻译译系系统统测测定定密密码码子子的的不不足足，Nirenberg等等人人又又设设计计进进行行了了三三联联体体结结合合实实验验。该该实实验验是是在在以以下下2个个事事实实的的基基础础上上进进行行的：的：1）tRNA、氨基酸和三联体的结合是特异的；、氨基酸和三联体的结合是特异的；2）由）由tRNA、氨基酸和三联体三者构成的复合体大分子不能、氨基酸和三联体三者构成的复合体大分子不能通过硝酸纤维素滤膜，而由通过硝酸纤维素滤膜，而由tRNA和氨基酸二者组成的复合体可以和氨基酸二者组成的复合体可以通过此膜。
9、通过此膜。在无细胞翻译系统中加入已知序列的三联体如在无细胞翻译系统中加入已知序列的三联体如ACA和一种和一种用用14C标记的氨基酸如丝氨酸（标记的氨基酸如丝氨酸（Ser），），ACA进入核糖体后，如果进入核糖体后，如果携带标记携带标记Ser的的tRNA能够与其结合，则不能透过硝酸纤维素滤膜，能够与其结合，则不能透过硝酸纤维素滤膜，证明证明ACA就是就是Ser的密码子。反之，的密码子。反之，ACA不是不是Ser的密码子，再更换的密码子，再更换其他的三联体，直至找到其他的三联体，直至找到Ser的密码子。的密码子。通过本实验，通过本实验，Nirenberg等人成功地破译了等人成功地破译了20种氨基酸
10、的全部遗种氨基酸的全部遗传密码。传密码。第八页，本课件共有78页实验三：实验三：重复共聚物体外翻译实验重复共聚物体外翻译实验-Khorana（1965年）年）密码子全部被破译。密码子全部被破译。表表.重复多聚核苷酸的不同设计方式及无细胞翻译实验结果重复多聚核苷酸的不同设计方式及无细胞翻译实验结果重复序列重复序列可组成的三联体密码可组成的三联体密码合成多肽的氨基酸组成合成多肽的氨基酸组成(UC)nUCUCUCSer-Leu(UUC)nUUCUCUCUUPhe-Ser-Leu(UUAC)nUUACUUACUUACLeu-Leu-Thr-Tyr至至此此，密密码码子子全全部部被被破破译译成成功功。正正
11、是是由由于于Nirenberg和和Khorana二二人的创造性成果，他们于人的创造性成果，他们于1968年共同获得了诺贝尔化学奖。年共同获得了诺贝尔化学奖。第九页，本课件共有78页二、二、tRNA的结构与功能的结构与功能（一）（一）tRNA的二级结构的二级结构Theacceptor armconsistsofabase-pairedstemthatendsinanunpairedsequencewhosefree2-or3-OHgroupcanbelinkedtoanaminoacid.TheTC armisnamedforthepresenceofthistriplet sequence.(
12、stands for pseudouridine,amodifiedbase.)Theanticodon armalwayscontainstheanticodontripletinthecenteroftheloop.TheD armisnamedforitscontentofthebasedihydrouridine(anotherofthemodifiedbasesintRNA).Theextra armliesbetweentheTCandanticodonarmsandvariesfrom321bases.第十页，本课件共有78页（二）（二）tRNA的三级结构的三级结构所有的所有的t
13、RNA的三级结构经的三级结构经X-ray衍射发现，都呈衍射发现，都呈L形，见下图。形，见下图。AmolecularmodelofthestructureofyeasttRNAPheisshowninFigure5.5.第十一页，本课件共有78页（三）（三）tRNA的功能的功能AA+ATPAA-AMP+PPi(氨基酸活化氨基酸活化)AA-AMP+tRNA氨酰基氨酰基-tRNA+AMP同同功功tRNA(isoacceptingtRNA)：识识别别并并携携带带同同一一种种氨氨基基酸酸的的不同不同tRNA。tRNA正正确确识识别别和和荷荷载载氨氨基基酸酸的的原原因因：首首先先与与氨氨酰酰基基-tRNA
14、合合成成酶酶的的结结构构有有关关；其其次次与与反反密密码码子子有有关关；副副密密码码子子的的作作用用非非常常重要。重要。副密码子（副密码子（paracodon）：）：（四）（四）tRNA的丰富度与密码子的使用频率的丰富度与密码子的使用频率密码子优化密码子优化第十二页，本课件共有78页（五）摇摆假说（五）摇摆假说（wobblehypothesis）：）：第十三页，本课件共有78页第十四页，本课件共有78页三、三、核糖体的结构与功能核糖体的结构与功能（一）核糖体的组成与结构（一）核糖体的组成与结构RNA的特异序列和功能的特异序列和功能含含CGAAC与与GTCG互补互补CCUCCU与与SD序列互补序
15、列互补有有GAUC和和TCG互补互补和和Capm7G结合结合第十五页，本课件共有78页ElectronmicrographsofsubunitsandcompletebacterialribosomesareshowninFigure6.2.Togetherwithmodelsinthecorrespondingorientation.Thecomplete70Sribosomehasanasymmetricconstruction.Thepartitionbetweentheheadandbodyofthesmallsubunitisalignedwiththenotchofthelarge
16、subunit,sothattheplatformofthesmallsubunitfitsintothelargesubunit.Thereisacavitybetweenthesubunitswhichcontainssomeoftheimportantsites.第十六页，本课件共有78页第十七页，本课件共有78页（二）核糖体的活性位点（二）核糖体的活性位点第十八页，本课件共有78页1）mRNA结合位点：结合位点：位于位于30S亚基，亚基，由由S1/S18/S21蛋白及蛋白及16SrRNA组成。组成。2）P位点：位点：大部分位于大部分位于50S，小部分，小部分位于位于30S，能与起始，能
17、与起始tRNA结合，结合，涉及涉及16SrRNA3-端区域；涉及端区域；涉及L2、L14、L18、L24、L27、L33。3）A位点：位点：主要位于主要位于50S亚基，亚基，涉及涉及16SrRNA及及L1、L5、L7、L12、L20、L30、L33。4）肽酰基转移酶活性位点：）肽酰基转移酶活性位点：位于位于P和和A位点的连接处位点的连接处,靠近靠近tRNA的的接受臂。涉及接受臂。涉及23SrRNA、L2、L3、L4、L15、L16。5）5SrRNA位点：位点：在在50S上，靠近肽酰基转移酶活性位点，涉及上，靠近肽酰基转移酶活性位点，涉及L5、L8、L25。与。与23SrRNA结合。结合。6）E
18、F-Tu位点：位点：位于位于50S亚基，靠近亚基，靠近30S，涉及，涉及L5、L1、L20。7）EF-G结合位点：结合位点：在在50S亚基，靠近亚基，靠近30S界面处，界面处，L7/L12附近。附近。8）E位点：位点：在在50S亚基的头部。亚基的头部。P位点的脱酰基位点的脱酰基tRNA由此脱离核糖体。由此脱离核糖体。第十九页，本课件共有78页第二节第二节 肽链合成的起始、延伸和终止肽链合成的起始、延伸和终止回回顾：顾：mRNA、tRNA、Ribosome等的结构与功能。等的结构与功能。mRNA:蛋白质合成的模板；蛋白质合成的模板；tRNA:氨基酸的携带者；氨基酸的携带者；Ribosome:蛋白
19、质合成的场所。蛋白质合成的场所。蛋蛋白白质质合合成成的的原原料料是是细细胞胞中中的的20种种氨氨基基酸酸，反反应应所所需需的的能能量量由由ATP与与GTP提供。提供。蛋蛋白白质质的的生生物物合合成成过过程程主主要要包包括括：合合成成的的起起始始；肽肽链链的的延延伸伸；合成的终止与多肽链释放。合成的终止与多肽链释放。第二十页，本课件共有78页一、氨基酸的激活与氨酰基一、氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成的合成1.氨基酸的激活与氨酰基氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成过程的合成过程氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的tRNA结合，结合，形成氨
20、酰基形成氨酰基tRNA。这一过程就是氨基酸的激活。这一过程就是氨基酸的激活。将氨基酸接合于将氨基酸接合于tRNA以形成氨酰基以形成氨酰基tRNA的激活反应是在的激活反应是在氨氨酰基酰基tRNA合成酶合成酶的催化作用下进行的，需要的催化作用下进行的，需要ATP提供能量提供能量。这。这个反应是不可逆转的个反应是不可逆转的。AA+ATPAA-AMP+PPi(氨基酸活化氨基酸活化)AA-AMP+tRNA氨酰基氨酰基-tRNA+AMP氨氨酰酰基基-tRNA是是蛋蛋白白质质合合成成过过程程中中的的一一个个关关键键性性物物质质，它它们们的的合合成成不不仅仅仅仅是是一一个个携携带带氨氨基基酸酸的的过过程程。因
21、因为为：（1）它它为为肽肽键键的的形形成成提提供供能能量量；（2）tRNA上上的的反反密密码码子子与与mRNA上上的的密密码码子识别，执行遗传信息的解读过程。子识别，执行遗传信息的解读过程。第二十一页，本课件共有78页2.氨酰基氨酰基-tRNA合成过程中的校正（合成过程中的校正（proofreading）机制）机制如何保证翻译的正确性？如何保证翻译的正确性？（1）氨氨酰酰基基-tRNA合合成成酶酶能能够够正正确确识识别别其其底底物物氨氨基基酸酸的的侧侧链链。有些是高度专一的，有些则专一性不高。有些是高度专一的，有些则专一性不高。（2）对专一性不高的氨酰基）对专一性不高的氨酰基tRNA合成酶的校
22、正。合成酶的校正。（3）氨酰基）氨酰基-tRNA合成酶也必须识别正确的合成酶也必须识别正确的tRNA。另另外外，还还与与tRNA的的反反密密码码子子有有关关；副副密密码码子子的的作作用用也也非非常常重要。重要。第二十二页，本课件共有78页二、原核生物蛋白质翻译过程二、原核生物蛋白质翻译过程（一）翻译的起始（一）翻译的起始1.30S起始复合物的形成起始复合物的形成30S起始复合物包括起始复合物包括fMet-tRNA、mRNA与与30S小亚基结合。小亚基结合。这一过程是在起始因子和这一过程是在起始因子和GTP参与下完成的。参与下完成的。原核起始因子有原核起始因子有3种：种：IF1，IF2和和IF3
23、。IF1：IF1是一个小的碱性蛋白，它能增加是一个小的碱性蛋白，它能增加IF2和和IF3的活性。的活性。IF1与与16SrRNA的结合位点在的结合位点在A位点位点。另外，。另外，IF1具有活化具有活化GTP酶的作用。酶的作用。IF2：具有很强的具有很强的GTP酶活性，在肽链合成起始时催化酶活性，在肽链合成起始时催化GTP水解。功能是生成水解。功能是生成IF2GTPfMet-tRNA三元复合物，在三元复合物，在IF3存在存在下，使起始下，使起始tRNA与核糖体小亚基结合。与核糖体小亚基结合。IF3：IF3与与16SrRNA相互作用位点在相互作用位点在P位点附近。位点附近。IF3能能通过促使通过促
24、使mRNA的的S-D序列与序列与16SrRNA的的3-端碱基配对，让核端碱基配对，让核糖体识别糖体识别mRNA上的特异启动信号，又能刺激上的特异启动信号，又能刺激fMet-tRNAf与核与核糖体结合在糖体结合在AUG上。上。第二十三页，本课件共有78页mRNA和和fMet-tRNA结合于结合于IF30SGTP聚合体上。在结聚合体上。在结合时，合时，fMet-tRNA与与IF2-GTP复合物紧密接触。复合物紧密接触。在核糖体小亚基上的在核糖体小亚基上的16SrRNA3-端有一段顺序：端有一段顺序：5-PyACCUCCUA-3。其中其中Py可以是任何嘧啶核苷酸。它可与可以是任何嘧啶核苷酸。它可与m
25、RNA中的中的AUG上游约上游约10个碱基处有一段富含嘌呤的序列个碱基处有一段富含嘌呤的序列AGGA或或GAGG（Shine-Dalgarno顺序）互补。正是由这样的顺序）互补。正是由这样的配对将配对将AUG（或（或GUG，UUG）密码子带到核糖体的起始位置）密码子带到核糖体的起始位置上上。fMet-tRNA与小亚基上的与小亚基上的A位点结合。位点结合。2.70S起始复合物的形成起始复合物的形成30S起始复合物一旦完全形成后，起始复合物一旦完全形成后，IF3即释放出来。即释放出来。50S大亚大亚基参加进来，并引起基参加进来，并引起GTP水解和释放其它两个起始因子，最后水解和释放其它两个起始因子
26、，最后的复合物称为的复合物称为70S起始复合物。起始复合物。第二十四页，本课件共有78页IF1：IF1是一个小的碱性蛋白，它是一个小的碱性蛋白，它能增加能增加IF2和和IF3的活性。的活性。IF1与与16SrRNA的结合位点在的结合位点在A位点位点。另外，。另外，IF1具有活化具有活化GTP酶的作用。酶的作用。IF3：与与16SrRNA相互作用位点在相互作用位点在P位位点附近。点附近。IF3能通过促使能通过促使mRNA的的S-D序列与序列与16SrRNA的的3-端碱基配对，端碱基配对，让核糖体识别让核糖体识别mRNA上的特异启动上的特异启动信号，又能刺激信号，又能刺激fMet-tRNA与核糖体
27、与核糖体结合在结合在AUG上。上。IF2：具有很强的具有很强的GTP酶活性，在肽酶活性，在肽链合成起始时催化链合成起始时催化GTP水解。功能是生水解。功能是生成成IF2GTPfMet-tRNAMetf三元复合三元复合物。在物。在IF3存在下，使起始存在下，使起始tRNA与核糖与核糖体小亚基结合。体小亚基结合。第二十五页，本课件共有78页（二）多肽链的延伸、移位循环（二）多肽链的延伸、移位循环在在起起始始阶阶段段形形成成的的起起始始复复合合物物可可以以接接受受第第二二个个氨氨酰酰基基-tRNA，以以形形成成蛋蛋白白质质第第一一个个肽肽键键。在在第第二二个个氨氨酰酰基基-tRNA进进入入A位位点点
28、之之后后，便便形形成成一一个个肽肽键键，并并产产生生出出一一个个连连接接于于第第二二个个氨氨基基酸酸的的tRNA上上的的二二肽肽。然然后后便便发发生生移移位位，肽肽酰酰-tRNA和和与与之之结结合合的的mRNA密密码码子子协协同同转转移移至至P位位点点。这这个个氨氨基基酸酸加加成成过过程程一一再再重重复，每次加上一个氨基酸，直至形成一条完整的多肽链。复，每次加上一个氨基酸，直至形成一条完整的多肽链。肽链的延伸要求有肽链的延伸要求有延伸因子延伸因子EFTU和和EFTS参与。参与。第二十六页，本课件共有78页Figure6.20EF-Tu-GTPplacesaminoacyl-tRNAonther
29、ibosomeandthenisreleasedasEF-Tu-GDP.EF-TsisrequiredtomediatethereplacementofGDPbyGTP.ThereactionconsumesGTPandreleasesGDP.Theonlyaminoacyl-tRNAthatcannotberecognizedbyEF-Tu-GTPisfMet-tRNAf,whosefailuretobindpreventsitfromrespondingtointernalAUGorGUGcodons.第二十七页，本课件共有78页Figure6.21Peptidebondformation
30、takesplacebyreactionbetweenthepolypeptideofpeptidyl-tRNAinthePsiteandtheaminoacidofaminoacyl-tRNAintheAsite.Peptidyltransferaseistheactivityoftheribosomal50Ssubunitthatsynthesizesapeptidebondwhenanaminoacidisaddedtoagrowingpolypeptidechain.TheactualcatalyticactivityisaproperyoftherRNA.第二十八页，本课件共有78页
31、（三）多肽链合成的终止（三）多肽链合成的终止Figure6.27MolecularmimicryenablestheelongationfactorTu-tRNAcomplex,thetranslocationfactorEF-G,andthereleasefactorsRF1/2-RF3tobindtothesameribosomalsite.第二十九页，本课件共有78页第三十页，本课件共有78页Figure6.8Initiationrequiresfreeribosomesubunits.Whenribosomesarereleasedattermination,theydissociat
32、etogeneratefreesubunits.Initiationfactorsarepresentonlyondissociated30Ssubunits.Whensubunitsreaassociatetogiveafunctionalribosomeatinitiation,theyreleasethefactors.第三十一页，本课件共有78页Initiationinvolvesthereactionsthatprecedeformationofthepeptidebondbetweenthefirsttwoaminoacidsoftheprotein.Itrequirestheri
33、bosometobindtothemRNA,forminganinitiationcomplexthatcontainsthefirstaminoacyl-tRNA.Thisisarelativelyslowstepinproteinsynthesis,andusuallydeterminestherateatwhichanmRNAistranslated.Elongationincludesallthereactionsfromsynthesisofthefirstpeptidebondtoadditionofthelastaminoacid.Aminoacidsareaddedtothec
34、hainoneatatime;theadditionofanaminoacidisthemostrapidstepinproteinsynthesis.Terminationencompassesthestepsthatareneededtoreleasethecompletedpolypeptidechain;atthesametime,theribosomedissociatesfromthemRNA.第三十二页，本课件共有78页第三十三页，本课件共有78页Figure6.23Modelsfortranslocationinvolvetwostages.First,atpeptidebon
35、dformationtheaminoacylendofthetRNAintheAsitebecomeslocatedinthePsite.Second,theanticodonendofthetRNAbecomeslocatedinthePsite.第三十四页，本课件共有78页表表.大肠杆菌起始因子、延伸因子和终止因子的特性与功能大肠杆菌起始因子、延伸因子和终止因子的特性与功能因子因子分子量（分子量（kD）特性和功能特性和功能起始因子起始因子IF19促进核糖体的解离和促进核糖体的解离和IF2活性活性IF2100由一个要求由一个要求GTP的反应使的反应使fMet-tRNA结合于核糖体的结合于核糖
36、体的P位点位点IF322将将mRNA结合于核糖体小亚基，可促进前导序列与结合于核糖体小亚基，可促进前导序列与16SrRNA3端碱基配对端碱基配对延伸因子延伸因子EF-TU43将氨酰将氨酰-tRNA结合于核糖体结合于核糖体A位点位点EF-TS30重新生成重新生成EF-TU-GTPEF-G77肽基肽基-tRNA密码子和密码子和A位点移至位点移至P位点，此过程位点，此过程GTP参与。参与。释放因子释放因子RF136水解肽基水解肽基-tRNA，要求，要求UAA或或UAG密码子密码子RF238水解肽基水解肽基-tRNA，要求，要求UAA或或UGA密码子密码子RF346促进促进RF1，RF2活性活性第三十
37、五页，本课件共有78页三、真核生物蛋白质的生物合成三、真核生物蛋白质的生物合成真核生物蛋白质合成与原核生物两者相比，密码相同，各种组分相真核生物蛋白质合成与原核生物两者相比，密码相同，各种组分相似，亦有核糖体、似，亦有核糖体、tRNAtRNA及各种蛋白质因子。总的合成途径也相似，有及各种蛋白质因子。总的合成途径也相似，有起始、延伸及终止阶段，但也有不同之处。起始、延伸及终止阶段，但也有不同之处。（一）真核生物蛋白质合成的起始（一）真核生物蛋白质合成的起始真真核核生生物物的的起起始始氨氨基基酸酸是是蛋蛋氨氨酸酸。参参与与翻翻译译起起始始反反应应的的起起始因子已发现有始因子已发现有10几种。这个过
38、程可分为几种。这个过程可分为3个步骤：个步骤：1.43S前前起起始始复复合合物物的的形形成成起起始始因因子子eIF-2与与GTP形形成成稳稳定定复复合合物物，后后者者与与MettRNAMetI形形成成三三元元复复合合物物，再再与与40S亚亚基基形形成成43S前前起起始复合物。始复合物。2.48S前前起起始始复复合合物物的的形形成成在在起起始始因因子子eIF-4A，eIF-4B，eIF-4E和和ATP的的参参与与下下，43S前前起起始始复复合合物物与与mRNA结结合合。eIF-4A有有使使mRNA二二级级结结构构解解旋旋的的作作用用。eIF-4B则则有有结结合合mRNA并并识识别别起起始始密密码
39、码子子AUG的作用。形成的作用。形成48S前起始复合物。前起始复合物。第三十六页，本课件共有78页据据Kozak等的研究，大多数起始密码子的上游存在等的研究，大多数起始密码子的上游存在CCACC（称为（称为Kozak序列序列）AUGG。在。在43S前起始复合物沿前起始复合物沿mRNA向向3端方向移动时，遇到端方向移动时，遇到CCACC序列时，即停止移动。起始密码子序列时，即停止移动。起始密码子AUG的识别可能是通过与的识别可能是通过与tRNA上的反密码子的作用。上的反密码子的作用。eIF-2也也参与了这个识别过程。参与了这个识别过程。3.80S起始复合物的形成起始复合物的形成48S前起始复合物
40、与核糖体前起始复合物与核糖体60S大大亚基结合，便形成了亚基结合，便形成了80S起始复合物。起始复合物。这一过程由这一过程由GTP水解提供能量。各种起始因子释放出来，水解提供能量。各种起始因子释放出来，参与下一轮的起始复合物形成。参与下一轮的起始复合物形成。第三十七页，本课件共有78页Figure6.18Ineukaryoticinitiation,eIF-2formsaternarycomplexwithMet-tRNAf.Theternarycomplexbindstofree40Ssubunits,whichattachtothe5endofmRNA.Laterinthereaction
41、,GTPishydrolyzedwheneIF-2isreleasedintheformofeIF2-GDP.eIF-2Bregeneratestheactiveform.第三十八页，本课件共有78页Figure6.19SeveraleukaryoticinitiationfactorsarerequiredtounwindmRNA,bindthesubunitinitiationcomplex,andsupportjoiningwiththelargesubunit.第三十九页，本课件共有78页 1.1.肽链的延伸肽链的延伸 真核生物的肽链延伸与原核相似，只是延伸因子真核生物的肽链延伸与原核
42、相似，只是延伸因子EF-TUEF-TU和和EF-TSEF-TS被被eEF-1eEF-1取代，而取代，而EF-GEF-G则被则被eEF-2eEF-2取代。在真菌中，还取代。在真菌中，还要求第三种因子，即要求第三种因子，即eEF-3eEF-3的参与，以维持其翻译的准确性。的参与，以维持其翻译的准确性。2.2.肽链的终止肽链的终止 真核生物的肽链合成的终止仅涉及一个释放真核生物的肽链合成的终止仅涉及一个释放因子因子eRFeRF。eRFeRF分子量约为分子量约为115kD115kD。它可识别。它可识别3 3种终止密码子：种终止密码子：UAAUAA，UAGUAG，UGAUGA。eRFeRF在活化了肽酰转
43、移酶释放新生的肽链后，即从核在活化了肽酰转移酶释放新生的肽链后，即从核糖体上解离。解离要求糖体上解离。解离要求GTPGTP的水解。故肽链合成的终止需要消耗能的水解。故肽链合成的终止需要消耗能量。量。（二）肽链的延伸与终止（二）肽链的延伸与终止第四十页，本课件共有78页四、原核生物与真核生物翻译的比较四、原核生物与真核生物翻译的比较原原核核生生物物的的翻翻译译与与转转录录偶偶联联在在一一起起，即即边边转转录录边边翻翻译译；而而真真核核生生物物的的翻翻译译与与转转录录不不偶偶联联。真真核核mRNA前前体体需需经经加加工工修修饰饰成成为为成成熟熟mRNA后，从核内输入细胞质，然后进行翻译。后，从核内
44、输入细胞质，然后进行翻译。真真核核生生物物蛋蛋白白质质合合成成机机构构比比原原核核生生物物复复杂杂，起起始始步步骤骤涉涉及及起起始始因因子众多，过程复杂。如起始氨基酸；核糖体组成；起始因子的种类等等。子众多，过程复杂。如起始氨基酸；核糖体组成；起始因子的种类等等。真核生物蛋白质合成的调控复杂。真核生物蛋白质合成的调控复杂。真核生物与原核生物的蛋白质合成可为不同的抑制剂所抑制。真核生物与原核生物的蛋白质合成可为不同的抑制剂所抑制。第四十一页，本课件共有78页Conclusion:Ribosomes are ribonucleoprotein particles in which a majori
45、ty of the mass is provided by rRNA.The shapes of all ribosomes are generally similar,but only those of bacteria(70S)have been characterized in detail.The small(30S)subunit has a squashed shape,with a body containing about two-thirds of the mass divided from the head by a cleft.The large(50S)subunit
46、is more spherical,with a prominent stalk on the right and a central protuberance.Locations of all proteins are known approximately in the small subunit.Each subunit contains a single major rRNA,16S and 23S in prokaryotes,18S and 28S in eukaryotic cytosol.There are also minor rRNAs,most notably 5S rR
47、NA in the large subunit.Both major rRNAs have extensive base pairing,mostly in the form of short,imperfectly paired duplex stems with single-stranded loops.Conserved features in the rRNA can be identified by comparing sequences and the secondary structures that can be drawn for rRNA of a variety of
48、organisms.The 16S rRNA has four distinct domains;the three major domains have been mapped into regions of the small subunit.Eukaryotic 18S rRNA has additional domains.One end of the 30S subunit may consist largely or entirely of rRNA.第四十二页，本课件共有78页Each subunit has several active centers,concentrated
49、 in the translational domain of the ribosome where proteins are synthesized.Proteins leave the ribosome through the exit domain,which can associate with a membrane.The major active sites are the P and A sites,the E site,the EF-Tu and EF-G binding sites,peptidyl transferase,and mRNA-binding site.Ribo
50、somal proteins required for the function of some of these sites have been identified,but the sites have yet to be mapped in terms of three-dimensional ribosome structure.Ribosome conformation may change at stages during protein synthesis;differences in the accessibility of particular regions of the