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1、关于蛋白质的生物合成(11)现在学习的是第1页，共112页第十七章第十七章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成（翻译）（翻译）Protein Biosynthesis，Translation现在学习的是第2页，共112页教学要求教学要求1.掌握参与蛋白质生物合成体系的各种物质及其作用掌握参与蛋白质生物合成体系的各种物质及其作用2.掌握蛋白质生物合成过程掌握蛋白质生物合成过程(包括各种因子的作用包括各种因子的作用)3.熟悉蛋白质生物合成的干扰与抑制熟悉蛋白质生物合成的干扰与抑制4.了解蛋白质生物合成后的加工了解蛋白质生物合成后的加工 现在学习的是第3页，共112页蛋白质生物合成的概念蛋白质生物合成
2、的概念生生物物体体内内的的蛋蛋白白质质以以mRNA为为模模板板而而合合成成。在在这这一一过过程程中中，mRNA上上来来自自DNA基基因因编编码码的的核核苷苷酸酸序序列列信信息息转转换换为为蛋蛋白白质中的氨基酸序列，故称为质中的氨基酸序列，故称为翻译（翻译（translation）。）。翻译是指在多种因子辅助下，翻译是指在多种因子辅助下，由由tRNA携带并转运相应氨携带并转运相应氨基酸，识别基酸，识别mRNA上的三联上的三联体密码子，在核糖体上合成体密码子，在核糖体上合成具有特定序列多肽链的过程。具有特定序列多肽链的过程。现在学习的是第4页，共112页蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系Prot
3、ein Biosynthesis System Protein Biosynthesis System 第第 一一 节节 现在学习的是第5页，共112页1.基本原料：基本原料：20种编码氨基酸种编码氨基酸2.模板：模板：mRNA3.适配器：适配器：tRNA4.装配机：核蛋白体装配机：核蛋白体5.主要酶和蛋白质因子：氨基酰主要酶和蛋白质因子：氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶、合成酶、转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等起始因子、延长因子、释放因子等6.能源物质：能源物质：ATP、GTP7.无机离子：无机离子：Mg2+、K+蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系现在学习的是第6页，共112页一一.m
4、RNA是蛋白质合成的信息模板是蛋白质合成的信息模板 mRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者遗遗传传学学将将编编码码一一个个多多肽肽的的遗遗传传单单位位称称为为顺顺反反子子(cistron)。原原核核细细胞胞中中数数个个结结构构基基因因常常串串联联为为一一个个转转录录单单位位，转转录录生生成成的的mRNA可可编编码码几几种种功功能能相相关关的的蛋蛋白白质质，为为多顺反子多顺反子(polycistron)。真真核核mRNA只只编编码码一一种种蛋蛋白白质质，为为单单顺顺反反子子(single cistron)。现在学习的是第7页，共112页Start of genetic messageCap
5、EndTail5-端非翻译区端非翻译区 5 3 3-端非翻译区端非翻译区 开放阅读框架开放阅读框架 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，称称为为开开放放阅阅读读框框架架(open reading frame,ORF)。在在mRNA的的开开放放阅阅读读框框架架区区上上，从从5 5 至至3 3 方方向向每每3 3个个相相邻邻的的核核苷苷酸酸为为一一组组，决决定定肽肽链链上上某某一一个个氨氨基基酸酸或或蛋蛋白白质质合合成成的的起起始始、终终止止信信号号，称为三联体密码称为三联体密码(triplet coden)(tripl
6、et coden)，又称为遗传密码、密码子。，又称为遗传密码、密码子。一一.mRNA是蛋白质合成的信息模板是蛋白质合成的信息模板现在学习的是第8页，共112页原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG-5 3 蛋白质蛋白质现在学习的是第9页，共112页遗传密码共遗传密码共64个，其中：个，其中：61个为编码氨基酸密码子个为编码氨基酸密码子 3个（个（UAA、UAG、UGA）为为终止密码终止密码(termination co
7、den)AUG兼作兼作起始密码子起始密码子(initiation coden)现在学习的是第10页，共112页遗遗传传密密码码表表现在学习的是第11页，共112页遗传密码具有以下特点：遗传密码具有以下特点：连续性连续性 简并性简并性 通用性通用性 方向性方向性 摆动性摆动性现在学习的是第12页，共112页1.1.方向性方向性(direction)direction)：遗传密码的特点遗传密码的特点翻译时遗传密码的阅读方向是翻译时遗传密码的阅读方向是53，即读码从，即读码从mRNA的起始密码子的起始密码子AUG开始，按开始，按53的方向逐一的方向逐一阅读，直至终止密码子。阅读，直至终止密码子。NC
8、肽链延伸方向肽链延伸方向53读码方向读码方向现在学习的是第13页，共112页2.连续性连续性(commaless)编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码子及密码子的各碱基之间既无间隔也无阅读，密码子及密码子的各碱基之间既无间隔也无交叉。交叉。5.5.A U GA U G G C AG C A G U AG U A C A UC A U U A AU A A 3 3AlaValHisMet终止密码终止密码现在学习的是第14页，共112页基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致入或缺失，可能导
9、致框移突变框移突变(frameshift mutation)。缬缬 脯脯 苏苏 天冬天冬缬缬 丙丙 酪酪 甘甘缬缬 丙丙 丝丝 精精现在学习的是第15页，共112页3.简并性简并性(degeneracy)一一种种氨氨基基酸酸可可具具有有2个个或或2个个以以上上的的密密码码子子为为其其编编码码。这一特性称为遗传密码的简并性。这一特性称为遗传密码的简并性。如如遗遗传传密密码码中中，除除色色氨氨酸酸和和甲甲硫硫氨氨酸酸仅仅有有一一个个密密码码子子外外，其其余余氨氨基基酸酸有有2、3、4个个或或多多至至6个个三三联体密码为其编码。联体密码为其编码。遗传密码简并性的意义：遗传密码简并性的意义：密码密码密
10、码密码子子子子的专一性由第一、第二位碱基决定，第三位的专一性由第一、第二位碱基决定，第三位的专一性由第一、第二位碱基决定，第三位的专一性由第一、第二位碱基决定，第三位碱基改变往往并不影响氨基酸翻译碱基改变往往并不影响氨基酸翻译碱基改变往往并不影响氨基酸翻译碱基改变往往并不影响氨基酸翻译。在。在保持遗传稳定保持遗传稳定性上具有重要意义。性上具有重要意义。现在学习的是第16页，共112页密码密码子子简并性简并性现在学习的是第17页，共112页从简单的病毒到高等的人类，几乎使用同一套遗传密码，因此，遗传密码表中的这套“通用密码”基本上适用于生物界的所有物种，具有通用性。密码的通用性进一步证明各种生物
11、进化自同一祖先。4.通用性通用性(universal)现在学习的是第18页，共112页密码的通用性进一步证明各种生物进化来自同一祖先密码的通用性进一步证明各种生物进化来自同一祖先 线粒体密码子 通用密码子起始密码子 AUG AUG（甲硫氨酸）AUU AUA（甲硫氨酸）色AA密码子 UGA UGG终止密码子 AGA UGA AGG UAA UAG 现在学习的是第19页，共112页 反密码子与密码子之间的配对有时并不严格遵守反密码子与密码子之间的配对有时并不严格遵守常见的碱基配对规律，这种现象称为摆动配对常见的碱基配对规律，这种现象称为摆动配对(wobble base pairing)。tRNA反
12、密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG5.摆动性摆动性(wobble)现在学习的是第20页，共112页U3 2 11 2 3摆摆动动配配对对现在学习的是第21页，共112页二、氨基酰二、氨基酰-tRNA通过其反密码子与通过其反密码子与mRNA中对应的密码子互补结合中对应的密码子互补结合 ntRNA的作用的作用运运载载氨氨基基酸酸：氨氨基基酸酸各各由由其其特特异异的的tRNA携携带带，一一种种氨氨基基酸酸可可有有几几种种对对应应的的tRNA，氨氨基基酸酸结结合合在在tRNA 3-CCA的位置，结合需要的位置，结合需要ATP供能；供能；充充当当“适适配配器器”
13、：每每种种tRNA的的反反密密码码子子决决定定了了所所携带的氨基酸能准确地在携带的氨基酸能准确地在mRNA上对号入座。上对号入座。现在学习的是第22页，共112页二级结构三级结构反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂ntRNA的构象的构象现在学习的是第23页，共112页 各种细胞核蛋白体都有大、小两个亚基,两者之间存在裂隙，是mRNA及tRNA的结合部位。三、核糖体是肽链三、核糖体是肽链“装配厂装配厂”现在学习的是第24页，共112页原核生物原核生物真核生物真核生物核蛋核蛋白体白体小亚基小亚基大亚基大亚基核蛋核蛋白体白体小亚基小亚基大亚基大亚基70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rR
14、NA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA 5.8S-rRNA蛋白蛋白质质rpS 21种种rpL 36种种rpS 33种种rpL 49种种 原核、真核生物核蛋白体的组成原核、真核生物核蛋白体的组成 S（沉降系数）沉降系数）：单位力场中蛋白质颗粒的沉降速度：单位力场中蛋白质颗粒的沉降速度S值值现在学习的是第25页，共112页A U G53核蛋白体大、小亚基的功能：核蛋白体大、小亚基的功能：1与模板与模板mRNA和起始和起始tRNA结合位点：结合位点：主要与小主要与小亚基有关。亚基有关。现在学习的是第27页，共112页P位位：又又称称给给位位或或肽肽酰酰基基位
15、位，可可与与延延伸伸中中的的肽肽酰酰基基tRNA结合；由大、小亚基成分构成。结合；由大、小亚基成分构成。E位位：又又称称排排出出位位，空空载载tRNA脱脱离离核核蛋蛋白白体体前前的的结结合合位点；主要由大亚基成分构成。位点；主要由大亚基成分构成。2三个不同的三个不同的tRNA结合位点：结合位点：A位：位：又称受位或氨又称受位或氨酰基位，可与新进入酰基位，可与新进入的氨基酰的氨基酰tRNA结合；结合；由大、小亚基成分构成。由大、小亚基成分构成。现在学习的是第28页，共112页3.转转肽肽酶酶活活性性：将将给给位位上上的的肽肽酰酰基基转转移移给给受受位位上上的的氨氨基酰基酰tRNA，形成肽键；由大
16、亚基成分构成。形成肽键；由大亚基成分构成。4.GTPase活活性性：水水解解GTP，获获得得能能量量；分分别别由由大大、小小亚亚基成分构成。基成分构成。5.起动因子、延长因子及释放因子的结合位点：起动因子、延长因子及释放因子的结合位点：分别分别由大、小亚基成分构成。由大、小亚基成分构成。现在学习的是第29页，共112页n 核糖体在翻译中的功能部位核糖体在翻译中的功能部位 现在学习的是第30页，共112页1.重要的酶类重要的酶类氨氨基基酰酰-tRNA合合成成酶酶(aminoacyltRNA synthetase)，催催化氨基酸的活化；化氨基酸的活化；转转肽肽酶酶(peptidase)，催催化化核
17、核蛋蛋白白体体P位位上上的的肽肽酰酰基基转转移移至至A位位氨氨基基酰酰-tRNA的的氨氨基基上上，使使酰酰基基与与氨氨基基结结合合形形成成肽肽键键;并并受受释释放放因因子子的的作作用用后后发发生生变变构构，表表现现出出酯酯酶酶的的水水解解活活性性，使使P位上的肽链与位上的肽链与tRNA分离；分离；转转位位酶酶(translocase)，催催化化核核蛋蛋白白体体向向mRNA3-端端移移动动一一个个密码子的距离，使下一个密码子定位于密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。位。四、四、肽链生物合成需要酶类和蛋白质因子肽链生物合成需要酶类和蛋白质因子现在学习的是第31页，共112页（二）蛋白质因子（二
18、）蛋白质因子起始因子（起始因子（initiation factor，IF）延长因子（延长因子（elongation factor，EF）释放因子（释放因子（release factor，RF）现在学习的是第32页，共112页参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能种类生物学功能起始因子IF-1占据A位防止结合其他tRNAIF-2促进起始tRNA与小亚基结合IF-3促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA的敏感性延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合并分解GTPEF-Ts 调节亚基EF-G有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tR
19、NA由A位移至P位，促进tRNA卸载与释放释放因子RF-1特异识别UAA、UAG，诱导转肽酶转变为酯酶RF-2特异识别UAA、UGA，诱导转肽酶转变为酯酶RF-3可与核蛋白体其他部位结合，有GTP酶活性，能介导RF-1及RF-2与核蛋白体的相互作用现在学习的是第33页，共112页参与真核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能参与真核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能种类生物学功能起始因子eIF-1多功能因子，参与多个翻译步骤eIF-2促进起始tRNA与小亚基结合eIF-2B,eIF-3最先结合小亚基，促进大小亚基分离eIF-4AeIF-4F复合物成分，有RNA解螺旋酶活性，能解除mRNA5
20、-端的发夹结构，使其与小亚基结合eIF-4B结合mRNA，促进mRNA扫描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F复合物成分，结合mRNA 5帽子eIF-4GeIF-4F复合物成分，结合eIF-4E、eIF-3和PolyA 结合蛋白eIF-5促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基eIF-6促进核蛋白体分离成大小亚基延长因子eIF1-促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTP，相当于EF-TueIF1-调节亚基，相当于EF-TseIF-2有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促进tRNA卸载与释放，相当于EF-G 释放因子eRF识别所有终止密码子，具有原核生物各类RF的
21、功能现在学习的是第34页，共112页蛋白质生物合成的能源物质为蛋白质生物合成的能源物质为ATP和和GTP;参参与与蛋蛋白白质质生生物物合合成成的的无无机机离离子子有有Mg2+、K+等。等。（三）能源物质及离子（三）能源物质及离子现在学习的是第35页，共112页第二节氨基酸与tRNA的连接 现在学习的是第36页，共112页氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程称为氨基酸的活化。参与氨基酸的活化的酶：氨基酰-tRNA合成酶。现在学习的是第37页，共112页氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基
22、酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶一、一、氨基酰氨基酰-tRNA合成酶识别特定氨基酸和合成酶识别特定氨基酸和tRNA氨基酰氨基酰tRNA合成酶作用特点：合成酶作用特点：氨基酰tRNA合成酶具有高度特异性，既能识别特高度特异性，既能识别特异的氨基酸，又能识别异的氨基酸，又能识别携带该种氨基酸的特异的tRNA分子，从而保证遗传信息准确翻译。现在学习的是第38页，共112页氨基酰氨基酰tRNA合成酶催化的反应：合成酶催化的反应：第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E AMP PPi 第二步反应第二步反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA
23、 氨基酰氨基酰-tRNA AMPE现在学习的是第39页，共112页 tRNA与酶与酶结合的模型结合的模型tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATP现在学习的是第42页，共112页氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶具有校正活性具有校正活性(proofreading activity),即水解酯键的催化活性即水解酯键的催化活性。氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法：的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet tRNAAla:能识别并携带能识别并携带Ala的的tRNAAla-tRNAAla:已经携带上已经携带上Ala的的Ala-tRNAAla 复合体复合体 现
24、在学习的是第43页，共112页tRNAiMet与与甲甲硫硫氨氨酸酸结结合合后后形形成成Met-tRNAiMet，可可以以在在mRNA的的起起始始密密码码子子AUG处处就就位位，参参与与形形成成翻翻译译起起始始复复合合物物。起起始始密密码码子子只只能辨认能辨认Met-tRNAiMet。tRNAMet和和 甲甲 硫硫 氨氨 酸酸 结结 合合 后后 生生 成成Met-tRNAMet，必必要要时时进进入入核核蛋蛋白白体体，为为延延长长中中的的肽链添加甲硫氨酸。肽链添加甲硫氨酸。起始氨基酰起始氨基酰-tRNA:Met-tRNAiMet 参与肽链延长的甲硫氨酰参与肽链延长的甲硫氨酰-tRNA：Met-tR
25、NAMetn真核生物真核生物二、二、肽链合成的起始需要特殊的起始氨基酰肽链合成的起始需要特殊的起始氨基酰-tRNA现在学习的是第44页，共112页具具有有起起始始功功能能的的tRNAfMet与与甲甲硫硫氨氨酸酸结结合合后后，甲甲硫硫氨氨酸酸很很快快被被甲甲酰酰化化为为N-甲甲酰酰甲甲硫硫氨氨酸酸(N-formyl methionine,fMet)，于于是是形形成成N-甲甲酰酰甲甲硫硫氨氨酰酰-tRNA(fMet-tRNAfMet)，可可以以在在mRNA的的起起始始密密码码子子AUG处处就就位位，参参与与形形成成翻翻译译起起始始复复合合物物。起起始始密密码码子只能辨认子只能辨认fMet-tRNA
26、fMet。n原核生物原核生物起始氨基酰起始氨基酰-tRNA:fMet-tRNAfMet 现在学习的是第45页，共112页fMet-tRNAfMet的的生生成成是是一一碳碳化化合合物物转转移移和和利利用用的的过过程程之之一一，反反应应由由转转甲甲酰酰基基酶酶催催化化，甲甲酰酰基基从从N10-甲甲酰酰四氢叶酸转移到甲硫氨酸的四氢叶酸转移到甲硫氨酸的-氨基上。氨基上。现在学习的是第46页，共112页tRNAtRNA的种类的种类起始起始起始起始tRNAtRNA真核生物真核生物真核生物真核生物原核生物原核生物原核生物原核生物tRNAtRNAi iMetMetMet-Met-tRNAtRNAi iMetM
27、et真核生物蛋真核生物蛋真核生物蛋真核生物蛋白质生物合白质生物合白质生物合白质生物合成的起始成的起始成的起始成的起始tRNAtRNAi ifMetfMetfMet-fMet-tRNAtRNAi ifMetfMet原核生物蛋原核生物蛋原核生物蛋原核生物蛋白质生物合白质生物合白质生物合白质生物合成的起始成的起始成的起始成的起始延伸延伸延伸延伸tRNA(tRNA(举例举例举例举例)tRNAtRNAMetMetMet-Met-tRNAtRNAMetMet用于肽链内用于肽链内用于肽链内用于肽链内部的部的部的部的MetMet参入参入参入参入tRNAtRNAAlaAlaAla-Ala-tRNAtRNAAla
28、Ala用于肽链内用于肽链内用于肽链内用于肽链内部的部的部的部的AlaAla参入参入参入参入tRNAtRNA种类种类种类种类 来源来源来源来源 tRNA tRNA 氨氨氨氨酰酰酰酰tRNA tRNA 功能功能功能功能现在学习的是第47页，共112页The biosynthesis process of peptide chain第三节第三节 肽链的生物合成过程肽链的生物合成过程现在学习的是第48页，共112页翻翻 译译 过过 程程 从从 阅阅 读读 框框 架架 的的 5-AUG开开 始始，按按mRNA模模板板三三联联体体密密码码的的顺顺序序延延长长肽肽链链，直直至至终终止密码出现。止密码出现。甲
29、甲甲甲天天天天精精精精丝丝丝丝AAAA多肽链多肽链多肽链多肽链A A U U GG GG A A U U C C GG A A U U C CGG5 5mRNAmRNAU UA AA A现在学习的是第49页，共112页翻译的起始翻译的起始翻译的延长翻译的延长翻译的终止翻译的终止翻译过程可分为翻译过程可分为 进位进位成肽转位现在学习的是第50页，共112页 翻译的起始翻译的起始是指是指mRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分别与分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物的过程。核蛋白体结合而形成翻译起始复合物的过程。1.核糖体大小亚基分离；2.核糖体小亚基结合于核糖体小亚基结合于mRNA的起始密
30、码子附近的起始密码子附近；3.fMet-tRNAfMet结合在核糖体结合在核糖体P位位；4.核蛋白体大亚基结合。一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成（一）原核生物翻译起始复合物的形成（一）原核生物翻译起始复合物的形成 现在学习的是第51页，共112页起始因子（起始因子（IF）与多肽链合成起始有关的蛋白因子称为与多肽链合成起始有关的蛋白因子称为起始因子起始因子（initiation factor，IF）。）。原核生物中存在原核生物中存在3种起始因子，分别称为种起始因子，分别称为IF1-3。在真在真核生物中存在核生物中存在9种起始因子（种起始因子（eIF）。）。
31、IF的作用主要是促进核蛋白体小亚基与起始的作用主要是促进核蛋白体小亚基与起始tRNA及模板及模板mRNA结合。结合。现在学习的是第52页，共112页参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能种类生物学功能起始因子IF-1占据A位防止结合其他tRNAIF-2促进起始tRNA与小亚基结合IF-3促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA的敏感性延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合并分解GTPEF-Ts 调节亚基EF-G有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促进tRNA卸载与释放释放因子RF-1特异识别UAA、U
32、AG，诱导转肽酶转变为酯酶RF-2特异识别UAA、UGA，诱导转肽酶转变为酯酶RF-3可与核蛋白体其他部位结合，有GTP酶活性，能介导RF-1及RF-2与核蛋白体的相互作用现在学习的是第53页，共112页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.核糖体大小亚基分离；2.核糖体小亚基结合于核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附的起始密码子附 近；3.fMet-tRNAfMet结合在核糖体结合在核糖体P位位；4.核蛋白体大亚基结合。现在学习的是第54页，共112页IF-3IF-11.1.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，促进核蛋白体大、小
33、亚基与小亚基结合，促进核蛋白体大、小亚基拆离，为新一轮合成作准备。拆离，为新一轮合成作准备。现在学习的是第55页，共112页A U G53IF-3IF-1mRNA与核糖体小亚基结合与核糖体小亚基结合2.核糖体小亚基结合于核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附的起始密码子附 近；近；现在学习的是第56页，共112页 许多许多mRNAmRNA分子在距起始密码子上游约分子在距起始密码子上游约813813个个核苷酸处，存在一段富含嘌呤（核苷酸处，存在一段富含嘌呤（-AGGA-AGGA-）的一致的一致性序列，称为性序列，称为S-DS-D序列序列，是核蛋白体结合位点，是核蛋白体结合位点（RBSRBS）原
34、核原核1616S rRNAS rRNA存在一段富含嘧啶的序列，可通过碱存在一段富含嘧啶的序列，可通过碱基配对与基配对与S-DS-D序列结合，使序列结合，使mRNAmRNA与核蛋白体小亚基结与核蛋白体小亚基结合。合。S-D序列序列IF-3IF-1AGGAGGA U G53AGGAGGUCCUCC现在学习的是第57页，共112页S-DS-DS-DS-D为核蛋白体結合点，为核蛋白体結合点，为核蛋白体結合点，为核蛋白体結合点，rpS-1rpS-1rpS-1rpS-1为核蛋白体小亚基結合点为核蛋白体小亚基結合点为核蛋白体小亚基結合点为核蛋白体小亚基結合点 在在mRNAmRNA上紧接上紧接S-DS-D序列
35、之后的序列，可被核蛋白序列之后的序列，可被核蛋白体小亚基蛋白体小亚基蛋白rpS-1rpS-1辨认结合。辨认结合。通过上述两种机制，使通过上述两种机制，使mRNAmRNA能与核蛋白体小亚基能与核蛋白体小亚基精确定位结合。精确定位结合。现在学习的是第58页，共112页IF-3IF-1IF-2GTP3.fMet-tRNAfMet结合在核糖体结合在核糖体P位位 A U G53 起始起始 fMet-tRNAimet以及以及IF2-GTP一起，识别结一起，识别结合小亚基合小亚基P位，并对应模板位，并对应模板mRNA的起始密码的起始密码AUG。现在学习的是第59页，共112页IF-3IF-1IF-2GTPG
36、DPPi4.核糖体大亚基结合，起始复合物形成核糖体大亚基结合，起始复合物形成A U G53 IF2结合的结合的GTP被水解，三种被水解，三种IF脱离，脱离，50S大亚基大亚基与与30S小亚基、模板小亚基、模板mRNA以及起始以及起始fMet-tRNAifMet构构成起始复合体。成起始复合体。现在学习的是第60页，共112页IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi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现在学习的是第61页，共112页（二）真核生物翻译起始复合物的形成（二）真核生物翻译起始复合物的形成1.核糖体大小亚基分离；核糖体大小亚基分离；2.Met
37、-tRNAiMet定位结合于小亚基定位结合于小亚基P位；位；3.mRNA与核糖体小亚基定位结合；与核糖体小亚基定位结合；4.核糖体大亚基结合。核糖体大亚基结合。现在学习的是第62页，共112页MetMet40S40S60S60SMeMet tMetMet40S40S60S60SmRNAeIF-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,PABMetelF-2-GTP真核生物翻译起始复真核生物翻译起始复合物形成过程合物形成过程现在学习的是
38、第63页，共112页指指根根据据mRNA密密码码序序列列的的指指导导，依依次次添添加加氨氨基酸基酸,从从N端向端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。端延伸肽链，直到合成终止的过程。甲甲甲甲天天天天精精精精丝丝丝丝多肽链多肽链多肽链多肽链A AU UGGGGA AU UC CGGA A U UC CGG5 5mRNAmRNAU UA AA AH2NCOOH二、在核糖体上重复进行的三步反应延长肽链二、在核糖体上重复进行的三步反应延长肽链现在学习的是第64页，共112页 在翻译起始复合体形成的基础上，活化氨基在翻译起始复合体形成的基础上，活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译酸在核蛋白体上反复翻译mRNA上
39、的密码并缩合上的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程，称为生成多肽链的循环反应过程，称为核糖体循环核糖体循环（ribosomal cycle）。）。每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位、成肽进位、成肽和和转位转位三步反应。三步反应。核糖体循环（核糖体循环（ribosomal cycle）现在学习的是第65页，共112页 延伸过程所需蛋白因子称为延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延长因子(elongation factor,EF)原核生物原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物真核生物：EF-1、EF-2 现在学习的是第66页，共112
40、页原核延长因原核延长因子子生物功能生物功能对应真核延长对应真核延长因子因子EF-Tu促进氨基酰促进氨基酰-tRNA进入进入A位，结合分位，结合分解解GTPEF-1-EF-Ts调节亚基调节亚基EF-1-EF-G有转位酶活性，促进有转位酶活性，促进mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位前移到位前移到P位，促进卸载位，促进卸载tRNA释放释放EF-2肽链合成的延长因子肽链合成的延长因子 现在学习的是第67页，共112页又称注册又称注册(registration)1.1.进位进位 与与mRNA下一个密下一个密码相对应的氨基酰码相对应的氨基酰tRNA进入核蛋白体的进入核蛋白体的A位。位。此步骤需此步骤需G
41、TP，Mg2+和和EF-T参与。参与。现在学习的是第68页，共112页现在学习的是第69页，共112页2.2.成肽成肽 在大亚基上的在大亚基上的转肽酶转肽酶(transpeptidase)催化催化下下,由供位上的由供位上的fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet或肽酰或肽酰tRNAtRNA转转移到受位上的氨基酰移到受位上的氨基酰tRNAtRNA上上,与其与其-氨基缩氨基缩合合形成肽键，使肽链延长一个氨基酸单位。形成肽键，使肽链延长一个氨基酸单位。此步骤需此步骤需Mg2+Mg2+，K+K+。现在学习的是第70页，共112页成肽反应过程成肽反应过程现在学习的是第71页，共112页 延长
42、因子延长因子EF-G有有转位酶转位酶(translocase)活性，活性，可可结合并水解结合并水解1分子分子GTP，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向mRNA的的3侧移动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基侧移动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基tRNA从从A位移到位移到P位。此步骤需位。此步骤需GTP和和Mg2+参与。参与。3.转位转位现在学习的是第72页，共112页延长因子延长因子EF-G有转位酶有转位酶(translocase)活性，活性，可结合并水解可结合并水解1 1分子分子GTP，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向mRNA的的3 3侧移动侧移动 。转位过程转位过程现在学习的是第73页，共112
43、页fMetA U G53fMetTuGTP现在学习的是第74页，共112页进进位位转转位位成肽成肽核糖体循环的反应过程核糖体循环的反应过程现在学习的是第75页，共112页核蛋白体沿核蛋白体沿mRNAmRNA链滑动，不断使多肽链延链滑动，不断使多肽链延长，直到长，直到mRNAmRNA上终止密码上终止密码进入进入A A位出现后，多位出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA-tRNA中释出，中释出，mRNAmRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。三、终止密码子和释放因子导致肽链合成停止三、终止密码子和释放因子导致肽链合
44、成停止现在学习的是第76页，共112页 与肽链合成终止相关的蛋白因子称为与肽链合成终止相关的蛋白因子称为释放因子释放因子 (release factor,RF)(release factor,RF)1.识识别别终终止止密密码码，如如RF-1特特异异识识别别UAA、UAG；而而RF-2可识别可识别UAA、UGA。2.诱诱导导转转肽肽酶酶改改变变为为酯酯酶酶活活性性，使使肽肽链链与与tRNA间间的酯键水解，释放出肽链。的酯键水解，释放出肽链。释放因子的功能释放因子的功能原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF 现在学习的是第77页
45、，共112页原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 现在学习的是第78页，共112页蛋白质生物合成所需的能量：蛋白质生物合成所需的能量：每合成一个肽键，至少需要消耗每合成一个肽键，至少需要消耗4分子高能磷酸化合物分子高能磷酸化合物（不包括起始阶段的一分子（不包括起始阶段的一分子GTP）。）。1、AA活化生成氨基酰活化生成氨基酰tRNA，消耗两分子高能消耗两分子高能 磷酸化合物。（磷酸化合物。（ATPADPAMP）2、延伸阶段：进位和移位，各消耗一分子延伸阶段：进位和移位，各消耗一分子GTP。现在学习的是第80页，共112页多聚核蛋白体多聚核蛋白体(polysome)使蛋白质合成高速、使蛋白质
46、合成高速、高效进行。高效进行。由若干核蛋白体结合在一条由若干核蛋白体结合在一条mRNAmRNA上同时进行多肽链的翻上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为译所形成的念球状结构称为多多聚核蛋白体。聚核蛋白体。mRNA mRNA上可附着上可附着1010010100个核蛋个核蛋白体。白体。现在学习的是第81页，共112页蛋白质生物合成小结蛋白质生物合成小结1.模板模板 mRNA 5 3 起始密码：起始密码：AUG 终止密码：终止密码：UAA,UAG,UGA2.肽链合成肽链合成 N C 第一个第一个aa是是met(fmet)4.耗能：耗能：4个高能键（一个个高能键（一个ATP、2个个GTP）5.有
47、多种蛋白因子参与有多种蛋白因子参与6.合成位置：胞液合成位置：胞液起始起始延伸延伸终止终止3.反应过程反应过程进位进位成肽成肽转位转位现在学习的是第83页，共112页肽链生物合成后的加工和靶向输送肽链生物合成后的加工和靶向输送Posttranslational Processing&Protein Transportation第第 四四 节节现在学习的是第86页，共112页目的要求目的要求1.1.熟悉肽链生物合成后的加工的方式熟悉肽链生物合成后的加工的方式2.2.熟悉分子伴侣的作用熟悉分子伴侣的作用3.3.了解了解肽链生物合成后的靶向输送肽链生物合成后的靶向输送学习提纲学习提纲1.1.何谓翻译
48、后的加工？何谓翻译后的加工？2.2.分子伴侣有何作用？分子伴侣有何作用？3.3.何谓蛋白质的靶向输送？何谓蛋白质的靶向输送？现在学习的是第87页，共112页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Interference&Inhibition of Protein Biosynthesis第第 五节五节现在学习的是第100页，共112页蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成翻译体系某组分功能，干扰和抑制
49、蛋白质生物合成过程而起作用的。过程而起作用的。可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究新可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究新抗菌药物的作用靶点。抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原核生同时尽量利用真核、原核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、筛选仅对物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。病原微生物特效而不损害人体的药物。现在学习的是第101页，共112页一一.许多抗生素通过抑制肽链生物合成发挥作用许多抗生素通过抑制肽链生物合成发挥作用抗抗生生素素(antibiotics)是是一一类类由由某某些些真真菌菌、细细菌菌等等微微生生物物产产生生的
50、的药药物物，有有抑抑制制其其他他微微生生物物生生长长或或杀杀死死其其他他微微生生物物的的能能力力，对对宿宿主主无无毒毒性性的的抗抗生生素素可用于预防和治疗人、动物和植物的感染性疾病。可用于预防和治疗人、动物和植物的感染性疾病。现在学习的是第102页，共112页（二）抑制肽链延长的抗生素 干扰进位的抗生素干扰进位的抗生素引起读码错误的抗生素引起读码错误的抗生素 影响肽键形成的抗生素影响肽键形成的抗生素 影响转位的抗生素影响转位的抗生素 （一）抑制肽链合成起始的抗生素现在学习的是第103页，共112页抗生素 作用位点 作用原理应用 伊短菌素 原核、真核核蛋白体小亚基 阻碍翻译起始复合物的形成（抑制