第十四章蛋白質(zhì)的生物合成翻譯translation[精品課件]第一頁，共61頁。第一節(jié)

參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)氨基酸mRNAtRNA核糖體酶及蛋白質(zhì)因子ATP、GTP第一頁2第二頁，共61頁。一、mRNA與遺傳密碼遺傳密碼（geneticcode)-共64個遺傳密碼

（DNA）mRNA5’AUGUCCACCGUAUAA3’

蛋白質(zhì)SerThrVal三聯(lián)體=一個密碼子/暗碼子一個氨基酸起始密碼----AUG終止密碼----UAA/UGA/UAG第二頁3第三頁，共61頁。第三頁第四頁，共61頁。*遺傳密碼的基本特點(diǎn)方向性與無間隔性簡并性連續(xù)閱讀從mRNA5’3’

肽鏈合成N端C端閱讀框移位（frameshift），蛋白功能喪失

一個A.A有多個密碼密碼上第一、二位上堿基不變，第三位堿基可改變?nèi)纾篣CUUCCUCAUCG

都代表Ser第四頁5第五頁，共61頁。第五頁第六頁，共61頁。兼職性通用性

AUG：起始信號

Met的密碼子

從最簡單的生物（病毒）到人類，使用同一套遺傳密碼

第六頁7第七頁，共61頁。

二.氨基酸的“搬運(yùn)工具”----tRNA

作用是氨基酸的特異“搬運(yùn)工具”

1A.A----2~6特異tRNA起“接合器”作用和mRNA擺動配對第七頁8第八頁，共61頁。第八頁第九頁，共61頁。1、密碼子與反密碼子的擺動配對反密碼子與密碼子的相互作用前二對嚴(yán)格堿基配對

第三對擺動配對第九頁10第十頁，共61頁。密碼

mRNA5’3’3’5’反密碼

tRNAGCUCGICAtRNA的反密碼子與mRNA分子上的密碼子擺動配對123123自由度的大小由tRNA反密碼子第一位堿基的種類決定第十頁11第十一頁，共61頁。種類起始tRNA---tRNAimet只能識別翻譯起始信號AUG只能結(jié)合于核糖體的肽位普通tRNA----tRNAmet在翻譯延長中發(fā)揮作用只能結(jié)合于核糖體的氨基酰位2、起始tRNA與普通tRNA第十一頁12第十二頁，共61頁。原核生物起始tRNA延長tRNA真核生物起始tRNA延長tRNA起始密碼只能辨認(rèn)甲酰甲硫氨酸（fMet)fMet-tRNAimet延長識別Met時為Met-tRNAmet起始密碼只能辨認(rèn)甲硫氨（Met)Met-tRNAimet延長識別Met時為Met-tRNAemet第十二頁13第十三頁，共61頁。三、肽鏈合成的“裝配機(jī)”---核糖體核糖體結(jié)構(gòu)核糖體種類

(胞質(zhì)中)由大小二亞基組成

給位（P位，肽位）：

起始時，tRNAimet結(jié)合于核糖體的肽位

延長成肽后，肽鏈轉(zhuǎn)到此位。受位（A位，氨基酰位）：

延長成肽時，氨基酰tRNA就加入此位。游離的核糖體---合成細(xì)胞固有蛋白

與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合的核糖體

---合成帶有信號肽的分泌性蛋白質(zhì)第十三頁14第十四頁，共61頁。第十四頁第十五頁，共61頁。多核糖體一條mRNA鏈上同時具有許多個核糖體（每隔80核苷酸有一個核糖體）一條mRNA可同時合成多條多肽鏈第十五頁16第十六頁，共61頁。四、可溶性蛋白質(zhì)因子

起始因子延長因子釋放因子initiationfactorsIFeukaryoteinitiationfactorseIFelongationfactorsEFeukaryoteelongationfactorseEFreleasefactorsRF五、能量與酶

ATP、GTP,多種酶第十六頁17第十七頁，共61頁。第二節(jié)蛋白質(zhì)合成的過程原核生物氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)肽鏈合成的起始肽鏈的延長“核糖體循環(huán)”肽鏈合成的終止蛋白質(zhì)的加工、修飾第十七頁18第十八頁，共61頁。一、氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)酶

催化反應(yīng)氨基酰tRNA合成酶絕對專一性

1個A.A1個氨基酰tRNA合成酶活化A.A---活化“-COOH”

消耗2個ATP活化A.A+tRNA氨基酰tRNA第十八頁19第十九頁，共61頁。酶的兩個位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合正確的A.A活化水解位點(diǎn)保證A.A序列的正確性第十九頁20第二十頁，共61頁。第一步反應(yīng)第二步反應(yīng)消耗2ATP3’-CCA-OH第二十頁21第二十一頁，共61頁。第二步反應(yīng)第二十一頁第二十二頁，共61頁。二、肽鏈合成的起始所需的條件游離的核糖體大小亞基mRNA5’端的起始信號起始tRNA--tRNAimetGTP三種可溶性起始因子(IF)第二十二頁23第二十三頁，共61頁。三種起始因子IF1IF2

IF3輔助IF3有GTP酶活性特異識別fmet-tRNAimet形成fmet-tRNAimet-IF2-GTP促進(jìn)30S小亞基結(jié)合mRNA終止時：促使核糖體解離第二十三頁24第二十四頁，共61頁。30s起始復(fù)合物形成1.核糖體亞基的拆離2.mRNA在小亞基上就位3.fmet-tRNAfmet的結(jié)合

起始序列（SD序列）30S小亞基與mRNA識別、結(jié)合IF1、IF3協(xié)助

fmet-tRNAfmet-IF2-GTP通過其反密碼與mRNA上的起始密碼AUG相配對第二十四頁25第二十五頁，共61頁。SD序列(shine-Dalgarno序列):---原核生物1.位于起始密碼上游25個核苷酸，2.序列富含嘌呤(如AGGA/GAGG）的一段序列。3.能和原核生物16srRNA相應(yīng)的富含嘧啶序列互補(bǔ)。4.在IF3、IF1促進(jìn)下和30S亞基結(jié)合。第二十五頁26第二十六頁，共61頁。起始密碼SD序列第二十六頁27第二十七頁，共61頁。70s起始復(fù)合物形成1.IF3脫落2.50S大亞基結(jié)合3.GTPGDP+Pi

4.IF2、IF1脫落70s起始復(fù)合物組成1.大小亞基2.mRNA3.fmet-tRNAimet

（結(jié)合于核糖體的給位<肽位>）第二十七頁28第二十八頁，共61頁。30S50S第二十八頁第二十九頁，共61頁。

三.肽鏈的延長（進(jìn)位、成肽、移位）所需的條件70S起始復(fù)合物延長tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸延長因子(EF)GTP第二十九頁30第三十頁，共61頁。1.進(jìn)位

氨基酰-tRNA根據(jù)遺傳密碼的指引，進(jìn)入核糖體的受位。參與的延長因子EF-TuEF-Ts協(xié)助AA-tRNA進(jìn)入受位具有GTP酶活性促進(jìn)EF-Tu的再利用第三十頁31第三十一頁，共61頁。第三十一頁第三十二頁，共61頁。2.轉(zhuǎn)肽

酶肽鍵位置轉(zhuǎn)肽酶（大亞基）催化形成肽鍵給位：f-met-（肽酰）的α-COO-+

受位：氨基酰的α-NH4+

形成肽鍵受位：反應(yīng)在此位上進(jìn)行（給位上的f-met退至受位）生成的二肽在受位上。給位：無負(fù)載tRNA第三十二頁33第三十三頁，共61頁。第三十三頁第三十四頁，共61頁。3.移位

在受位的二肽鏈連同mRNA從受位進(jìn)入給位酶位置方向轉(zhuǎn)位酶----EFG有GTP酶活性協(xié)助mRNA前移,游離tRNA釋放給位：肽-tRNA-mRNA受位：空留,下一個AA進(jìn)入mRNA：從5’3’

移動1個帶有肽鏈的tRNA：從受位給位肽鏈合成：從N端C端延長第三十四頁35第三十五頁，共61頁。4.脫落：

給位上無負(fù)載的tRNA在肽鍵形成前從E位脫落。第三十五頁36第三十六頁，共61頁。5.延長的特點(diǎn)：“搖擺前進(jìn)”延長時的能量

保證蛋白質(zhì)合成的連續(xù)性。防止肽酰tRNA脫落形成無活性的未成熟蛋白質(zhì)。每合成一個肽鍵，消耗4個高能磷酸鍵活化：2個ATP進(jìn)位：1個GTP移位：1個GTP第三十六頁37第三十七頁，共61頁。四.肽鏈合成的終止終止密碼的辨認(rèn)肽鏈從肽酰-tRNA水解出mRNA從核糖體中分離及大小亞基的拆開蛋白質(zhì)因子的參與UAA、UAG、UGAGTPGDP+PiIF3結(jié)合30小亞基RF1：作用于UAA、UAGRF2：作用于UGARF3：促進(jìn)釋放結(jié)合GTP/GTP酶活性

第三十七頁38第三十八頁，共61頁。第三十八頁第三十九頁，共61頁。五.真核生物翻譯的特點(diǎn)：遺傳密碼轉(zhuǎn)錄與翻譯起始因子mRNA原核生物相同偶聯(lián)少無需加工多順反子5’端：SD序列真核生物相同

不偶聯(lián)，mRNA的前體要加工多、起始復(fù)雜5’端：帽子3’端：尾巴單順反子第三十九頁40第四十頁，共61頁。第四十頁第四十一頁，共61頁。第四十一頁第四十二頁，共61頁。五.真核生物翻譯的特點(diǎn)：核糖體起始tRNA合成過程線粒體原核生物簡單fmet-tRNAimet需ATP、GTPIF1、IF2、IF3EF-TU、EF-TS、EFGRF1、RF2、RF3

真核生物大而復(fù)雜

Met-tRNAimet需ATP起始因子多延長因子少（EFT1、EFT2）一種釋放因子獨(dú)立的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)第四十二頁43第四十三頁，共61頁。第三節(jié)翻譯后加工一級結(jié)構(gòu)的修飾:N-端Met(fMet)去除二硫鍵的形成個別氨基酸的修飾蛋白質(zhì)前體中不必要肽段的切除多蛋白的加工羥化作用:羥脯氨酸羥賴氨酸酶活性中心的磷酸化分泌性蛋白一條合成后的多肽鏈經(jīng)加工產(chǎn)生多種不同活性的蛋白質(zhì)/多肽第四十三頁44第四十四頁，共61頁?！穹置谛缘鞍椎募庸し置谛缘鞍缀铣蓵r帶有“信號肽”（signalpeptide)有些蛋白質(zhì)前體在合成結(jié)束后仍需切除其他肽段例如：胰島素的加工第四十四頁45第四十五頁，共61頁。信號肽(signalpeptide):(1)在真核生物未成熟分泌性蛋白質(zhì)中,可被細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)識別的特征性氨基酸序列,

約15-30AA(含疏水AA較多)。(2)作用：把合成的蛋白質(zhì)移向粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合(信號肽顆粒識別、結(jié)合)

把合成的蛋白質(zhì)送入粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜(3)信號肽對靶向輸送有決定作用。

第四十五頁46第四十六頁，共61頁。信號肽顆粒識別、結(jié)合胞漿

帶有信號肽的分泌蛋白粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通道識別信號肽酶切除信號肽肽鏈合并高爾基體進(jìn)一步加工分泌出胞外帶有信號肽的分泌性蛋白的加工、分泌的過程第四十六頁47第四十七頁，共61頁。第四十七頁第四十八頁，共61頁。胰島素的加工過程第四十八頁第四十九頁，共61頁?！穸嗟鞍椎募庸?/p>

一條合成后的多肽鏈經(jīng)加工產(chǎn)生多種不同活性的蛋白質(zhì)/多肽第四十九頁第五十頁，共61頁。高級結(jié)構(gòu)的修飾:亞基的聚合結(jié)合蛋白質(zhì)的合成輔基連接HbA亞單位聚合糖蛋白的合成輔基(輔酶)與肽鏈的結(jié)合第五十頁51第五十一頁，共61頁。第四節(jié)蛋白質(zhì)合成與醫(yī)學(xué)一、分子?。旱鞍踪|(zhì)分子中氨基酸序列異常的遺傳病。例如：鐮刀紅細(xì)胞貧血原因：DNA中出現(xiàn)了一個堿基突變。第五十一頁52第五十二頁，共61頁。正常人Hb(HbA)：β鏈N端第6個氨基酸為GluHbS：β鏈N端第6個氨基酸為Val導(dǎo)致：HbS攜氧能力下降,缺氧時RBC呈鐮刀狀，脆性增加，溶血第五十二頁53第五十三頁，共61頁。二、蛋白質(zhì)生物合成的阻斷劑1、抗菌素類阻斷劑（表14-5）2、作為蛋白質(zhì)合成阻斷劑的毒素細(xì)菌毒素----白喉毒素對真核生物有劇毒的毒素，抑制蛋白質(zhì)的合成。第五十三頁54第五十四頁，共61頁?！癜缀矶舅匕缀?xiàng)U菌產(chǎn)生的毒蛋白，A、B兩條鏈組成。本質(zhì)：A鏈--修飾酶

B鏈—識別受體，協(xié)助A鏈作用機(jī)制:eEF2

A鏈

eEF2-腺苷二磷酸衍生物