第十二章蛋白質(zhì)的生物合成.

1、第十二章蛋白質(zhì)的生物合成廠 蛋白質(zhì)的生物合成，即翻譯，就是將 核酸中由4種核昔酸序列編碼的遺傳信息, 通過遺傳密碼破譯的方式解讀為蛋白質(zhì)一 級結(jié)構(gòu)中20種氨基酸的排列順序。第一節(jié)蛋白質(zhì)生物合成需要的物質(zhì)一、參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì) 20種氨基酸(AA)作為原料酶及眾多蛋白因子，如IF、elF ATP> GTP>無機(jī)離子三種RNA-mRNA (messenger RNA,信使RNA) -rRNA (ribosomal RNA,核蛋白體RNA) -tRNA (transfer RNA,轉(zhuǎn)移RNA)二、RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用一）翻譯模板mRNA及遺傳密碼1. mRNA是遺傳信息的

2、攜帶者遺傳學(xué)將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反子。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。真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順反子。原核生物的多順反子f/X/xM蛋白質(zhì)真核生物的單順反子3VK/V/V/'蛋白質(zhì)非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)編碼序列 起始密碼子 終止密碼子2. mRNA上存在遺傳密碼mRNA分子上從5,至3,方向，由AUG開始，每3個核昔酸為一組，決定肽 鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、 終止信號，稱為三聯(lián)體密碼。第二個字母遺傳密碼表碼 子 的 笫A個 字 母GUUUPhoucuSerUAUTyr TyrU

3、GUCy»UUCPheuccSerUACUGCCy«UUALeuUCASer|uaa|StopUGAStopUUGLeuUCGSerUAGStopUGGTrpCUULeuecuProCAUHisCGUArgCUCLeuCCCProCACHisCGCArgCUALeuCCAProCAAGinCGAArgCUGLeuCCGProCAGGinCGGArgAUUlieACUThrAAUAsnAGUSerAUClieACCThrAACAsnAGCSerAUAHeACAThrAAALysAGAArg ArgAUGMetACGThrAAGLysAGGGUUVaiGCUAlaGAUAspG

4、GUGlyGUCVaiGCCAlaGACAspGGCGlyGIJAVaiGCAAlaGAAGluGGAGlyGUGVaiGCGAlaGAGGluGGGGlyG從mRNA 5,端起始密碼子AUG到3, 端終止密碼子之間的核著酸序列，各個 三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個蛋白質(zhì)多 肽鏈，稱為開放閱讀框架(open reading frame, ORF)。3.遺傳密碼的特點(diǎn)(1)連續(xù)性(commaless)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體 密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā) 生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變(frameshift mutation)。J2)簡并性(d

5、egeneracy)遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個密 碼子外，其余氨基酸有次3、4個或多至6個三 聯(lián)體為其編碼。起始密碼子：AUG終止密碼子：UAA, UAG, UGA氨基酸密碼子數(shù)目氨基酸密碼子數(shù)目Ala4Leu6Arg6Lys2Asn2Met1Asp2Phe2Cys2Pro4Gin2Ser6Glu2Thr4Gly4Trp1His2Tyr2lie3Val4（3）方向性起始密碼子位于位于mRNA 5,端。 終止密碼子位于3端。(4)通用性(universal)匚蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物 到人類都通用。已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細(xì)胞的線粒體、 植物細(xì)胞的葉綠體。密碼的通用性進(jìn)一步

6、證明各種生物進(jìn)化自 同一祖先。(5)擺動性(wobble)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，稱為擺動配對。3*5*tRNAmRNA 5* |A T C 3*擺動配對密碼子、反奈碼子配對的擺動現(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（二）氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)工具一tRNAaaoog a氨基酸臂反密碼環(huán)tRNA的三級結(jié)構(gòu)示意圖64545620442638反密碼子32反密 碼環(huán)6912DHU環(huán)72 ；T/C環(huán)氨基酸臂1氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacy

7、l-tRNA synthetase)氨基酸+ tRNA氨基酰-tRNA合成酶7亍k氨基酰.tRNAATPAMP+PPi第一步反應(yīng)HRCC-O IIO第二步反應(yīng)氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA +都有高度特異性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性o氨基酰-tRNA的表示方法:-Ala-tRNAAla-Ser-tRNASer-Met-tRNAMet2.起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA真核生物:Met-tRNA嚴(yán)t 原核生物:fMet-tRNAfMet（三）核蛋白體是多肽鏈合成的裝置不同細(xì)胞核蛋白體的組成-n蛋體 核白基 亞 大蛋體 核白基 亞 大SS70S30S50S8040SS60 A

8、 sN/ 6 2 1rF-A s W 18rRRNRNS-SIA -rrF8 小 8ss-5rR21中 rps種3PS3種細(xì)菌核蛋白體真核生物核蛋白體Mr 4.2 x 106核蛋白體的組成Mr 2.5 x 10®80S f大亞基Mr 1.6 x 1065S rRNAMr 2.8 x IO65S rRNA23S rRNA28S rRNA34種蛋白58S rRNA49種蛋門小業(yè)基Mt 1.4 x 10®18S rRNA33種fgflMt 0.9 x IO816S rRNA21種ffi白第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過程一 翻譯過程從閱讀框架的5 -AUG開始，按 mRNA模板三聯(lián)體密碼的

9、順序延長肽鏈，直 至終止密碼出現(xiàn)。整個翻譯過程可分為： 翻譯的起始(initiation) 翻譯的延長(elongation) 翻 譯的終止(termination )一、翻譯的起始1、核蛋白體大小亞基分離；2、mRNA與小亞基結(jié)合；3、起始氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合;4、核蛋白體大亞基結(jié)合；1、核蛋白體大小亞基分離2、mRNA與小亞基結(jié)合3、起始氨基酰tRNA與小亞基結(jié)合4、核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成二、多肽鏈合成的延長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)，每次循環(huán)增加一 個氨基酸，包括以下三步：1、進(jìn)位(entrance)2、成肽(peptide bond

10、formation)3、轉(zhuǎn)位(translocation)延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子(elongation l factor, EF)原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts)EF-G真核生物：EF-1、EF-2肽鏈合成的延長因子1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GTPEF-1-aEF-Ts調(diào)節(jié)亞基，與EF-Tu結(jié)合促使GDP釋放EF-1-PyEF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)mRNA 由A位前移到P位，促進(jìn)卸載 tRNA釋放EF-2fMet1、進(jìn)位指根據(jù)m RNA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。第二個 密碼fGTPK3KSIE1AAj3*2、成肽mRN A 5P位 A位HGTPP位 A位li3、轉(zhuǎn)位延長因子EFG有轉(zhuǎn)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3,側(cè)移動。P位 A位HP位 A位成肽mR5A5-三、肽鏈合成的終止終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子 (release factor, RF)原核生物釋放因子：RF-1, RF-2, RF-3釋放因子的功能識別終止密碼，如RFJ特異識別UAA、 U