蛋白質(zhì)的合成與翻譯

關(guān)于蛋白質(zhì)的合成與翻譯第1頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六1翻譯（蛋白質(zhì)的生物合成）:以氨基酸為原料以mRNA為模板以tRNA為運載工具以核糖體為合成場所起始、延長、終止各階段蛋白因子參與合成后加工成為有活性蛋白質(zhì)第2頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六2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3頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六3一、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4頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六4第5頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六*遺傳密碼的基本特點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6頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六6第7頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六兼職性通用性

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8頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六8

二.氨基酸的“搬運工具”----tRNA

作用是氨基酸的特異“搬運工具”

1A.A----2~6特異tRNA起“接合器”作用和mRNA擺動配對第9頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六9第10頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六1、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11頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六11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12頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六12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13頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六13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14頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六14三、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15頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六15第16頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六多核糖體一條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17頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六17四、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18頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六18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19頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六19一、氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運酶

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20頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六20酶的兩個位點結(jié)合位點結(jié)合正確的A.A活化水解位點保證A.A序列的正確性第21頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六21第一步反應(yīng)第二步反應(yīng)消耗2ATP3’-CCA-OH第22頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六22第二步反應(yīng)第23頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六二、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24頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六24三種起始因子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25頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六2530s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26頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六26SD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27頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六27起始密碼SD序列第28頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六2870s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29頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六2930S50S第30頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六

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)運氨基酸延長因子(EF)GTP第31頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六311.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32頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六32第33頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六2.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34頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六34第35頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六3.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36頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六364.脫落：

給位上無負(fù)載的tRNA在肽鍵形成前從E位脫落。第37頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六375.延長的特點：“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38頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六38四.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39頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六39第40頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六五.真核生物翻譯的特點：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41頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六41第42頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六第43頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六五.真核生物翻譯的特點：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）一種釋放因子獨立的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)第44頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六44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45頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六45●分泌性蛋白的加工分泌性蛋白合成時帶有“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46頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六46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47頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六47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48頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六48第49頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六胰島素的加工過程第50頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六●多蛋白的加工

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51頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六高級結(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52頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六52第四節(jié)蛋白質(zhì)合成與醫(yī)學(xué)一、分子病：蛋白質(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53頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六53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54頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六54二、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55頁，共63頁，2022年，5月20日，4點46分，星期六55●白喉毒素白喉桿菌產(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(無活性)第56頁，共63頁，2022年