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1、会计学1理学大连理工大学生物化学蛋白质合成理学大连理工大学生物化学蛋白质合成(hchng)与转运与转运第一页，共76页。中心法则中心法则中心法则中心法则(zhn(zhn xn f xn f z)z)第1页/共76页第二页，共76页。蛋白质合成蛋白质合成蛋白质合成蛋白质合成(hchng)(hchng)概概概概述述述述细胞：成千上万个蛋白维持功能细胞：成千上万个蛋白维持功能蛋白质生物合成：最复杂，参与蛋白质生物合成：最复杂，参与300多种大分子、使用多种大分子、使用细胞细胞90%能量；蛋白质占细胞重量的能量；蛋白质占细胞重量的35%细菌：细菌：2万个核糖体（蛋白质合成场所）万个核糖体（蛋白质合成场
2、所）10万个酶因子万个酶因子20万个万个tRNA合成速度：合成速度：20个个aa/s目前研究热点：细胞中的准确目前研究热点：细胞中的准确(zhnqu)定位定位蛋白质选择性降解机制蛋白质选择性降解机制第2页/共76页第三页，共76页。蛋蛋白白质质的的生生物物合合成成过过程程，就就是是将将DNA传传递递给给mRNA的的遗遗传传信信息息，解解译译为为蛋蛋白白质质中中氨氨基基酸酸排排列列顺顺序序(shnx)的的过过程程，这这一一过过程程被被称称为为翻翻译译(translation)。蛋白质的生物蛋白质的生物(shngw)合成合成第3页/共76页第四页，共76页。参与蛋白质合成的参与蛋白质合成的参与蛋白
3、质合成的参与蛋白质合成的RNARNA分子体系分子体系分子体系分子体系mRNAmRNA：蛋白质合成的直接模板：蛋白质合成的直接模板：蛋白质合成的直接模板：蛋白质合成的直接模板遗传密码存在于遗传密码存在于遗传密码存在于遗传密码存在于mRNAmRNA分子上，每分子上，每分子上，每分子上，每3 3个碱基决定个碱基决定个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸个氨基酸个氨基酸起始密码：起始密码：起始密码：起始密码：AUGAUG氨基酸码：氨基酸码：氨基酸码：氨基酸码：6161种种种种终止密码：终止密码：终止密码：终止密码：UAAUAA、UAGUAG、UGAUGAtRNA:tRNA:专一运送氨基酸至专一运送
4、氨基酸至专一运送氨基酸至专一运送氨基酸至mRNAmRNA并于密码子配对并于密码子配对并于密码子配对并于密码子配对rRNA:rRNA:与蛋白质构成与蛋白质构成与蛋白质构成与蛋白质构成(guchng)(guchng)核糖核蛋白体，是蛋白质合成的场所，核糖核糖核蛋白体，是蛋白质合成的场所，核糖核糖核蛋白体，是蛋白质合成的场所，核糖核糖核蛋白体，是蛋白质合成的场所，核糖体由大亚基和小亚基构成体由大亚基和小亚基构成体由大亚基和小亚基构成体由大亚基和小亚基构成(guchng)(guchng)蛋白质合成的过程蛋白质合成的过程蛋白质合成的过程蛋白质合成的过程氨基酸的活化：氨基酸与氨基酸的活化：氨基酸与氨基酸的
5、活化：氨基酸与氨基酸的活化：氨基酸与tRNAtRNA合成氨基酰合成氨基酰合成氨基酰合成氨基酰-tRNA-tRNA11、起始阶段：、起始阶段：、起始阶段：、起始阶段：mRNAmRNA、Met-tRNAMet-tRNA、核糖体构成、核糖体构成、核糖体构成、核糖体构成(guchng)(guchng)起始复合体起始复合体起始复合体起始复合体22、肽链的延伸：进位、转肽、移位循环、肽链延长、肽链的延伸：进位、转肽、移位循环、肽链延长、肽链的延伸：进位、转肽、移位循环、肽链延长、肽链的延伸：进位、转肽、移位循环、肽链延长33、终止阶段：延伸至终止密码，肽链释放，核糖体大小亚基与、终止阶段：延伸至终止密码，
6、肽链释放，核糖体大小亚基与、终止阶段：延伸至终止密码，肽链释放，核糖体大小亚基与、终止阶段：延伸至终止密码，肽链释放，核糖体大小亚基与mRNAmRNA解离解离解离解离蛋白质的生物蛋白质的生物蛋白质的生物蛋白质的生物(shngw)(shngw)合成合成合成合成第4页/共76页第五页，共76页。一、参与蛋白质生物合成一、参与蛋白质生物合成一、参与蛋白质生物合成一、参与蛋白质生物合成(hchng)(hchng)的物的物的物的物质质质质 n n生物体内的各种蛋白质都是利用生物体内的氨基酸为生物体内的各种蛋白质都是利用生物体内的氨基酸为生物体内的各种蛋白质都是利用生物体内的氨基酸为生物体内的各种蛋白质都
7、是利用生物体内的氨基酸为原料自行合成的。参与蛋白质生物合成的各种因素构原料自行合成的。参与蛋白质生物合成的各种因素构原料自行合成的。参与蛋白质生物合成的各种因素构原料自行合成的。参与蛋白质生物合成的各种因素构成了蛋白质合成体系，该体系包括：成了蛋白质合成体系，该体系包括：成了蛋白质合成体系，该体系包括：成了蛋白质合成体系，该体系包括：n nmRNAmRNA：作为蛋白质生物合成的模板，决定多肽链：作为蛋白质生物合成的模板，决定多肽链：作为蛋白质生物合成的模板，决定多肽链：作为蛋白质生物合成的模板，决定多肽链中氨基酸的排列顺序中氨基酸的排列顺序中氨基酸的排列顺序中氨基酸的排列顺序(shnx)(sh
8、nx)；n ntRNAtRNA：搬运氨基酸的工具；：搬运氨基酸的工具；：搬运氨基酸的工具；：搬运氨基酸的工具；n n 核蛋白体：蛋白体生物合成的场所；核蛋白体：蛋白体生物合成的场所；核蛋白体：蛋白体生物合成的场所；核蛋白体：蛋白体生物合成的场所；n n 酶及其他蛋白质因子；氨酰酶及其他蛋白质因子；氨酰酶及其他蛋白质因子；氨酰酶及其他蛋白质因子；氨酰-tRNA-tRNA合成酶；合成酶；合成酶；合成酶；n n 供能物质及无机离子。供能物质及无机离子。供能物质及无机离子。供能物质及无机离子。ATPATP和和和和GTPGTP，Mg2+Mg2+、K+K+；第5页/共76页第六页，共76页。原核原核(yu
9、nh)生物和真核生物生物和真核生物mRNA的比较的比较1、mRNA(messengerRNA)：蛋白质生物合成过程：蛋白质生物合成过程(guchng)中直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载中直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体。体。第6页/共76页第七页，共76页。mRmRNANA是是是是蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质合合合合成成成成(h(hchchng)ng)的的的的模模模模板板板板n nmRNAmRNA分子中每三个相邻碱基组成一个密码子，密分子中每三个相邻碱基组成一个密码子，密分子中每三个相邻碱基组成一个密码子，密分子中每三个相邻碱基组成一个密码子，密码子分为起始码子分为起始码子分为起
10、始码子分为起始(qsh)(qsh)码、氨基酸码和终止码码、氨基酸码和终止码码、氨基酸码和终止码码、氨基酸码和终止码3 3类。类。类。类。n nmRNAmRNA上的四种碱基可组成上的四种碱基可组成上的四种碱基可组成上的四种碱基可组成6464个密码子，其中个密码子，其中个密码子，其中个密码子，其中6161个个个个代表不同的氨基酸，其余三个代表终止信号。代表不同的氨基酸，其余三个代表终止信号。代表不同的氨基酸，其余三个代表终止信号。代表不同的氨基酸，其余三个代表终止信号。第7页/共76页第八页，共76页。连续性：密码为不重叠、无标点的三联体密码连续性：密码为不重叠、无标点的三联体密码简并性：一种氨基
11、酸有两个或多个密码子的现象。对简并性：一种氨基酸有两个或多个密码子的现象。对应同一种氨基酸的不同密码子叫同义密码子。减少了氨应同一种氨基酸的不同密码子叫同义密码子。减少了氨基酸突变的几率，在物种的稳定上起一定作用。简并性基酸突变的几率，在物种的稳定上起一定作用。简并性常表现在密码子的第三位碱基上。常表现在密码子的第三位碱基上。通用性：（但在线粒体或叶绿体中特殊）通用性：（但在线粒体或叶绿体中特殊）方向性：阅读方向为方向性：阅读方向为53；变偶性（摆动性）：密码子中第三位碱基可有一定的变偶性（摆动性）：密码子中第三位碱基可有一定的变动。变动。起始起始(qsh)密码：密码：AUG（Met）；）；终
12、止密码：终止密码：UAA、UAG、UGA。遗传密码遗传密码遗传密码遗传密码(mm)(mm)的基本特性的基本特性的基本特性的基本特性第8页/共76页第九页，共76页。翻译时须从起始密码翻译时须从起始密码翻译时须从起始密码翻译时须从起始密码AUGAUG开始确定开始确定开始确定开始确定(qudng)(qudng)阅读框架、阅读框架、阅读框架、阅读框架、移码移码移码移码 突变是最严重的突变突变是最严重的突变突变是最严重的突变突变是最严重的突变第9页/共76页第十页，共76页。n n原核原核原核原核(yunh)(yunh)生物的生物的生物的生物的mRNAmRNA可包含几个基因信息可包含几个基因信息可包含
13、几个基因信息可包含几个基因信息-多顺反多顺反多顺反多顺反子子子子n n真核生物的真核生物的真核生物的真核生物的mRNAmRNA只有一个基因信息只有一个基因信息只有一个基因信息只有一个基因信息-单顺反子单顺反子单顺反子单顺反子n n绝大多数基因不重叠，但少数病毒基因有重叠现象绝大多数基因不重叠，但少数病毒基因有重叠现象绝大多数基因不重叠，但少数病毒基因有重叠现象绝大多数基因不重叠，但少数病毒基因有重叠现象噬菌体噬菌体X174：5386bp/10种种pr噬菌体：噬菌体：第10页/共76页第十一页，共76页。密码密码密码密码(mm)(mm)的简并性和通用性的简并性和通用性的简并性和通用性的简并性和通
14、用性第11页/共76页第十二页，共76页。密码子的专一性主要密码子的专一性主要(zhyo)由第由第1，2位碱基决定，第位碱基决定，第3位碱基可在一定范位碱基可在一定范围内摆动而不影响氨基酸种类。围内摆动而不影响氨基酸种类。无变偶性的密码子无变偶性的密码子AUG，UGG。之外。之外的其余密码子第的其余密码子第3位碱基可在同类嘌呤位碱基可在同类嘌呤或嘧啶中摆动，如或嘧啶中摆动，如Tyr码码UAU，UAC某些氨基酸码第某些氨基酸码第3位碱基可在任意位碱基可在任意4种种碱基中摆动，如碱基中摆动，如Tyr码码ACU，ACC，ACA，ACG。tRNA反密码子与反密码子与mRNA的第的第1位第位第2位位碱基
15、严格配对（碱基严格配对（AU，CG），但密码），但密码子第子第3位碱基与反密码子第一位碱基有位碱基与反密码子第一位碱基有变偶配对现象。变偶配对现象。密码密码密码密码(mm)(mm)的简并性和变偶性的简并性和变偶性的简并性和变偶性的简并性和变偶性第12页/共76页第十三页，共76页。密码密码密码密码(mm)(mm)的变偶性（摆动性）的变偶性（摆动性）的变偶性（摆动性）的变偶性（摆动性）第13页/共76页第十四页，共76页。遗遗遗遗传传传传密密密密码码码码(m(mm)m)的的的的摆摆摆摆动动动动配配配配对对对对第14页/共76页第十五页，共76页。密码密码密码密码(mm)(mm)的通用性和变异性的
16、通用性和变异性的通用性和变异性的通用性和变异性n n绝大多数生物共同使用同一套遗传密码（遗传密码的保守性），这意味绝大多数生物共同使用同一套遗传密码（遗传密码的保守性），这意味绝大多数生物共同使用同一套遗传密码（遗传密码的保守性），这意味绝大多数生物共同使用同一套遗传密码（遗传密码的保守性），这意味着生物有一个共同的祖先着生物有一个共同的祖先着生物有一个共同的祖先着生物有一个共同的祖先n n但是但是但是但是(dnsh)(dnsh)在线粒体中发现了少数与通用密码不一致的密码子在线粒体中发现了少数与通用密码不一致的密码子在线粒体中发现了少数与通用密码不一致的密码子在线粒体中发现了少数与通用密码不一
17、致的密码子n n其他少数生物中也存在非通用密码其他少数生物中也存在非通用密码其他少数生物中也存在非通用密码其他少数生物中也存在非通用密码第15页/共76页第十六页，共76页。密码密码密码密码(mm)(mm)的防错系统的防错系统的防错系统的防错系统第16页/共76页第十七页，共76页。起始密码起始密码起始密码起始密码(mm)(mm)的选择的选择的选择的选择第17页/共76页第十八页，共76页。49个嘌呤个嘌呤(piolng)碱基碱基813个碱基对个碱基对16SrRNA16SrRNA与与与与SDSD序列序列序列序列(xli)(xli)的配对的配对的配对的配对第18页/共76页第十九页，共76页。m
18、RNAmRNA是蛋白质合成是蛋白质合成是蛋白质合成是蛋白质合成(hchng)(hchng)的模板的模板的模板的模板n n辨认起始密码子是翻译（蛋白质合成）起始的必须步骤：确定阅读框架！辨认起始密码子是翻译（蛋白质合成）起始的必须步骤：确定阅读框架！辨认起始密码子是翻译（蛋白质合成）起始的必须步骤：确定阅读框架！辨认起始密码子是翻译（蛋白质合成）起始的必须步骤：确定阅读框架！n n按照不重叠的三联密码子翻译产生对应的氨基酸并形成肽键按照不重叠的三联密码子翻译产生对应的氨基酸并形成肽键按照不重叠的三联密码子翻译产生对应的氨基酸并形成肽键按照不重叠的三联密码子翻译产生对应的氨基酸并形成肽键n n当到
19、达终止密码时，合成结束，肽键释放当到达终止密码时，合成结束，肽键释放当到达终止密码时，合成结束，肽键释放当到达终止密码时，合成结束，肽键释放n n通常终止密码不止一个，而是连续出现通常终止密码不止一个，而是连续出现通常终止密码不止一个，而是连续出现通常终止密码不止一个，而是连续出现2-32-3个终止密码个终止密码个终止密码个终止密码n n对于某些病毒对于某些病毒对于某些病毒对于某些病毒(bngd)(bngd)，如果中间有起始密码，则一条，如果中间有起始密码，则一条，如果中间有起始密码，则一条，如果中间有起始密码，则一条mRNAmRNA可产生可产生可产生可产生2 2条或多条条或多条条或多条条或多
20、条肽链肽链肽链肽链第19页/共76页第二十页，共76页。2、tRNA在氨酰在氨酰-tRNA合成酶催化合成酶催化(cuhu)下，特定下，特定的的tRNA与相应的氨基酸结合，生成氨酰与相应的氨基酸结合，生成氨酰-tRNA，从而携带氨基酸参与蛋白质的生，从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成。物合成。氨基酸氨基酸+tRNA+ATP氨酰氨酰-tRNA+AMP+2Pi无机无机(wj)磷酸磷酸酶酶氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶第20页/共76页第二十一页，共76页。氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸的的的的活活活活化化化化(h(huuhuhu)第21页/共76页第二十二页，共76页。tRNA反反密密码码环环中中部部(z
21、hnb)的的三三个个核核苷苷酸酸构构成成三三联联体体，识识别别mRNA上上相相应应的的密密码码，此此三三联联体体称称为为反反密密码码(anticoden)。反反密密码码对对密密码码的的识识别别，也也是是根根据据碱碱基基互互补补原原则则，即即A-U，G-C。但但反反密密码码的的第第一一个个核核苷苷酸酸与与密密码码的的第第三三个个核核苷苷酸酸之之间间的的配配对对，并并不不严严格格遵遵循循碱碱基基互互补补原原则则。如如反反密密码码的的第第一一个个核核苷苷酸酸为为，则则可可与与密密码码的的A、U或或C配配对对，如如为为U，则则可可与与A或或G配配对对，不稳定配对。不稳定配对。第22页/共76页第二十三
22、页，共76页。n n能够识别能够识别mRNA中中5端起动密码端起动密码AUG的的tRNA是一种特殊的是一种特殊的tRNA，称为，称为(chnwi)起动起动tRNA。n n原核生物中，起动原核生物中，起动tRNA是一种携是一种携带甲酰甲硫氨酸的带甲酰甲硫氨酸的tRNA，即，即tRNAifmet；n n真核生物中，起动真核生物中，起动tRNA是一种携是一种携带蛋氨酸的带蛋氨酸的tRNA，即，即tRNAimet。n n在原核生物和真核生物中，均存在原核生物和真核生物中，均存在另一种携带蛋氨酸的在另一种携带蛋氨酸的tRNA，识，识别非起动部位的蛋氨酸密码，别非起动部位的蛋氨酸密码，AUG。第23页/共
23、76页第二十四页，共76页。tRNAtRNA转运转运转运转运(zhunyn)(zhunyn)氨基酸至氨基酸至氨基酸至氨基酸至mRNAmRNA模板模板模板模板第24页/共76页第二十五页，共76页。氨基酸氨基酸+tRNA+ATP氨酰氨酰-tRNA+AMP+2Pi无机无机(wj)磷酸磷酸酶酶氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶N-N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNAifMet-tRNAifMet的形成的形成的形成的形成(xngchng)(xngchng)CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-Met-tRN
24、AifMetfMet-tRNAifMetN N1010-CHO-FH-CHO-FH4 4FHFH4 4转甲酰酶转甲酰酶Met+tRNAifMet+ATPMet-tRNAifMet+AMP+PPi第25页/共76页第二十六页，共76页。3、rRNA和核蛋白体和核蛋白体原原核核生生物物中中的的核核蛋蛋白白体体大大小小为为70S，可可分分为为(fn wi)30S小小亚亚基基和和50S大大亚亚基基。小小亚亚基基由由16SrRNA和和21种种蛋蛋白白质质构构成成，大大亚亚基基由由5SrRNA，23SRNA和和35种种蛋蛋白白质构成。质构成。真真核核生生物物中中的的核核蛋蛋白白体体大大小小为为80S，也也
25、分分为为(fn wi)40S小小亚亚基基和和60S大大亚亚基基。小小亚亚基基由由18SrRNA和和30多多种种蛋蛋白白质质构构成成，大大亚亚基基则则由由5S rRNA，28S rRNA和和50多多种种蛋蛋白白质质构构成成，在在哺哺乳乳动动物物中中还还含有含有5.8SrRNA。第26页/共76页第二十七页，共76页。r rR RN NA A与与与与蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质构构构构成成成成(g g u uc ch h n ng g)核核核核糖糖糖糖体体体体第27页/共76页第二十八页，共76页。r rR RN NA A与与与与蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质构构构构成成成成(g g u uc ch h n
26、 ng g)核核核核糖糖糖糖体体体体第28页/共76页第二十九页，共76页。核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：11小亚基：可与小亚基：可与小亚基：可与小亚基：可与mRNAmRNA、GTPGTP和起动和起动和起动和起动tRNAtRNA结合。结合。结合。结合。22大亚基：（大亚基：（大亚基：（大亚基：（1 1）具有两个不同的）具有两个不同的）具有两个不同的）具有两个不同的tRNAtRNA结合点。结合点。结合点。结合点。A A位：受位或氨酰基位，可与新进入位：受位或氨酰基位，可与新进
27、入位：受位或氨酰基位，可与新进入位：受位或氨酰基位，可与新进入(jnr)(jnr)的氨基酰的氨基酰的氨基酰的氨基酰tRNAtRNA结合；结合；结合；结合；P P位：给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基位：给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基位：给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基位：给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNAtRNA结结结结合。合。合。合。第29页/共76页第三十页，共76页。（2）具有转肽酶活性：将给位上的肽酰基转移给受位上）具有转肽酶活性：将给位上的肽酰基转移给受位上的氨酰的氨酰-tRNA，形成肽键。，形成肽键。（3）具具 有有 GTPase活活 性性，水水 解解 GTP，获获
28、得得 能能 量量(nngling)。（4）具有起动因子、延长因子及释放因子的结合部位。）具有起动因子、延长因子及释放因子的结合部位。n n在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一mRNAmRNAmRNAmRNA分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在(cnzi)(cnzi)(cn
29、zi)(cnzi)一定的间隔，形成念球状结构。一定的间隔，形成念球状结构。一定的间隔，形成念球状结构。一定的间隔，形成念球状结构。由若干核蛋白体结合在一由若干核蛋白体结合在一条条mRNA上同时进行多肽上同时进行多肽链的翻译，所形成的念球链的翻译，所形成的念球状结构状结构(jigu)称为多核称为多核蛋白体。蛋白体。第30页/共76页第三十一页，共76页。一一一一条条条条(y(y ti tioo)mmR RN NA A上上上上有有有有多多多多个个个个有有有有多多多多个个个个核核核核糖糖糖糖体体体体第31页/共76页第三十二页，共76页。4、起动因子（、起动因子（IF）这是一些与多肽链合成起动有关的
30、这是一些与多肽链合成起动有关的蛋白因子。原核生物中存在蛋白因子。原核生物中存在3种起种起动因子，分别称为动因子，分别称为IF13。在真核。在真核生物中存在生物中存在9种起动因子（种起动因子（eIF）。）。其作用主要是促进其作用主要是促进(cjn)核蛋白体核蛋白体小亚基与起动小亚基与起动tRNA及模板及模板mRNA结合。结合。5、延长因子（、延长因子（EF）原核生物有原核生物有3种延长因子（种延长因子（EFTU，EFTS，EFG），真核生物中存在），真核生物中存在2种（种（EF1，EF2）。其作用主要）。其作用主要促使氨酰促使氨酰-tRNA进入核蛋白的受体，进入核蛋白的受体，并可促进并可促进(c
31、jn)移位过程。移位过程。第32页/共76页第三十三页，共76页。6、释放因子（、释放因子（RF）原核生物中有原核生物中有4种，在真核生物中种，在真核生物中只有只有1种。其主要作用是识别终止种。其主要作用是识别终止密码密码(mm)，协助多肽链的释放。，协助多肽链的释放。第33页/共76页第三十四页，共76页。7、氨酰、氨酰tRNA合成酶合成酶该酶存在于胞液中，与特异氨基酸该酶存在于胞液中，与特异氨基酸的活化以及的活化以及(yj)氨酰氨酰tRNA的合成的合成有关。有关。每种氨酰每种氨酰tRNA合成酶，对相应氨合成酶，对相应氨基酸以及基酸以及(yj)携带氨基酸的数种携带氨基酸的数种tRNA具有高度
32、特异性，这是保证具有高度特异性，这是保证tRNA能够携带正确的氨基酸对号能够携带正确的氨基酸对号入座的必要条件。入座的必要条件。该酶对该酶对tRNA的识别，是因为在的识别，是因为在tRNA的氨基酸臂上存在特定的识的氨基酸臂上存在特定的识别密码，即第二套遗传密码。别密码，即第二套遗传密码。第34页/共76页第三十五页，共76页。8、供能物质、供能物质(wzh)和无机离子和无机离子多肽链合成时，需多肽链合成时，需ATP、GTP作为作为供能物质供能物质(wzh)，并需，并需Mg2+、K+参与。参与。氨基酸活化时需消耗氨基酸活化时需消耗2分子高能磷分子高能磷酸键，肽键形成时又消耗酸键，肽键形成时又消耗
33、2分子分子高能磷酸键，故缩合一分子氨基高能磷酸键，故缩合一分子氨基酸残基需消耗酸残基需消耗4分子高能磷酸键。分子高能磷酸键。氨基酸氨基酸+tRNA+ATP氨酰氨酰-tRNA+AMP+2Pi无机无机(wj)磷酸磷酸酶酶氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶第35页/共76页第三十六页，共76页。二、蛋白质生物二、蛋白质生物(shngw)合成过合成过程程n n蛋白质生物合成过程包括三大蛋白质生物合成过程包括三大步骤：步骤：n n氨基酸的活化与搬运氨基酸的活化与搬运(bnyn)；n n活化氨基酸在核蛋白体上的活化氨基酸在核蛋白体上的缩合；缩合；n n多肽链合成后的加工修饰。多肽链合成后的加工修饰。第36页/
34、共76页第三十七页，共76页。核糖体主要核糖体主要核糖体主要核糖体主要(zhyo)(zhyo)存在于粗面存在于粗面存在于粗面存在于粗面ERER（1 1）粗面内质网（主要）粗面内质网（主要）粗面内质网（主要）粗面内质网（主要(zhyo)(zhyo)）（2 2）细胞溶液）细胞溶液）细胞溶液）细胞溶液（3 3）线粒体和叶绿体）线粒体和叶绿体）线粒体和叶绿体）线粒体和叶绿体n n一个细菌细胞内约有一个细菌细胞内约有一个细菌细胞内约有一个细菌细胞内约有2000020000个核糖体个核糖体个核糖体个核糖体n n真核细胞内可达真核细胞内可达真核细胞内可达真核细胞内可达106106个个个个n n在未成熟的蟾蜍
35、在未成熟的蟾蜍在未成熟的蟾蜍在未成熟的蟾蜍(chnch)(chnch)卵细胞内则卵细胞内则卵细胞内则卵细胞内则高达高达高达高达10121012个个个个核糖体存在的场所核糖体存在的场所第37页/共76页第三十八页，共76页。1、氨基酸的活化、氨基酸的活化(huhu)与搬运与搬运n n氨基酸的活化以及活化氨基酸与氨基酸的活化以及活化氨基酸与氨基酸的活化以及活化氨基酸与氨基酸的活化以及活化氨基酸与tRNAtRNA的结合，均由氨的结合，均由氨的结合，均由氨的结合，均由氨基酰基酰基酰基酰tRNAtRNA合成酶催化完成合成酶催化完成合成酶催化完成合成酶催化完成(wnchng)(wnchng)。n n在此反
36、应中，特异的在此反应中，特异的在此反应中，特异的在此反应中，特异的tRNA3tRNA3端端端端CCACCA上的上的上的上的22或或或或33位自由位自由位自由位自由羟基与相应的活化氨基酸以酯键相连接，形成氨酰羟基与相应的活化氨基酸以酯键相连接，形成氨酰羟基与相应的活化氨基酸以酯键相连接，形成氨酰羟基与相应的活化氨基酸以酯键相连接，形成氨酰-tRNAtRNA，从而使活化氨基酸能够被搬运至核蛋白体上参，从而使活化氨基酸能够被搬运至核蛋白体上参，从而使活化氨基酸能够被搬运至核蛋白体上参，从而使活化氨基酸能够被搬运至核蛋白体上参与多肽链的合成。与多肽链的合成。与多肽链的合成。与多肽链的合成。n n氨酰氨
37、酰氨酰氨酰-tRNA-tRNA的合成，可使氨基酸的合成，可使氨基酸的合成，可使氨基酸的合成，可使氨基酸：活化；活化；活化；活化；搬运；搬运；搬运；搬运；定位。定位。定位。定位。第38页/共76页第三十九页，共76页。MMe et t t tR RN NA A 启启启启动动动动(q q d d n ng g)蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质合合合合成成成成第39页/共76页第四十页，共76页。2 2、活化、活化、活化、活化(huhu)(huhu)氨基酸的缩合氨基酸的缩合氨基酸的缩合氨基酸的缩合核蛋白体循环核蛋白体循环核蛋白体循环核蛋白体循环 n n活化氨基酸缩合生成多肽链的过程在核蛋白体上进行。活化氨基
38、酸缩合生成多肽链的过程在核蛋白体上进行。活化氨基酸缩合生成多肽链的过程在核蛋白体上进行。活化氨基酸缩合生成多肽链的过程在核蛋白体上进行。活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译mRNAmRNA上的密码并上的密码并上的密码并上的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程，称为核蛋白体循环。缩合生成多肽链的循环反应过程，称为核蛋白体循环。缩合生成多肽链的循环反应过程，称为核蛋白体循环。缩合生成多肽链的循环反应过程，称为核蛋白体循环。n n核蛋白体循环过程可分为核蛋白体循环过程可分为核蛋白体循环过程可分为核蛋白体循环过程可分为(
39、fnwi)(fnwi)起动、延长和终止起动、延长和终止起动、延长和终止起动、延长和终止三个阶段，这三个阶段在原核生物和真核生物类似，三个阶段，这三个阶段在原核生物和真核生物类似，三个阶段，这三个阶段在原核生物和真核生物类似，三个阶段，这三个阶段在原核生物和真核生物类似，现以原核生物中的过程加以介绍。现以原核生物中的过程加以介绍。现以原核生物中的过程加以介绍。现以原核生物中的过程加以介绍。第40页/共76页第四十一页，共76页。多多核糖体与核糖体循环多多核糖体与核糖体循环多多核糖体与核糖体循环多多核糖体与核糖体循环(xnhun)(xnhun)合成合成(hchng)完毕的肽完毕的肽链链多核糖体多核
40、糖体3mRNA延伸中的肽链延伸中的肽链5核糖体循环核糖体循环(xnhun)第41页/共76页第四十二页，共76页。一一一一条条条条(yyti ti o)o)mmR RN NA A上上上上有有有有多多多多个个个个有有有有多多多多个个个个核核核核糖糖糖糖体体体体第42页/共76页第四十三页，共76页。（一）起动阶段：（一）起动阶段：1、30S起动复合物的形成：起动因起动复合物的形成：起动因子促进下，子促进下，30S小亚基与小亚基与mRNA、起动起动tRNA（fmet-tRNAfmet）和）和GTP结合，形成复合体。结合，形成复合体。原核原核mRNA的起动部位的起动部位(bwi)由由一段富含嘌呤的特
41、殊核苷酸顺序一段富含嘌呤的特殊核苷酸顺序组成，称为组成，称为SD序列（核蛋白体结序列（核蛋白体结合位点，合位点，RBS），可被核蛋白体），可被核蛋白体小亚基辨认结合。小亚基辨认结合。真核生物中的真核生物中的mRNA具有帽子结具有帽子结构，已知需一种特殊构，已知需一种特殊(tsh)的帽的帽子结合蛋白（子结合蛋白（CBP）以识别此结）以识别此结构。构。第43页/共76页第四十四页，共76页。49个嘌呤个嘌呤(piolng)碱基碱基813个碱基对个碱基对16SrRNA16SrRNA与与与与SDSD序列序列序列序列(xli)(xli)的配对的配对的配对的配对第44页/共76页第四十五页，共76页。形形
42、形形成成成成(x x n ng gc ch h n ng g)起起起起始始始始复复复复合合合合体体体体第45页/共76页第四十六页，共76页。2、70S起动前复合体的形成：起动前复合体的形成：IF3从从30S起动复合体上脱起动复合体上脱落；落；50S大亚基与复合体结合，形成大亚基与复合体结合，形成70S起动前复合体。起动前复合体。3、70S起动复合体的形成：起动复合体的形成：GTP被水解，被水解，IF1和和IF2从复从复合物上脱落。此时合物上脱落。此时(csh)tRNAfmet的反密码的反密码UAC与与mRNA上的起动密码上的起动密码AUG互补结合，互补结合，tRNAfmet结合在结合在核蛋白
43、的给位（核蛋白的给位（P位）。位）。第46页/共76页第四十七页，共76页。（二）肽链延长阶段：（二）肽链延长阶段：（二）肽链延长阶段：（二）肽链延长阶段：11进位：与进位：与进位：与进位：与mRNAmRNA下一个密码相对下一个密码相对下一个密码相对下一个密码相对(xingdu)(xingdu)应的氨基酰应的氨基酰应的氨基酰应的氨基酰tRNAtRNA进入核蛋白体的进入核蛋白体的进入核蛋白体的进入核蛋白体的受位（受位（受位（受位（A A位），需位），需位），需位），需GTPGTP，Mg2+Mg2+，和，和，和，和EFEF参与。参与。参与。参与。22成肽：在转肽酶的催化下，将给位上的成肽：在转肽酶
44、的催化下，将给位上的成肽：在转肽酶的催化下，将给位上的成肽：在转肽酶的催化下，将给位上的tRNAtRNA所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到受位上的氨基酰受位上的氨基酰受位上的氨基酰受位上的氨基酰tRNAtRNA上，与其上，与其上，与其上，与其-氨基缩合形氨基缩合形氨基缩合形氨基缩合形成肽键。此步骤需成肽键。此步骤需成肽键。此步骤需成肽键。此步骤需Mg2+Mg2+，K+K+。给位上已失。给位上已失。给位上已失。给位上已失去蛋氨酰基或肽酰基的去蛋氨酰基或肽酰基的去蛋氨酰基或肽酰基的去蛋氨酰基或肽酰
45、基的tRNAtRNA从核蛋白上脱落。从核蛋白上脱落。从核蛋白上脱落。从核蛋白上脱落。第47页/共76页第四十八页，共76页。核核核核蛋蛋蛋蛋白白白白体体体体循循循循环环环环：进进进进位位位位(j j n nw w i i)第48页/共76页第四十九页，共76页。核核核核蛋蛋蛋蛋白白白白体体体体循循循循环环环环：转转转转肽肽肽肽第49页/共76页第五十页，共76页。3、移位：核蛋白体向、移位：核蛋白体向mRNA的的3-端滑动相当端滑动相当于一个密码的距离于一个密码的距离(jl)，同时使肽酰基同时使肽酰基tRNA从受从受体移到给位。此步骤需体移到给位。此步骤需EF（EFG）、）、GTP和和Mg2+
46、参与。此时，核蛋参与。此时，核蛋白体的受位留空，与下一白体的受位留空，与下一个密码相对应的氨基酰个密码相对应的氨基酰tRNA即可再进入，重复即可再进入，重复以上循环过程，使多肽链以上循环过程，使多肽链不断延长。不断延长。第50页/共76页第五十一页，共76页。核核核核蛋蛋蛋蛋白白白白体体体体循循循循环环环环：移移移移位位位位(y y w w i i)第51页/共76页第五十二页，共76页。（三）肽链终止阶段：（三）肽链终止阶段：核蛋白体沿核蛋白体沿mRNA链滑动，链滑动，不断使多肽链延长，直到不断使多肽链延长，直到终止信号进入受位。终止信号进入受位。1识别：识别：RF识别终止密识别终止密码，进
47、入核蛋白体的受位。码，进入核蛋白体的受位。2水解：水解：RF使转肽酶变使转肽酶变为水解酶，多肽链与为水解酶，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，之间的酯键被水解，多肽链释放多肽链释放(shfng)。3解离：通过水解解离：通过水解GTP，使核蛋白体与，使核蛋白体与mRNA分分离，离，tRNA、RF脱落，核脱落，核蛋白体解离为大、小亚基。蛋白体解离为大、小亚基。第52页/共76页第五十三页，共76页。RF1:UAG/UAARF2:UGA/UAARF3:?蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质合合合合成成成成(h h c ch h n ng g)的的的的终终终终止止止止第53页/共76页第五十四页，共76页。肽肽肽
48、肽链链链链延延延延长长长长(y y n nc ch h n ng g)：核核核核蛋蛋蛋蛋白白白白体体体体循循循循环环环环第54页/共76页第五十五页，共76页。三、多肽链合成后的加工三、多肽链合成后的加工(jigng)修饰修饰（一）一级结构的加工（一）一级结构的加工（一）一级结构的加工（一）一级结构的加工(ji gng)(ji gng)修饰：修饰：修饰：修饰：1 1NN端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：N N端甲酰蛋氨酸，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之端甲酰蛋氨酸，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之端甲酰蛋氨酸，
49、必须在多肽链折迭成一定的空间结构之端甲酰蛋氨酸，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之前被切除。前被切除。前被切除。前被切除。去甲酰化：去甲酰化：去甲酰化：去甲酰化：蛋氨酸氨基蛋氨酸氨基(nj)肽酶肽酶 甲酰化酶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：蛋氨酰蛋氨酰-肽肽 蛋氨酸蛋氨酸+肽肽 第55页/共76页第五十六页，共76页。2氨基酸的修饰氨基酸的修饰(xish)：由专一性的酶催化进行修饰由专一性的酶催化进行修饰(xish)，包括糖基化、羟基化、，包括糖基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等。磷酸化、甲酰化等。3二硫键的形成：二硫键的形成：由专一性的氧
50、化酶催化，将由专一性的氧化酶催化，将-SH氧化为氧化为-S-S-。4肽段的切除：肽段的切除：由专一性的蛋白酶催化，将部由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。分肽段切除。第56页/共76页第五十七页，共76页。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质肽肽肽肽链链链链的的的的修修修修饰饰饰饰(x xi i s sh h)第57页/共76页第五十八页，共76页。肽肽肽肽链链链链的的的的切切切切割割割割(q qi i g g)与与与与修修修修饰饰饰饰第58页/共76页第五十九页，共76页。胰岛素原的加工胰岛素原的加工胰岛素原的加工胰岛素原的加工(jigng)(jigng)A链区链区B链区链区间插序列间插序列(xli)