蛋白質(zhì)的生成第1頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

一.蛋白質(zhì)合成概述DNA:ATGCATGCATGCRNA:AUGCAUGCAUGCPROTEIN:aa1aa2aa3aa4第2頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二翻譯：就是將核酸中由堿基序列組成的遺傳信息，通過遺傳密碼破譯的方式轉(zhuǎn)變成為蛋白質(zhì)中的氨基酸排列順序。第3頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二合成體系：20種氨基酸三種RNA：mRNA、tRNA、rRNA(核蛋白體)酶和因子（啟始因子、終止因子等）以及無機(jī)離子、ATP、GTP合成方向：N→C端。第4頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二二、參與蛋白質(zhì)合成的三類RNA

（一）mRNA

(messengerRNA)

mRNA的概念首先是由F.Jacob和J.Monod1965年提出來的．是蛋白質(zhì)生物合成過程中直接指令氨基酸摻入的模板，是遺傳信息的載體。第5頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二順反子（cistron）:遺傳學(xué)將編碼一個多肽的遺傳單位.原核細(xì)胞中數(shù)個結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順反子（polycistron）。真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順反子（singlecistron）。第6頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二真核生物原核生物非編碼序列第7頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二1.原核生物mRNA的結(jié)構(gòu)（1）5’端SD序列

P274圖13-2

SD序列:在起始密碼子AUG上游9-13個核苷酸處，有一段可與核糖體16SrRNA配對結(jié)合的、富含嘌呤的3-9個核苷酸的共同序列，一般為AGGA。（2）

原核mRNA分子，許多是多順反子第8頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二第9頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2.真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)（1）真核生物mRNA5’端均具有

m7GpppN帽子結(jié)構(gòu)，無SD序列。帽子結(jié)構(gòu)具有增強(qiáng)翻譯效率的作用。起始AUG與帽子結(jié)構(gòu)間的距離適當(dāng)。（2）真核生物mRNA通常是單順反子第10頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二科學(xué)家們用生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)是3個堿基編碼1個氨基酸,稱為三聯(lián)體密碼或密碼子.

美國科學(xué)家M.W.Nirenberg等人1965年就全部破譯了64組密碼子，見表P273。于1968年獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎3.遺傳密碼第11頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二遺傳密碼字典UACGUCAGUCAG第二位第一位（5ˊ）第三位（3ˊ）UCAGUCAGUCAG第12頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

1）遺傳密碼

遺傳密碼:

DNA（或mRNA）中的核苷酸序列與蛋白質(zhì)中氨基酸序列之間的對應(yīng)關(guān)系稱為遺傳密碼。密碼子(codon)：mRNA上每3個相鄰的核苷酸編碼蛋白質(zhì)多肽鏈中的一個氨基酸，這三個核苷酸就稱為一個密碼子或三聯(lián)體密碼。第13頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2）遺傳密碼子的特點(diǎn)方向性：從mRNA的5’到3’無標(biāo)點(diǎn),不重疊:

密碼子是不重疊的，每個三聯(lián)體中的三個核苷酸只編碼一個氨基酸，核苷酸不重疊。第14頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二簡并性

:幾種密碼子對應(yīng)于相同一種氨基酸.

這些密碼子為同義密碼子.

多數(shù)情況下同義密碼子的第一第二個堿基相同，第三個堿基不同，說明密碼的專一性主要是由第一第二個堿基所決定。第15頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二④擺動性(搖擺性):

轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA的反密碼需要通過堿基互補(bǔ)與mRNA上的遺傳密碼反向配對結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見的堿基配對規(guī)律.第16頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二密碼子、反密碼子配對的擺動現(xiàn)象tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U,C,AA,GU,CUG第17頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二通用性絕大多數(shù)密碼子對各種生物都適用，某些線粒體中遺傳密碼有例外.終止密碼

UAG、UAA、UGA

起始密碼

AUG、GUG(極少出現(xiàn)）第18頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二（二）rRNA

與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成核糖體——蛋白質(zhì)合成“工廠”多聚核糖體在一條mRNA鏈上，多個核糖體呈串珠狀排列（間隔80個核苷酸），多個核糖體同時在一條mRNA上進(jìn)行翻譯，大大加速蛋白質(zhì)合成的速度，提高了mRNA的利用率

第19頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小亞基大亞基S值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質(zhì)rpS21種rpL36種rpS33種rpL49種

1.不同細(xì)胞核蛋白體的組成

核蛋白體蛋白質(zhì)（ribosomalprotein，rp）

第20頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2.核糖體結(jié)構(gòu)模型第21頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二核蛋白體的組成第22頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

2.核糖體的基本功能結(jié)合mRNA，在mRNA上選擇適當(dāng)?shù)膮^(qū)域開始翻譯.密碼子（mRNA）和反密碼子（tRNA）的正確配對.肽鍵的形成.第23頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

（1）蛋白質(zhì)合成的施工平臺（骨架）（2）催化肽鍵形成的轉(zhuǎn)移酶活性存在于

23SrRNA上（大亞基）。（3）參與tRNA與mRNA的結(jié)合

mRNA先識別rRNA的特定序列并結(jié)合固定下來,然后tRNA再識別并固定到rRNA

特定的部位，其反密碼子才與mRNA密碼子配對。第24頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二原核細(xì)胞70S核糖體的A位、P位及mRNA結(jié)合部位示意圖30S與mRNA結(jié)合部位P位（結(jié)合或接受肽基的部位）A位（結(jié)合或接受AA-tRNA的部位）50S53mRNA第25頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

在蛋白質(zhì)合成中處于關(guān)鍵地位，它不但為每個三聯(lián)體密碼子譯成氨基酸提供接合體，還為準(zhǔn)確無誤地將所需氨基酸運(yùn)送到核糖體上提供運(yùn)送載體。1、tRNA的結(jié)構(gòu)特征——三葉草型二級結(jié)構(gòu)（三）tRNA（transferribonucleicasidtRNA

）第26頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2、tRNA的功能（1）被特定的氨酰-tRNA合成酶識別，使tRNA接受正確的活化氨基酸。（2）識別mRNA上的密碼子（3）在蛋白質(zhì)合成過程中，tRNA起著連結(jié)生長的多肽鏈與核糖體的作用。第27頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二密碼子與反密碼子的配對關(guān)系反密碼子tRNA53AUC5mRNA3密碼子123第28頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二tRNA的三級結(jié)構(gòu)示意圖：第29頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二四.蛋白質(zhì)生物合成過程（原核生物）（一）.氨基酸的活化tRNA在氨基酰-tRNA合成酶的幫助下，能夠識別相應(yīng)的氨基酸，并通過tRNA氨基酸臂的3'-OH與氨基酸的羧基形成活化酯－氨基酰-tRNA。第30頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

氨基酰-tRNA的形成是一個兩步反應(yīng)過程：第一步是氨基酸與ATP作用,形成氨基酰腺嘌呤核苷酸；第二步是氨基?；D(zhuǎn)移到tRNA的3'-OH端上,形成氨基酰-tRNA。第31頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶氨基酰-tRNA合成酶

A.氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。B、校對作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解錯誤活化的氨基酸。第32頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二氨基酸的活化氨基酸的活化氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步3-氨酰-tRNAE第33頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

tRNA與酶結(jié)合的模型tRNA氨基酰tRNA合成酶ATP第34頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2.N-甲酰甲硫氨酰-tRNAtMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3

+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2

SCH3Met-tRNAtMetfMet-tRNAtMetN10-甲酰FH4FH4轉(zhuǎn)甲酰酶第35頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二(二)、

翻譯起始

指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物

（1）核蛋白體大小亞基分離（2）小亞基與mRNA結(jié)合（3）起始氨酰tRNA進(jìn)入P位點(diǎn)，它的反密碼子與mRNA上的起始密碼子AUG

堿基配對。（4）大亞基與小亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物。第36頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二起始因子（initiationfactor，IF）

起始步驟原核生物IF真核生物eIF亞基分離

IF3（IF1）

eIF3mRNA就位

核酸–核酸，核酸–蛋白質(zhì)

eIF3,eIF1,eIF4A

之間的辨認(rèn)結(jié)合

eIF4B,CBP-1

eIF4E（CBP-2）

起始tRNA就位

IF2,GTP（IF1）eIF2,co-eIF2-GTP

eIF3,eIF4C

大亞基結(jié)合

各種IF脫落，GTP水解eIF5,eIF4D第37頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二1.核蛋白體大小亞基分離第38頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2.mRNA在小亞基定位結(jié)合第39頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二S-D序列

第40頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfmet)結(jié)合到小亞基上。第41頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二4.核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成。第42頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二（三）、肽鏈合成延長指根據(jù)mRNA密碼序列的指導(dǎo)，次序添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進(jìn)行，又稱為核蛋白體循環(huán)（ribosomalcycle），每次循環(huán)增加一個氨基酸，包括以下四步：進(jìn)位（Entrance）成肽（Peptidebondformation）脫落移位（Translocation）第43頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子

EF

原核生物：EF-T（EF-Tu，EF-Ts）

EF-G

移位酶

第44頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二原核延長因子生物功能對應(yīng)真核延長因子EF-Tu促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)入A位，結(jié)合分解GTPEF1-αEF-Ts調(diào)節(jié)亞基EF1-βγEFG有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促進(jìn)卸載tRNA釋放EF-2肽鏈合成的延長因子第45頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二1.進(jìn)位:指根據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體A位。第46頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二延長因子EF-T催化進(jìn)位第47頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二第48頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2.成肽:是由轉(zhuǎn)肽酶（肽酰轉(zhuǎn)移酶）催化的肽鍵形成過程。第49頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.脫落：轉(zhuǎn)肽后，P位點(diǎn)上tRNA脫落。4.移位：延長因子EF-G有移位酶活性，可結(jié)合并水解1分子

GTP，促進(jìn)核蛋白體向mRNA

的5’側(cè)移動。第50頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二第51頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二進(jìn)位移位成肽進(jìn)位第52頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

（四）、肽鏈合成的終止當(dāng)mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。

第53頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二1.釋放因子（releasefactor，RF）。終止相關(guān)的蛋白因子一.是識別終止密碼：如RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。二.是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，使肽鏈從核蛋白體上釋放。2.釋放因子的功能：原核生物釋放因子：RF-1，RF-