第十三章蛋白質的生物合成

1、第十三章第十三章 蛋白質的生物合成蛋白質的生物合成中心法則中心法則指出，遺傳信息的表達最終指出，遺傳信息的表達最終是合成出具有特定氨基酸順序的蛋白質，是合成出具有特定氨基酸順序的蛋白質，這種以這種以mrnamrna上所攜帶的遺傳信息上所攜帶的遺傳信息, ,到多肽到多肽鏈上所攜帶的遺傳信息的傳遞，就好象以鏈上所攜帶的遺傳信息的傳遞，就好象以一種語言翻譯成另一種語言時的情形相似一種語言翻譯成另一種語言時的情形相似，所以稱，所以稱以以mrnamrna為模板的蛋白質合成過程為模板的蛋白質合成過程為翻譯為翻譯(translation)(translation)。翻譯過程十分復雜，需要翻譯過程十分復雜，需

2、要mrnamrna、trnatrna、rrnarrna和多種蛋白因子參與和多種蛋白因子參與。在此過程中。在此過程中mrnamrna為合成的模板為合成的模板，trnatrna為運輸氨基酸工具為運輸氨基酸工具，rrnarrna和蛋白質構成核糖體，和蛋白質構成核糖體，是合成蛋是合成蛋白質的場所白質的場所，蛋白質合成的方向蛋白質合成的方向為為n nc c端端。遺傳信息傳遞的中心法則遺傳信息傳遞的中心法則蛋白質蛋白質翻譯翻譯轉錄轉錄逆轉錄逆轉錄復制復制復制復制dnarna生物的遺傳信息以密碼的形式儲存在生物的遺傳信息以密碼的形式儲存在dna分子上，表現(xiàn)為特定分子上，表現(xiàn)為特定的核苷酸排列順序。在細胞分裂

3、的過程中，通過的核苷酸排列順序。在細胞分裂的過程中，通過dna復制復制把把親代細胞所含的遺傳信息忠實地傳遞給兩個子代細胞。在子親代細胞所含的遺傳信息忠實地傳遞給兩個子代細胞。在子代細胞的生長發(fā)育過程中，這些遺傳信息通過代細胞的生長發(fā)育過程中，這些遺傳信息通過轉錄轉錄傳遞給傳遞給rna，再由，再由rna通過通過翻譯翻譯轉變成相應的蛋白質多肽鏈上的氨轉變成相應的蛋白質多肽鏈上的氨基酸排列順序，由蛋白質執(zhí)行各種各樣的生物學功能，使后基酸排列順序，由蛋白質執(zhí)行各種各樣的生物學功能，使后代表現(xiàn)出與親代相似的遺傳特征。后來人們又發(fā)現(xiàn)，在宿主代表現(xiàn)出與親代相似的遺傳特征。后來人們又發(fā)現(xiàn)，在宿主細胞中一些細胞

4、中一些rna病毒能以自己的病毒能以自己的rna為模板為模板復制復制出新的病毒出新的病毒rna，還有一些，還有一些rna病毒能以其病毒能以其rna為模板合成為模板合成dna，稱為，稱為逆轉錄逆轉錄這是中心法則的補充。這是中心法則的補充。中心法則總結了生物體內遺傳信息的流動規(guī)律，揭示遺傳的分中心法則總結了生物體內遺傳信息的流動規(guī)律，揭示遺傳的分子基礎，不僅使人們對細胞的生長、發(fā)育、遺傳、變異等生子基礎，不僅使人們對細胞的生長、發(fā)育、遺傳、變異等生命現(xiàn)象有了更深刻的認識，而且以這方面的理論和技術為基命現(xiàn)象有了更深刻的認識，而且以這方面的理論和技術為基礎發(fā)展了基因工程，給人類的生產(chǎn)和生活帶來了深刻的革

5、命礎發(fā)展了基因工程，給人類的生產(chǎn)和生活帶來了深刻的革命。遺遺傳傳信信息息流流動動示示意意圖圖核糖體核糖體dnamrnatrna第一節(jié)第一節(jié) rnarna在蛋白質生物在蛋白質生物合成中的重要功能合成中的重要功能一、一、mrnamrna和和遺傳密碼遺傳密碼原核生物原核生物mrnamrna的結構：的結構：4 4個特點個特點mrnamrna的半衰期很短的半衰期很短, ,很不穩(wěn)定很不穩(wěn)定, ,一旦完成其使命一旦完成其使命后很快就被水解掉。后很快就被水解掉。 mrnamrna的分子大小差異大。的分子大小差異大。mrnamrna的合成是在的合成是在dnadna指導下的指導下的rnarna聚合酶的催化聚合酶的

6、催化下先合成下先合成mrnamrna的前體，即的前體，即核內不均一核內不均一rnarna（hnrnahnrna）。）。 hnrnahnrna在細胞核內加工成在細胞核內加工成mrnamrna，然后轉移到細胞質中。然后轉移到細胞質中。 mrna(messenger rna)是蛋白質生物合成過程是蛋白質生物合成過程中直接指令氨基酸摻入的模板，是遺傳信息的中直接指令氨基酸摻入的模板，是遺傳信息的載體。載體。m r n a原核生物和真核生物原核生物和真核生物mrna的比較的比較原核細胞原核細胞mrnamrna的結構特點的結構特點5 3 順反子順反子順反子順反子順反子順反子插入順序插入順序插入順序插入順序

7、先導區(qū)先導區(qū)末端順序末端順序aggaggusd區(qū)區(qū)帽子結構功能帽子結構功能 半衰期短半衰期短 許多原核生物許多原核生物mrnamrna以多順反子形式存在以多順反子形式存在 augaug作為起始密碼；作為起始密碼；augaug上游上游7 71212個核苷酸處有一被稱為個核苷酸處有一被稱為sdsd序列的序列的保守區(qū)，保守區(qū)， 16s rrna3- 16s rrna3- 端反向互補而使端反向互補而使mrnamrna與核糖體結合。與核糖體結合。真核細胞真核細胞mrnamrna的結構特點的結構特點5 “帽子帽子”polya 3 順反子順反子m7g-5 ppp-n-3 p帽子結構功能帽子結構功能 使使mr

8、namrna免遭核酸酶的破壞免遭核酸酶的破壞 使使mrnamrna能與核糖體小亞基結合并開始能與核糖體小亞基結合并開始合成蛋白質合成蛋白質 被蛋白質合成的起始因子所識別，從被蛋白質合成的起始因子所識別，從而促進蛋白質的合成。而促進蛋白質的合成。 是是mrnamrna由細胞核進入細胞質所由細胞核進入細胞質所必需的形式必需的形式 它大大提高了它大大提高了mrnamrna在細胞質中在細胞質中的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性aaaaaaa-oh(一)遺傳密碼的破譯1.1.三聯(lián)體密碼與閱讀框三聯(lián)體密碼與閱讀框 遺傳密碼遺傳密碼: dna: dna（或（或mrnamrna）中的核苷酸）中的核苷酸序列與蛋白質中氨基酸序列之

9、間的對應序列與蛋白質中氨基酸序列之間的對應關系稱為遺傳密碼。關系稱為遺傳密碼。 密碼子密碼子(codon)(codon)：mrnamrna上每上每3 3個相鄰的個相鄰的核苷酸編碼蛋白質多肽鏈中的一個氨基核苷酸編碼蛋白質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酸，這三個核苷酸就稱為一個密碼子或三聯(lián)體密碼。三聯(lián)體密碼。2.2.人工合成多核苷酸和人工合成多核苷酸和無細胞體系蛋白質合成無細胞體系蛋白質合成19611961年，年，m.w.nirenbergm.w.nirenberg等人等人, ,大腸桿菌的無細大腸桿菌的無細胞體系中外加胞體系中外加poly(u)poly(u)模板、模板、202

10、0種標記的氨基種標記的氨基酸，經(jīng)保溫后得到了多聚酸，經(jīng)保溫后得到了多聚phe-phe-phephe-phe-phe，于是，于是推測推測uuuuuu編碼編碼phephe。利用同樣的方法得到。利用同樣的方法得到cccccc編編碼碼propro，gggggg編碼編碼glygly，aaaaaa編碼編碼lyslys。如果利用如果利用polypoly（ucuc），則得到多聚），則得到多聚ser-leu-ser-leu-ser-leuser-leu，推測，推測ucuucu編碼編碼serser，cuccuc編碼編碼leu.leu.到到19651965年就全部破譯了年就全部破譯了4 43 3 = = 64 64

11、組密碼子組密碼子。m.w.nirenbergm.w.nirenberg等等,1968,1968年獲諾貝爾生理醫(yī)學獎年獲諾貝爾生理醫(yī)學獎. .遺傳密碼字典遺傳密碼字典uacgucagucag第二位第二位 第一位第一位（5） 第三位第三位（3）ucagucagucagtrna對對保溫保溫 分析留在濾膜上的分析留在濾膜上的-aatrna 確定與核糖體結合的確定與核糖體結合的aa技術要點：人工合成技術要點：人工合成+aa-trna（二）遺傳密碼的性質（二）遺傳密碼的性質1 1、密碼是、密碼是無標點符號無標點符號的且相鄰密碼子的且相鄰密碼子互不重疊互不重疊。編碼一個肽鏈的所有密碼子是一個接著一個地編碼一

12、個肽鏈的所有密碼子是一個接著一個地線形排列，密碼子之間線形排列，密碼子之間既不重疊也不間隔既不重疊也不間隔，從，從起始密碼子到終止密碼子（不包括終止子）構起始密碼子到終止密碼子（不包括終止子）構成一個完整的讀碼框架，又稱開放閱讀框架成一個完整的讀碼框架，又稱開放閱讀框架（orforf）。方向：）。方向：從從mrnamrna的的55到到33。33起始密起始密碼子碼子55如果在閱讀框中插入或刪除一個堿基如果在閱讀框中插入或刪除一個堿基就會使其后的讀碼發(fā)生移位性錯誤就會使其后的讀碼發(fā)生移位性錯誤（稱為（稱為移碼移碼）。）。2.密碼的簡并性密碼的簡并性由一種以上密碼子編碼同一個氨基酸的現(xiàn)象稱由一種以上

13、密碼子編碼同一個氨基酸的現(xiàn)象稱為簡并，對應于同一氨基酸的一組密碼子稱為簡并，對應于同一氨基酸的一組密碼子稱為為同義密碼子同義密碼子(synonymous codon)(synonymous codon)。簡并性的生物學意義？簡并性的生物學意義？a a、可以降低由于遺傳密碼突變造成的災難性、可以降低由于遺傳密碼突變造成的災難性后果后果b b、可以使、可以使dnadna上的堿基組成有較達的變化余地，上的堿基組成有較達的變化余地，而仍然保持多肽上氨基酸序列不變（意思基而仍然保持多肽上氨基酸序列不變（意思基本同上）。本同上）。3 3、密碼的擺動性：、密碼的擺動性：密碼子中第三位堿基與反密碼子第一位密碼

14、子中第三位堿基與反密碼子第一位堿基的配對有時不一定完全遵循堿基的配對有時不一定完全遵循a-ua-u、g-cg-c的原則，的原則，crickcrick把這種情況稱為把這種情況稱為搖擺搖擺性性，有人也稱擺動配對或不穩(wěn)定配對。，有人也稱擺動配對或不穩(wěn)定配對。反密碼子第一位的反密碼子第一位的g g可以與密碼子第三位可以與密碼子第三位的的c c、u u配對，配對，u u可以與可以與a a、g g配對，配對，i i可以可以和密碼子的和密碼子的u u、c c、a a配對，這配對，這使得該類使得該類反密碼子的閱讀能力更強反密碼子的閱讀能力更強。trnatrna分子上三個特定的堿基組成一個反密分子上三個特定的堿

15、基組成一個反密碼子，位于反密碼子環(huán)上。碼子，位于反密碼子環(huán)上。35icca-oh53cca-ohg g cc c g密碼子與反密碼子的密碼子與反密碼子的閱讀方向均為閱讀方向均為55 3 3，兩者反向平行配對。兩者反向平行配對。4 4、密碼子是近于完全通用的、密碼子是近于完全通用的。這是如火如荼的轉基因的前提。這是如火如荼的轉基因的前提。目前只發(fā)現(xiàn)目前只發(fā)現(xiàn)線粒體和葉綠體內有列外情況線粒體和葉綠體內有列外情況。6464組密碼子中，組密碼子中，augaug既是編碼蛋氨酸的密既是編碼蛋氨酸的密碼碼，又是，又是起始密碼起始密碼；有三組密碼不編碼；有三組密碼不編碼任何氨基酸，而是多肽鏈合成的任何氨基酸，

16、而是多肽鏈合成的終止密終止密碼子：碼子：uaguag、uaauaa、ugauga。 trnatrna在蛋白質合成中處于關鍵地位，它不但在蛋白質合成中處于關鍵地位，它不但為每個三聯(lián)體密碼子譯成氨基酸提供接合體，為每個三聯(lián)體密碼子譯成氨基酸提供接合體，還為準確無誤地將所需氨基酸運送到核糖體上還為準確無誤地將所需氨基酸運送到核糖體上提供運送載體。提供運送載體。同工受體同工受體trnatrna: :一種氨基酸可以有一種以上一種氨基酸可以有一種以上trnatrna作為運載工具。把作為運載工具。把攜帶相同氨基酸而攜帶相同氨基酸而反密碼子不同的一組反密碼子不同的一組trnatrna稱為同功受體稱為同功受體t

17、rnatrna 二、二、t rnatrnatrna的結構特征的結構特征三葉草型二級結構三葉草型二級結構trnatrna的功能的功能（一）被特定的（一）被特定的氨酰氨酰- trna- trna合成酶合成酶識別，識別，使使trnatrna接受正確的活化氨基酸接受正確的活化氨基酸。（二）識別（二）識別mrnamrna鏈上的密碼子。鏈上的密碼子。（三）在蛋白質合成過程中，（三）在蛋白質合成過程中，trnatrna起著起著連結生長的多肽鏈與核糖體連結生長的多肽鏈與核糖體的作用。的作用。氨基酸氨基酸 + atp酶酶/ mg2+氨酰氨酰amp-酶酶 + ppi氨酰氨酰amp-酶酶trna 氨酰氨酰trna

18、+ amp + 酶酶(一一)、接受正確的活化氨基酸接受正確的活化氨基酸（二）識別（二）識別mrna鏈上的密碼子鏈上的密碼子。trnatrna分子上三個特定的堿基組成一個反密分子上三個特定的堿基組成一個反密碼子，位于反密碼子環(huán)上。碼子，位于反密碼子環(huán)上。35icca-oh53cca-ohg g cc c g密碼子與反密碼子的密碼子與反密碼子的閱讀方向均為閱讀方向均為55 3 3，兩者反向平行配對。兩者反向平行配對。密密碼碼子子與與反反密密碼碼子子的的配配對對關關系系反密碼子反密碼子trna5 3 a u c5 mrna3 密碼子密碼子1 2 3ltrnatrna有兩個關鍵部位有兩個關鍵部位： 3

19、3端端ccacca：接受氨基酸，形成氨酰接受氨基酸，形成氨酰- -trnatrna。需需atpatp提供活化氨基酸所需的能量。提供活化氨基酸所需的能量。 與與mrnamrna結合部位結合部位反密碼子部位反密碼子部位（trnatrna的接頭作用）的接頭作用）氨基酸一旦與氨基酸一旦與trnatrna形成氨酰形成氨酰trnatrna后，進一后，進一步的去向就由步的去向就由trnatrna來決定了。來決定了。trnatrna憑借自身憑借自身的反密碼子與的反密碼子與mrnamrna上的密碼上的密碼子相識別，從子相識別，從而把所攜帶的而把所攜帶的氨基酸送到肽氨基酸送到肽鏈的一定位置鏈的一定位置上。上。從從

20、trnatrna的功能的功能，可以看出，可以看出：（1 1）氨基酸的活化和氨酰）氨基酸的活化和氨酰trnatrna的合成是蛋的合成是蛋白質生物合成的第一步，每一種氨基酸白質生物合成的第一步，每一種氨基酸在被摻入肽鏈之前都首先被活化和連接在被摻入肽鏈之前都首先被活化和連接在專一在專一trnatrna上，活化和連接都發(fā)生在氨上，活化和連接都發(fā)生在氨基酸的羧基上?；岬聂然稀＃? 2）載體）載體trnatrna憑借自身的反密碼子與憑借自身的反密碼子與mrnamrna上的密碼子相識別而把所攜帶的氨基酸上的密碼子相識別而把所攜帶的氨基酸送到肽鏈的一定位置上送到肽鏈的一定位置上（3 3）遺傳信息是通過）

21、遺傳信息是通過mrnamrna上的密碼子與上的密碼子與trnatrna上的反密碼子間堿基配對作用翻譯上的反密碼子間堿基配對作用翻譯出來的。出來的。三、核三、核 糖糖 體體是由是由rrna（ribosomal ribonucleic asid）和多）和多種蛋白質結合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，種蛋白質結合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，蛋白質與蛋白質與rrnarrna的重量比約為的重量比約為1:21:2。蛋白質肽鍵蛋白質肽鍵的合成就是在這種核糖體上進行的。的合成就是在這種核糖體上進行的。1、核糖體的結構和組成、核糖體的結構和組成2、核糖體的功能核糖體的功能不同來源核糖體的大小和不同來源核糖體的大

22、小和rnarna組成組成原核生物原核生物核糖體（核糖體（s)s)亞基（亞基（s)s)rrna (s)rrna (s)真核生物真核生物806040285.851850703023516核糖體的核糖體的組成組成原核生物核糖體原核生物核糖體的組成的組成原核生物核糖體結構示意圖原核生物核糖體結構示意圖大腸桿菌中大腸桿菌中30s30s的亞基能單獨與的亞基能單獨與mrnamrna結合結合成成30s30s核糖體核糖體-mrna-mrna復合體，后者與復合體，后者與trnatrna可以專一性結合?？梢詫Ｒ恍越Y合。50s50s亞基不能單亞基不能單獨與獨與 mrnamrna結合，但可以非專一地與結合，但可以非專一

23、地與trnatrna結合，結合， 50s50s亞基上有兩個亞基上有兩個trnatrna結結合位點：氨?；稽c合位點：氨酰基位點- -a a位點位點；肽?；?；肽酰基位點位點- -p p位點位點。還有一個。還有一個gtpgtp結合位點。結合位點。原核細胞原核細胞70s70s核糖體的核糖體的a a位、位、p p位位及及mrnamrna結合部位示意圖結合部位示意圖30s與與mrna結合部位結合部位結合結合或接受肽基或接受肽基的部位）的部位）結合或接結合或接受受aa- trna的的部位）部位）50smrna核糖體基本結構動畫核糖體基本結構動畫第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質合成的機理蛋白質合成的機理氨氨基基酸酸的的

24、活活化化eeaaeaatrnaaaetrnaaaetrnaaa氨基酸氨基酸氨酰腺苷酸氨酰腺苷酸第一步第一步第二步第二步氨氨基基酸酸的的活活化化3-氨酰氨酰-trna氨基酸氨基酸 + atp酶酶/ mg2+氨酰氨酰amp-酶酶 + ppi氨酰氨酰amp-酶酶trna 氨酰氨酰trna + amp + 酶酶活化反應方程式：活化反應方程式：一個氨基酸活化需要消耗一個氨基酸活化需要消耗2個高能磷酸鍵個高能磷酸鍵氨酰氨酰- trna合成酶特點合成酶特點：對：對氨基酸氨基酸有極高的專一性，每種有極高的專一性，每種氨基酸都有專一的酶，只作用于氨基酸都有專一的酶，只作用于l-l-氨基氨基酸，不作用于酸，不作用

25、于d-d-氨基酸。氨基酸。 對對trnatrna 具有極高專一性。具有極高專一性。校對作用校對作用：氨酰：氨酰-trna-trna合成酶的水解部位可以水合成酶的水解部位可以水解錯誤活化的氨基酸。解錯誤活化的氨基酸。氨酰氨酰trnatrna合成酶合成酶：每一種氨基酸都有至少一種專一的氨酰每一種氨基酸都有至少一種專一的氨酰trnatrna合成合成酶，它即能識別氨基酸，又能識別酶，它即能識別氨基酸，又能識別trnatrna，從而，從而把特定的氨基酸連到對應的把特定的氨基酸連到對應的trnatrna上，有人也把上，有人也把氨酰氨酰trnatrna合成酶的雙向識別功能稱為合成酶的雙向識別功能稱為第二遺傳

26、第二遺傳密碼密碼。trnatrna與氨酰與氨酰trnatrna合成酶的主要集中在氨基酸臂和合成酶的主要集中在氨基酸臂和反密碼子臂上的有關序列。此外，反密碼子臂上的有關序列。此外，trnatrna上的受上的受體莖環(huán)（體莖環(huán)（acceptor stemacceptor stem）也是識別特征。）也是識別特征。不同的氨酰不同的氨酰trnatrna合成酶在分子量、氨基酸序列、合成酶在分子量、氨基酸序列、亞基組成上差異較大。它是如何識別氨基酸的亞基組成上差異較大。它是如何識別氨基酸的呢？呢？二、合成起始二、合成起始起始密碼：起始密碼：augaug；起始氨基酸：甲硫氨酸；起始氨基酸：甲硫氨酸；多肽鏈延伸方

27、向：從多肽鏈延伸方向：從n n末端向末端向c c末端；末端； mrnamrna閱讀方向：閱讀方向： 5 5/ / 3 3/ /，原核生物起始原核生物起始trna： trnafmet,起始氨基酸起始氨基酸： fmet(甲酰甲硫氨酸）甲酰甲硫氨酸）n-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-trnafmet的形成的形成chocho-hn-ch-coo-trna-hn-ch-coo-trna ch ch2 2 ch ch2 2 s s coo- coo- + +h h2 2n-ch-coo-trnan-ch-coo-trna ch ch2 2 ch ch2 2 s s coo- coo-met-trnafmetf

28、met-trnafmet轉甲酰酶轉甲酰酶1.小亞基與if1和if3結合。2.30s起始復合物形成，if2、gtp參與，16srrna與mrna的sd序列結合。3. 30s復合物與50s亞基結合形成70s亞基，起始氨酰trna進入p位點，它的反密碼子與mrna上的起始密碼子aug堿基配對。30s亞基亞基 mrna if3- if1復合物復合物30s mrna gtp- fmet trna- if2- if1復合物復合物70s起始復合物起始復合物 mrna +30s亞基亞基-if3if-3if2gtpif3 if2 if1if2-gtp-fmet-trnaif350s50s亞基亞基if2+ if1

29、+gdp+piif-1if170s起始起始復合物復合物三、肽鏈的延長三、肽鏈的延長（一）進入（一）進入：第二個氨酰：第二個氨酰trnatrna通過密碼子通過密碼子反反密碼子的配對作用進入核糖體的密碼子的配對作用進入核糖體的a a位點（氨位點（氨基位點）?；稽c）。ef-tuef-tu、ef-tsef-ts和和gtpgtp參與。參與。 tutstuts循環(huán)。循環(huán)。（ 二 ） 轉 肽（ 二 ） 轉 肽 ： 在 大 亞 基 上 肽 酰 轉 移 酶： 在 大 亞 基 上 肽 酰 轉 移 酶（peptidyl transferasepeptidyl transferase）的作用下，）的作用下，a a位

30、位點氨基酸的點氨基酸的a-a-氨基親核攻擊氨基親核攻擊p p位點氨基酸的位點氨基酸的羧基基團并形成肽鍵，結果兩個氨基酸均連羧基基團并形成肽鍵，結果兩個氨基酸均連到了到了a a位點的位點的trnatrna上，該過程稱為轉肽作用上，該過程稱為轉肽作用（transpeptidationtranspeptidation），此時，），此時，p p位點上卸位點上卸載的載的trnatrna從核糖體上離開。從核糖體上離開。（三）移位（三）移位（translocationtranslocation，也可稱，也可稱轉位）：核糖體沿著轉位）：核糖體沿著mrna5mrna5/ /3 3/ /方向方向移動移動1 1個密

31、碼子位置，攜帶肽鏈的個密碼子位置，攜帶肽鏈的trnatrna轉位到轉位到p p位點，位點，a a位點空出以便位點空出以便接納下一個氨基酸。移位要求移位接納下一個氨基酸。移位要求移位酶參與和水解酶參與和水解1 1分子分子gtpgtp供能。供能。tuts循環(huán)循環(huán)三、肽鏈的延長轉肽轉肽tuts（1 1）識別終止密碼子：）識別終止密碼子：uaauaa、uaguag和和ugauga，釋放因，釋放因子子rfrf1 1或或rfrf2 2進入核糖體進入核糖體a a位位，rfrf3 3與與gtpgtp結合促進結合促進rfrf1 1或或rfrf2 2與與a a位結合。位結合。 （2 2）多肽鏈的釋放）多肽鏈的釋放

32、（3 3）70s70s核糖體解離核糖體解離trnarfrf肽鍵的形成肽鍵的形成多核糖體與核糖體循環(huán)多核糖體與核糖體循環(huán)合成完畢合成完畢的肽鏈的肽鏈多核糖體多核糖體3mrna延伸中的肽鏈延伸中的肽鏈5核糖體循環(huán)核糖體循環(huán)翻譯的基本過程翻譯的基本過程五、蛋白質合成中五、蛋白質合成中gtpgtp的作用的作用1. 一個氨基酸活化需要消耗一個氨基酸活化需要消耗2個個高能磷酸鍵高能磷酸鍵（atp提供提供）。）。2. 起始起始階段需水解階段需水解1分子分子gtp；3. 肽鏈延長的肽鏈延長的進入進入階段要水解階段要水解1分子分子gtp；4. 肽鏈延長的肽鏈延長的移位移位也水解也水解1個個gtp；5. 終止階段

33、水解終止階段水解1個個gtp；6. 整個肽鏈中整個肽鏈中一個肽鍵的生成至少需要一個肽鍵的生成至少需要4個高個高能鍵能鍵。原核生物蛋白質合成中的能量計算（合成一個二肽）原核生物蛋白質合成中的能量計算（合成一個二肽）例：合成例：合成200個個a.a殘基的多肽，需消耗多少高能鍵？（理由）殘基的多肽，需消耗多少高能鍵？（理由）一個肽鍵的生成至少需要一個肽鍵的生成至少需要4個高能鍵，起始甲酰個高能鍵，起始甲酰-甲硫氨甲硫氨酰酰-trna合成，消耗合成，消耗2個高能鍵，起始階段需要個高能鍵，起始階段需要1個高能個高能鍵，終止階段需要鍵，終止階段需要1個高能鍵。個高能鍵。（200-1）4 + 2 + 1 +

34、 1=800 atp（gtp）高能鍵高能鍵甲酰甲酰-甲硫氨酰甲硫氨酰-trna合成合成atp-amp2起始（起始（if-2）gtp-gdp1第二個第二個a.a-trna合成合成atp-amp2第二個第二個a.a-trna進入核糖體（進入核糖體（ef-tu）gtp-gdp1核糖體移位（核糖體移位（ef-g）gtp-gdp1終止（終止（rf3）gtp-gdp1第三節(jié)第三節(jié) 真核生物真核生物多肽鏈的合成（自學）多肽鏈的合成（自學）1、真核細胞核糖體比原核細胞核糖體更大更復雜；2、真核細胞的蛋白質翻譯需要大量的蛋白因子，翻譯后加工和定向輸送比原核復雜得多。起始氨基酸為met，不是fmet；3、蛋白質的

35、合成與mrna的轉錄生成不偶聯(lián)；4、合成過程中有不同的抑制劑；5、真核細胞種線粒體、葉綠體的核糖體大小、組成及蛋白質合成過程都類似于原核細胞。(一一)、 翻譯起始翻譯起始真核的翻譯起始比原核更復雜，因為：真核的翻譯起始比原核更復雜，因為：（1 1）真核）真核mrnamrna的二級結構更為多樣和復雜的二級結構更為多樣和復雜（2 2）真核）真核mrnamrna是經(jīng)過多重加工的，它被轉錄后是經(jīng)過多重加工的，它被轉錄后首先要經(jīng)過各種加工才能從細胞核進入細胞首先要經(jīng)過各種加工才能從細胞核進入細胞質中，并形成各種各樣的二級結構。一些質中，并形成各種各樣的二級結構。一些mrnamrna與幾種類型的蛋白質結合

36、在一起形成一與幾種類型的蛋白質結合在一起形成一種復雜的顆粒狀，有時稱核糖核蛋白粒種復雜的顆粒狀，有時稱核糖核蛋白粒（ribonucleoprotein particleribonucleoprotein particle）, ,在翻譯之在翻譯之前，它的二級結構必須改變，其中的蛋白質前，它的二級結構必須改變，其中的蛋白質必須被去掉。必須被去掉。(一一)、 翻譯起始翻譯起始（3 3）核糖體需要掃描）核糖體需要掃描mrnamrna以尋找翻譯起始位點以尋找翻譯起始位點真核真核mrnamrna沒有沒有sdsd序列來幫助識別翻譯起點，因序列來幫助識別翻譯起點，因此核糖體要掃描每一個此核糖體要掃描每一個mr

37、namrna。核糖體結合到。核糖體結合到mrnamrna的的55端的帽子結構并向端的帽子結構并向33端移動一尋端移動一尋找起始位點。這種掃描過程很復雜，知之甚找起始位點。這種掃描過程很復雜，知之甚少，少，真核的翻譯起始用到的起始因子（真核的翻譯起始用到的起始因子（eifeif）至少有）至少有9 9種種 ，多數(shù)的功能仍需進步研究。，多數(shù)的功能仍需進步研究。（1）40s小亞基小亞基-(eif-3)結合到結合到(eif-2-gtp)-met-trnai復合復合物上形成物上形成40s前起始復合物前起始復合物（40s preinitiation complex）（2）mrna結合到結合到40s前起始前起

38、始復合物上形成復合物上形成40s起始復合物。起始復合物。（3）40s起始復合物掃描起始復合物掃描mrna尋找適當?shù)钠鹗济艽a子尋找適當?shù)钠鹗济艽a子（通常是（通常是5端附近的端附近的aug）。）。（4）40s復合物與復合物與60s大亞基大亞基結合形成結合形成80s起始復合物。起始復合物。(二二)、 延伸延伸與原核類似，也可分為與原核類似，也可分為aa-trnaaa-trna的入位、轉肽、的入位、轉肽、核糖體移位三步反應。核糖體移位三步反應。 eefeef、gtpgtp等參與等參與. .(三三)、 終止終止真核細胞中有兩個釋放因子真核細胞中有兩個釋放因子erf-1erf-1和和erf-3erf-3（

39、gtpgtp結合蛋白）介導終止。結合蛋白）介導終止。當當gtpgtp結合到結合到erf-3erf-3后它的后它的gtpasegtpase活性就被激活，活性就被激活，erf-1erf-1和和erf-3-gtperf-3-gtp形成一個復合物，當形成一個復合物，當uaguag，ugauga，uaauaa進入進入a a位點時，該復合物就結合到位點時，該復合物就結合到a a位點上，接著位點上，接著gtpgtp水解促使釋放因子離開核水解促使釋放因子離開核糖體，糖體，mrnamrna被釋放，核糖體解體成大小亞基，被釋放，核糖體解體成大小亞基，新生肽在肽酰轉移酶催化下被釋放。新生肽在肽酰轉移酶催化下被釋放。

40、第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質生物合成的調控蛋白質生物合成的調控一、翻譯起始的調控一、翻譯起始的調控二、稀有密碼子對翻譯的影響二、稀有密碼子對翻譯的影響三、重疊基因對翻譯的影響三、重疊基因對翻譯的影響四、四、poly(a)poly(a)對翻譯的影響對翻譯的影響五、翻譯的阻遏五、翻譯的阻遏六、魔斑核苷酸水平對翻譯的影響六、魔斑核苷酸水平對翻譯的影響 肽鏈折疊是指從多肽鏈的氨基酸序列形成肽鏈折疊是指從多肽鏈的氨基酸序列形成具有正確三維空間結構的蛋白質的過程。具有正確三維空間結構的蛋白質的過程。 體內多肽鏈的折疊目前認為至少有兩類蛋體內多肽鏈的折疊目前認為至少有兩類蛋白質參與，稱為助折疊蛋白白質參與，稱為助折

41、疊蛋白: （1）酶：蛋白質）酶：蛋白質二硫鍵異構酶（二硫鍵異構酶（pdi）；）； （2）分子伴侶）分子伴侶肽肽 鏈鏈 的的 折折 疊疊 lasky于于1978年首先提出分子伴侶（年首先提出分子伴侶（molecular chaperone）的概念，這是一類在細）的概念，這是一類在細胞內能幫助新生肽鏈正確折疊與裝配組裝成為胞內能幫助新生肽鏈正確折疊與裝配組裝成為成熟蛋白質，但其本身并不構成被介導的蛋白成熟蛋白質，但其本身并不構成被介導的蛋白質組成部分的一類蛋白因子，在原核生物和真質組成部分的一類蛋白因子，在原核生物和真核生物中廣泛存在。核生物中廣泛存在。1、肽鏈末端的修飾：、肽鏈末端的修飾：n-端

42、端fmet或或met的切除的切除2、信號序列的切除、信號序列的切除3、氨基酸殘基的修飾、氨基酸殘基的修飾4、糖基側鏈的添加、糖基側鏈的添加5、異戊二烯基團的附加、異戊二烯基團的附加6、輔基的加入、輔基的加入7、蛋白酶水解修飾：部分肽段的切除、蛋白酶水解修飾：部分肽段的切除8、二硫鍵的形成、二硫鍵的形成9、蛋白合成受許多抗生素和毒素抑制、蛋白合成受許多抗生素和毒素抑制胰島素原的加工胰島素原的加工a鏈區(qū)鏈區(qū)b鏈區(qū)鏈區(qū)間插序列（間插序列（c肽區(qū)）肽區(qū)）hsshshshhshs信號肽信號肽nc核糖體上合成出無規(guī)核糖體上合成出無規(guī)則卷曲的則卷曲的前胰島素原前胰島素原切除切除c肽后，形成肽后，形成成熟的胰島素分子成