脫氧核糖核酸的翻譯

1、目錄目錄蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）（翻譯）Protein Biosynthesis (Translation)目錄目錄第一節(jié)第一節(jié)遺傳密碼遺傳密碼目錄目錄n破譯遺傳密碼破譯遺傳密碼在在mRNA的的開(kāi)放閱讀框架區(qū)開(kāi)放閱讀框架區(qū)，以每，以每3個(gè)相鄰的個(gè)相鄰的核苷酸為一組核苷酸為一組，代表一種氨基酸，這種，代表一種氨基酸，這種三聯(lián)體形三聯(lián)體形式的核苷酸序列稱(chēng)為式的核苷酸序列稱(chēng)為密碼子密碼子。起始密碼子起始密碼子(initiation codon)：AUG終止密碼子終止密碼子(termination codon) ：UAA、UAG、UGA密碼子（密碼子（codon）起始密碼子和終止密碼子

2、：起始密碼子和終止密碼子：目錄目錄n遺傳密碼的性質(zhì)遺傳密碼的性質(zhì)1. 方向性方向性(directional)翻譯時(shí)遺傳密碼的翻譯時(shí)遺傳密碼的閱讀方向是閱讀方向是53，即讀，即讀碼碼從從mRNA的的起始密碼子起始密碼子AUG開(kāi)始開(kāi)始，按，按53的方向逐一閱讀，直至的方向逐一閱讀，直至終止密碼子終止密碼子。 NC肽鏈延伸方向肽鏈延伸方向53讀碼方向讀碼方向目錄目錄2. 連續(xù)性連續(xù)性(non-punctuated)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼子間既碼連續(xù)閱讀，密碼子間既無(wú)間隔無(wú)間隔也也無(wú)交叉無(wú)交叉。 AlaValHisMet終止密碼終止密碼目錄

3、目錄3. 簡(jiǎn)并性簡(jiǎn)并性(degenerate)遺傳密碼的簡(jiǎn)并性：遺傳密碼的簡(jiǎn)并性：一種氨基酸一種氨基酸可具有可具有2個(gè)或個(gè)或2個(gè)以上的密碼子個(gè)以上的密碼子為其編碼。為其編碼。除除色氨酸色氨酸和和甲硫氨酸甲硫氨酸僅有僅有1個(gè)密碼子，個(gè)密碼子，其余氨基酸有其余氨基酸有2、3、4個(gè)、個(gè)、6個(gè)三聯(lián)體為其編個(gè)三聯(lián)體為其編碼。碼。目錄目錄各種氨基酸的密碼子數(shù)目各種氨基酸的密碼子數(shù)目丙氨酸丙氨酸精氨酸精氨酸天冬酰氨天冬酰氨天冬氨酸天冬氨酸半光氨酸半光氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸組氨酸組氨酸異亮氨酸異亮氨酸亮氨酸亮氨酸賴(lài)氨酸賴(lài)氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸脯氨酸脯氨酸絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇

4、氨酸色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸纈纈氨酸氨酸目錄目錄4. 通用性通用性(universal)從簡(jiǎn)單的病毒到高等的人類(lèi)，幾乎使用從簡(jiǎn)單的病毒到高等的人類(lèi)，幾乎使用同一套遺傳密碼同一套遺傳密碼，因此，遺傳密碼表中的這，因此，遺傳密碼表中的這套套“通用密碼通用密碼”基本上適用于生物界的所有基本上適用于生物界的所有物種，具有通用性。物種，具有通用性。密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同一祖先自同一祖先。目錄目錄5. 擺動(dòng)性擺動(dòng)性(wobble) 反密碼子與密碼子之間的配對(duì)有時(shí)并不嚴(yán)反密碼子與密碼子之間的配對(duì)有時(shí)并不嚴(yán)格遵守常見(jiàn)的堿基配對(duì)規(guī)律，這種現(xiàn)象稱(chēng)為格遵守常見(jiàn)的堿基

5、配對(duì)規(guī)律，這種現(xiàn)象稱(chēng)為擺動(dòng)配對(duì)擺動(dòng)配對(duì)( (wobble base pairing) )。 U目錄目錄第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成目錄目錄1. 原料：原料：20種編碼氨基酸種編碼氨基酸2. 圖紙：圖紙：mRNA3. 卡車(chē)：卡車(chē)：tRNA4. 工廠(chǎng)：核糖體工廠(chǎng)：核糖體5. 酶和蛋白質(zhì)因子：氨基酰酶和蛋白質(zhì)因子：氨基酰-tRNA合成酶、轉(zhuǎn)肽合成酶、轉(zhuǎn)肽酶、起始因子、延長(zhǎng)因子、釋放因子等酶、起始因子、延長(zhǎng)因子、釋放因子等6.能源物質(zhì)：能源物質(zhì)： GTP 、 ATP7.無(wú)機(jī)離子：無(wú)機(jī)離子：Mg2+、 K+蛋白質(zhì)生物合成體系蛋白質(zhì)生物合成體系目錄目錄一、原核生物和真核生物一、原核生物和

6、真核生物mRNA的特點(diǎn)的特點(diǎn) nmRNA的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)Start of genetic messageCapEndTail5-端非翻譯區(qū)端非翻譯區(qū) 5 3 3-端非翻譯區(qū)端非翻譯區(qū) 開(kāi)放閱讀框架開(kāi)放閱讀框架 從從mRNA 5 -端起始密碼子端起始密碼子AUG到到3 -端終止密端終止密碼子之間的核苷酸序列，稱(chēng)為開(kāi)放閱讀框架碼子之間的核苷酸序列，稱(chēng)為開(kāi)放閱讀框架(open reading frame, ORF)。原核生物的原核生物的多順?lè)醋佣囗樂(lè)醋诱婧松锏恼婧松锏膯雾樂(lè)醋訂雾樂(lè)醋臃蔷幋a序列非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子起始密碼子終止密碼子終止密碼子編碼序列編碼序列P

7、PP5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)PPPmG -5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)AAA 目錄目錄u原核生物的一種原核生物的一種mRNAmRNA往往編碼幾種功能往往編碼幾種功能相近的蛋白質(zhì)。相近的蛋白質(zhì)。u真核生物的真核生物的mRNAmRNA比原核生物多，但一個(gè)比原核生物多，但一個(gè)RNARNA分子一般只帶有一種蛋白質(zhì)的編碼信息。分子一般只帶有一種蛋白質(zhì)的編碼信息。目錄目錄二、核糖體二、核糖體-蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所n核糖體的組成核糖體的組成核糖體核糖體是由是由rRNA和和多種蛋白質(zhì)多種蛋白質(zhì)結(jié)合而成的結(jié)合而成的一種大的一種大的核糖核蛋白顆粒核糖核蛋白顆粒，是蛋白質(zhì)生物合成，是蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。的

8、場(chǎng)所。目錄目錄核糖體功能演示核糖體功能演示目錄目錄三、蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程三、蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程肽鏈合成的肽鏈合成的起始起始肽鏈的肽鏈的延伸延伸肽鏈合成的肽鏈合成的終止終止和和釋放釋放目錄目錄（一）翻譯起始（一）翻譯起始原核生物的翻譯起始原核生物的翻譯起始起始因子起始因子(IF)：胞液中的可溶性因子。：胞液中的可溶性因子。 已知有三種：已知有三種： IF-1 IF-2 IF-3核糖體結(jié)合序列核糖體結(jié)合序列：原核生物的：原核生物的mRNA有一非常有一非常保守保守的序列的序列，與核糖體的與核糖體的16S-rRNA結(jié)合，結(jié)合，引導(dǎo)引導(dǎo)mRNA進(jìn)入核糖體，這樣的序列稱(chēng)為進(jìn)入核糖體，這樣的序列稱(chēng)為S-D序

9、列序列/核糖體結(jié)合核糖體結(jié)合序列序列。目錄目錄原核生物翻譯的起始原核生物翻譯的起始翻譯起始時(shí)：翻譯起始時(shí)：IF3+核糖體核糖體30S亞基亞基促大、小亞基分離；促大、小亞基分離； IF1協(xié)助協(xié)助IF3與核糖體結(jié)合，并促進(jìn)大小亞基解離；與核糖體結(jié)合，并促進(jìn)大小亞基解離； IF2先先+GTP(三磷酸鳥(niǎo)苷三磷酸鳥(niǎo)苷)結(jié)合結(jié)合+甲酰蛋氨酰甲酰蛋氨酰-tRNA=復(fù)合復(fù)合物物使使mRNA 在核糖體小亞基上前移在核糖體小亞基上前移復(fù)合物到復(fù)合物到達(dá)核糖體的達(dá)核糖體的P位位。 mRNA+甲酰蛋氨酰甲酰蛋氨酰-tRNA+小亞基后，起始因子小亞基后，起始因子IF3先先脫落。脫落。接著接著IF2和和IFl才相繼脫落，

10、此時(shí)翻譯才相繼脫落，此時(shí)翻譯起始復(fù)合物即告形起始復(fù)合物即告形成成。目錄目錄原核生物起始過(guò)程原核生物起始過(guò)程目錄目錄（二）肽鏈的延伸（二）肽鏈的延伸 核糖體循環(huán)：核糖體循環(huán)：翻譯過(guò)程中的肽鏈延長(zhǎng)。翻譯過(guò)程中的肽鏈延長(zhǎng)。 延長(zhǎng)因子：延長(zhǎng)因子：延長(zhǎng)過(guò)程所需的蛋白質(zhì)因子稱(chēng)延長(zhǎng)過(guò)程所需的蛋白質(zhì)因子稱(chēng) EF。 核糖體循環(huán)核糖體循環(huán)分為分為注冊(cè)注冊(cè)、成肽成肽和和轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位三個(gè)步驟。三個(gè)步驟。 A位點(diǎn)位點(diǎn)-氨基酸受位氨基酸受位-主要在大亞基上主要在大亞基上,是接受氨酰基是接受氨?；?tRNA的部位。的部位。 P位點(diǎn)位點(diǎn)-肽基供位肽基供位-主要在小亞基上主要在小亞基上,是釋放是釋放tRNA的部位。的部位。 目錄目

11、錄 原原核核生生物物功功能能真真核核生生物物EF-TuEF-Ts協(xié)協(xié)助助氨氨基基酰酰- -t tR RN NA A 進(jìn)進(jìn)入入 A A 位位, 結(jié)結(jié)合合 G GT TP P EF-1 EF-G轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位酶酶, 協(xié)協(xié)助助 m mR RN NA A前前移移,由由 A A 位位進(jìn)進(jìn)至至 P P位位; ; 釋釋放放 t tR RN NA A EF-2延長(zhǎng)因子簡(jiǎn)介延長(zhǎng)因子簡(jiǎn)介目錄目錄1 1、注冊(cè)、注冊(cè)注冊(cè)：氨基酰注冊(cè)：氨基酰-tRNA根據(jù)遺傳密碼的指引，進(jìn)入根據(jù)遺傳密碼的指引，進(jìn)入核糖體的核糖體的A位。位。 目錄目錄2 2、成肽和轉(zhuǎn)位、成肽和轉(zhuǎn)位成肽：由成肽：由轉(zhuǎn)肽酶催化轉(zhuǎn)肽酶催化，反應(yīng)在，反應(yīng)在A位上進(jìn)行

12、位上進(jìn)行，即，即P位上位上的蛋氨酸退位到的蛋氨酸退位到A位成肽，成肽后位成肽，成肽后無(wú)負(fù)載的無(wú)負(fù)載的tRNA從核從核糖體上脫落下來(lái)糖體上脫落下來(lái)。轉(zhuǎn)位：在轉(zhuǎn)位：在A位上的肽鏈位上的肽鏈+mRNA從從A位進(jìn)入位進(jìn)入P位。位。注冊(cè)注冊(cè)、成肽成肽和和轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位三個(gè)步驟多次反復(fù)，肽鏈就不斷延長(zhǎng)。三個(gè)步驟多次反復(fù)，肽鏈就不斷延長(zhǎng)。目錄目錄（三）肽鏈合成的終止和釋放（三）肽鏈合成的終止和釋放包括：包括：終止密碼的終止密碼的辨認(rèn)辨認(rèn)肽鏈從肽肽鏈從肽-tRNA上上水解水解mRNA從核糖體中從核糖體中分離分離核糖體大小亞基的核糖體大小亞基的拆分拆分目錄目錄 釋放因子釋放因子RF： 終止過(guò)程中的蛋白質(zhì)因子，終止過(guò)程

13、中的蛋白質(zhì)因子，辨辨認(rèn)認(rèn)終止密碼終止密碼，促進(jìn)肽鏈促進(jìn)肽鏈C端與端與tRNA 3-酯鍵的酯鍵的水解，水解，使肽鏈從翻譯中的核糖體上釋放下來(lái)。使肽鏈從翻譯中的核糖體上釋放下來(lái)。 RF-1：UAA和和UAG；RF-2：UAA和和UGA；RF-3：結(jié)合：結(jié)合GTP，促進(jìn)，促進(jìn)RF-1和和RF-2對(duì)核糖體對(duì)核糖體的結(jié)合。的結(jié)合。目錄目錄翻譯的終止過(guò)程翻譯的終止過(guò)程當(dāng)翻譯到當(dāng)翻譯到A位出現(xiàn)位出現(xiàn)mRNA的終止密碼時(shí)，由的終止密碼時(shí)，由RF-1或或RF-2識(shí)別終止密碼，識(shí)別終止密碼，進(jìn)入進(jìn)入A位位。釋放因子的結(jié)合誘導(dǎo)核糖體上的釋放因子的結(jié)合誘導(dǎo)核糖體上的轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)肽酶將合成的將合成的肽鏈轉(zhuǎn)移肽鏈轉(zhuǎn)移，將，將

14、P位上肽鏈從位上肽鏈從tRNA分離出來(lái)分離出來(lái)。通過(guò)通過(guò)GTP水解水解成成GDP和和Pi的方式的方式，使殘留在核糖，使殘留在核糖體上的體上的tRNA和各種釋放因子脫離，最后核糖體從和各種釋放因子脫離，最后核糖體從mRNA上脫落下來(lái)。上脫落下來(lái)。目錄目錄進(jìn)位進(jìn)位轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽移位移位釋放釋放目錄目錄蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制 蛋白質(zhì)在核蛋白體上合成后，必須分選出來(lái)，蛋白質(zhì)在核蛋白體上合成后，必須分選出來(lái)，定向輸送到一個(gè)合適的部位定向輸送到一個(gè)合適的部位才能行使各自的生才能行使各自的生物學(xué)功能。物學(xué)功能。目錄目錄 所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信號(hào)分選信號(hào)，主要是主要

15、是N末端末端特異氨基酸序列特異氨基酸序列，可，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的適當(dāng)靶部位轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的適當(dāng)靶部位，這類(lèi)序列稱(chēng)為，這類(lèi)序列稱(chēng)為信號(hào)信號(hào)序列序列(signal sequence)。（一）靶向輸送的蛋白質(zhì)（一）靶向輸送的蛋白質(zhì)N-端存在端存在信號(hào)序列信號(hào)序列目錄目錄 N-端端含含1個(gè)或幾個(gè)個(gè)或幾個(gè)帶正電荷的堿性氨基酸殘基帶正電荷的堿性氨基酸殘基，如賴(lài)氨酸、精氨酸；如賴(lài)氨酸、精氨酸； 中段中段為疏水核心區(qū)，主要含為疏水核心區(qū)，主要含疏水的中性氨基酸疏水的中性氨基酸，如亮氨酸、異亮氨酸等；如亮氨酸、異亮氨酸等； C-端端加工區(qū)由一些加工區(qū)由一些極性相對(duì)較大、側(cè)鏈較短的極性相對(duì)較大、側(cè)鏈較短的氨基酸氨基酸組成（如甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸）組成（如甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸） 。n信號(hào)肽有以下共性：信號(hào)肽有以下共性：目錄目錄許多抗生素通過(guò)抑制蛋白質(zhì)生物許多抗生素通過(guò)抑制蛋白質(zhì)生物合成發(fā)揮作用合成發(fā)揮作用抗生素抗生素(antibiotics)是一類(lèi)由某些真菌、細(xì)菌等微是一類(lèi)由某些真菌、細(xì)菌等微生物產(chǎn)生的藥物，有抑制其他微生物生長(zhǎng)或殺死