生物化學(xué)7第七章 蛋白質(zhì)的生物合成 課件

2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1

蛋白質(zhì)的生物合成歡迎大家學(xué)習(xí)第七章張金國Proteinbiosynthesis2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry2第七章蛋白質(zhì)的生物合成（4學(xué)時(shí)）第一節(jié)遺傳密碼第二節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成第三節(jié)多肽鏈合成后的折疊與加工第四節(jié)蛋白質(zhì)合成后的運(yùn)輸和降解本章重點(diǎn)：蛋白質(zhì)生物合成的原料和基本過程，三種RNA（tRNA、rRNA、mRNA）在蛋白質(zhì)生物合成中的作用，遺傳密碼的概念；了解蛋白質(zhì)生物合成后折疊與加工、運(yùn)輸和降解。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry3從DNA到蛋白質(zhì)基因能夠自我復(fù)制，它的生理功能通過蛋白質(zhì)的形式表達(dá)出來。DNA上的核苷酸序列是遺傳信息的儲存者，它通過自主復(fù)制得以延續(xù)，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯才能得到表達(dá)。DNA轉(zhuǎn)錄生成mRNA，再翻譯成蛋白質(zhì)（具有各種各樣的生理功能），體現(xiàn)豐富多彩的生命世界。生物學(xué)中心法則圖：

2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry42022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry5RNA穿出細(xì)胞核，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)錄翻譯2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry6蛋白質(zhì)生物的合成也稱為翻譯（Translation），蛋白質(zhì)生物合成的本質(zhì)是把mRNA分子中4種核苷酸上所攜帶的遺傳信息（遺傳密碼）轉(zhuǎn)變?yōu)橛?0種氨基酸組成的多肽的過程。蛋白質(zhì)生物合成的意義：為什么要合成蛋白質(zhì)？（1）維持正常生命活動(dòng)（生長、發(fā)育等）；（2）適應(yīng)環(huán)境變化；（3）參與組織的更新和修復(fù)。等等2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry7蛋白質(zhì)生物的合成蛋白質(zhì)的生物合成機(jī)制是最復(fù)雜的生物合成機(jī)制，至少有300種不同的因子參與，蛋白質(zhì)合成所需的化學(xué)能量約占細(xì)胞內(nèi)全部生物合成的90%。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry8第一節(jié)遺傳密碼一、中心法則二、遺傳密碼（一）遺傳密碼的提出mRNA分子中所存儲的蛋白質(zhì)合成信息，是由組成它的四種堿基（A、G、C、U）以特定順序排列成三個(gè)一組的三聯(lián)體代表的。即mRNA分子中，每三個(gè)相鄰堿基代表一種氨基酸或翻譯時(shí)蛋白質(zhì)的起始、終止信號，稱為遺傳密碼（codon），三聯(lián)體密碼。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry9（二）遺傳密碼的破譯

1966年64種密碼全部確定。起始密碼：AUG氨基酸密碼終止密碼：UAA，UGA，UAG三聯(lián)體密碼的確定43=64

AAAAATAAGAACATAATTATGATCAGAAGTAGGAGC

…….1968年，Holley(霍利)、Nirenberg(尼倫伯格)、Khorana(柯拉納)獲諾貝爾獎(jiǎng)。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry102022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry11鐮刀形紅細(xì)胞貧血、分子病、遺傳病人的16號染色體上有一段DNA序列（基因），決定血紅蛋白的氨基酸組成。當(dāng)此DNA序列的某一對堿基發(fā)生改變（突變），轉(zhuǎn)錄的mRNA堿基改變，引起血紅蛋白的氨基酸組成發(fā)生變化，最終導(dǎo)致鐮刀型細(xì)胞貧血癥。如β鏈第6位應(yīng)是谷氨酸，其對應(yīng)的堿基密碼是GAA，當(dāng)顛換成GUA時(shí)，表達(dá)的氨基酸改為纈氨酸。正常人mRNA……………GAA患者

mRNA………

……

GUA

123456

78…Hb-AValHisLeuThrProGluGluLys…Hb-SValHisLeuThrProValGluLys…2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry12（三）遺傳密碼的特性1）方向性：每個(gè)密碼子三聯(lián)體決定一種AA。閱讀方向是從mRNA的起始密碼AUG開始，按5’→3’方向直到終止密碼止。2）通用性：所有生物的幾乎一樣。但現(xiàn)發(fā)現(xiàn)線粒體和葉綠體中密碼含義與染色質(zhì)DNA密碼含義略有差異。3）不重疊性：mRNA中的每個(gè)核苷酸只使用一次，不重疊使用，即密碼子三聯(lián)體不重疊。并且連續(xù)性，無標(biāo)點(diǎn)符號。有少數(shù)例外，如大腸桿菌R17噬菌體的RNA基因組中，有部分基因重疊。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry13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(frameshiftmutation)。置換后果很嚴(yán)重！2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry14鐮刀形紅細(xì)胞貧血、分子病、遺傳病人的16號染色體上有一段DNA序列（基因），決定血紅蛋白的氨基酸組成。當(dāng)此DNA序列的某一對堿基發(fā)生改變（突變），轉(zhuǎn)錄的mRNA堿基改變，引起血紅蛋白的氨基酸組成發(fā)生變化，最終導(dǎo)致鐮刀型細(xì)胞貧血癥。如β鏈第6位應(yīng)是谷氨酸，其對應(yīng)的堿基密碼是GAA，當(dāng)顛換成GUA時(shí)，表達(dá)的氨基酸改為纈氨酸。正常人mRNA……………GAA患者

mRNA………

……

GUA

123456

78…Hb-AValHisLeuThrProGluGluLys…Hb-SValHisLeuThrProValGluLys…2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry154）簡并性：2種或2種以上密碼子編碼一種氨基酸的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性。如GGN（GGA、GGU、GGG、GGC）都編碼Gly，那么這4種密碼子就稱為Gly的簡并密碼。只有Met和Trp沒有簡并密碼。一般情況下密碼子的簡并性只涉及第三位堿基。同義密碼子，即編碼同一種AA的不同密碼子。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry162022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry17

5）密碼子的搖擺性：密碼子中第三位堿基與tRNA上的反密碼子第一位堿基的配對有時(shí)不一定完全遵循A-U、G-C的原則，稱為搖擺性。也就是說密碼子的堿基配對只有第一、二位是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模谌粐?yán)謹(jǐn)度低，Crick把這種情況稱為搖擺性，有人也稱擺動(dòng)配對或不穩(wěn)定配對。顯然，密碼子的第三位和反密碼子的第一位是搖擺位點(diǎn)。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry182022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry192022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry206）終止密碼、起始密碼終止密碼有3組：UAA，UAG，UGA其中UGA也代表硒代半胱氨酸（SeC）的遺傳密碼起始密碼：AUGAUG是常用的起始密碼，也代表甲硫氨酸的密碼。GUG是纈氨酸的密碼，偶爾也作為起始密碼。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry217）線粒體的遺傳密碼1980年的研究發(fā)現(xiàn)，無論動(dòng)物、植物、酵母，其線粒體的個(gè)別遺傳密碼與標(biāo)準(zhǔn)密碼有所不同。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry222022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry23第二節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成主要由mRNA、tRNA、rRNA以及有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)因子共同組成。原核生物與真核生物的蛋白質(zhì)合成過程中有很大的區(qū)別，真核生物此過程更復(fù)雜，著重介紹原核生物蛋白質(zhì)合成的過程，并指出真核生物與其不同這處。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry24參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)1、三種RVAmRNA----模板rRNA----構(gòu)成核糖體作為蛋白質(zhì)合成場所tRNA----搬運(yùn)工具2、三種酶氨基酰-tRNA合成酶：催化氨基酸與tRNA結(jié)合轉(zhuǎn)肽酶(肽合成酶)：催化氨基酸之間形成肽鍵，使肽鏈延長。轉(zhuǎn)位酶：催化肽鍵從核糖體上A部位→P部位。

2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry253、三種蛋白質(zhì)因子起始因子（initiationfactor）IF延伸因子（elongationfactor）EF，釋放因子（releasefactor）RF。4、二十種氨基酸----原料5、能源物質(zhì)ATP、GTP6、無機(jī)離子Mg2+

、K+

參與蛋白質(zhì)生物合成的成份至少有300種。

2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry26一、核糖體的結(jié)構(gòu)和功能（一）rRNA（核糖體）是肽鏈合成的場所核糖體，又稱核蛋白體，是細(xì)胞內(nèi)一種核糖核蛋白顆粒，為橢球形的粒狀小體。主要由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其功能是按照mRNA的指令將氨基酸合成蛋白質(zhì)多肽鏈，所以核糖體是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的分子機(jī)器。核糖體按沉降系數(shù)分為兩類：原核生物中：70S，真核細(xì)胞中：80S。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry27（二）不同細(xì)胞核蛋白體的組成

原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小亞基大亞基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質(zhì)rpS21種rpL36種rpS33種rpL49種2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry282022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry29核糖體上的功能部位單個(gè)核糖體上有6個(gè)活性部位，在蛋白質(zhì)合成中各有專一的識別作用。三個(gè)主要部位：A部位、P部位、E部位。1.A部位：氨基酸部位、接受位，在大亞基上，是結(jié)合氨酰基-tRNA的部位。2.P部位：肽基部位，肽?；Y(jié)合部位，在小亞基上。3.E部位：出口位，是將已經(jīng)完成翻譯任務(wù)的tRNA從核糖體上釋放的部位。4.轉(zhuǎn)肽酶部位(肽合成酶)，簡稱T因子：位于大亞基上，催化氨基酸間形成肽鍵，使肽鏈延長。5.轉(zhuǎn)位酶，簡稱G因子，對GTP具有活性，催化肽鍵從A部位→P部位。6.mRNA結(jié)合部位，在小亞基上。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry30核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry31大腸桿菌核糖體的結(jié)構(gòu)模型

大腸桿菌70S核糖體為一橢圓形球體，30S亞基比較扁平，分成頭部與基部兩部分，基部一側(cè)伸出一個(gè)平臺，平臺與頭部間有一個(gè)裂口。50S亞基象一個(gè)半球，平面?zhèn)壬斐?個(gè)突起。當(dāng)30S亞基與50S亞基結(jié)合成70S核糖體時(shí)，兩個(gè)亞基接合面上留有相當(dāng)大的空隙，蛋白質(zhì)的合成可能就在這個(gè)空隙中進(jìn)行。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry32原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry33二、tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)活化的氨基酸至mRNA模板上tRNA作用：tRNA的反密碼子環(huán)與mRNA的密碼配對tRNA的3--端CCA--OH是氨基酸的結(jié)合位點(diǎn)tRNA起結(jié)合體（adaptor適配器）作用，氨基酸運(yùn)載體tRNA分子上與蛋白質(zhì)生物合成有關(guān)的位點(diǎn)至少有4個(gè)：①3’--CCA-OH，是AA接受位點(diǎn)；②識別氨酰-tRNA合成酶的位點(diǎn)；③核糖體識別位點(diǎn)，使延長中的肽鏈附著于核糖體上；④反密碼子位點(diǎn)2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry342022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry35mRNA是翻譯的直接模板

原核生物與真核生物mRNA的區(qū)別原核生物多順反子（真核）單順反子（真核）5′端帽子結(jié)構(gòu)3′端polyA尾巴

三聯(lián)體密碼----mRNA上每三個(gè)相鄰的堿基構(gòu)成一個(gè)遺傳密碼，決定一種氨基酸.

蛋白質(zhì)生物合成的本質(zhì)是把mRNA分子中四種核苷酸上所攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛啥N氨基酸組成的多肽的過程。

2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry362022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry37三、氨基酸的活化（氨酰-tRNA的合成）氨酰-tRNA合成酶的特點(diǎn)：（1）高度特異性，雙向識別功能，既能識別氨基酸，又能識別tRNA

；（2）只作用于L-氨基酸。這種嚴(yán)格的專一性大大減少多肽合成中的差錯(cuò)。注意：每個(gè)氨基酸的活化反應(yīng)，凈消耗2個(gè)高能鍵。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry38四、蛋白質(zhì)生物合成的過程蛋白質(zhì)生物合成可分為三個(gè)階段：1、多肽鏈合成的起始、2、肽鏈的延長、3、肽鏈的終止和釋放。多肽鏈的折疊和翻譯后的加工修飾。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry39大腸桿菌蛋白質(zhì)合成五個(gè)主要階段所需成分2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry40蛋白質(zhì)因子蛋白質(zhì)因子起始因子IF，真核細(xì)胞蛋白質(zhì)生物合成的起始因子至少達(dá)十多種，因此起始過程更為復(fù)雜些。延伸因子EF釋放因子RF2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry412022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry422022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry43蛋白質(zhì)合成過程（一）肽鏈延伸的方向及速度應(yīng)用放射性同位素示蹤技術(shù)證明多肽鏈的合成是從N-端向C端進(jìn)行的。肽鏈延長速度：大腸桿菌一個(gè)核糖體每秒鐘可延長20個(gè)氨基酸。兔網(wǎng)織細(xì)胞37℃3min可合成一個(gè)由46個(gè)氨基酸組成的血紅蛋白α-鏈。mRNA上翻譯的方向mRNA上信息的閱讀是從mRNA的5’末端向3’末端進(jìn)行的。在細(xì)胞內(nèi)常見轉(zhuǎn)錄與翻譯同時(shí)進(jìn)行。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry44原核生物中的甲酰Met

fMet-tRNAiMet2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry45（二）肽鏈合成的起始蛋氨酰-tRNA與mRNA結(jié)合到核糖體形成起始復(fù)合物(1)起始復(fù)合物的生成S--D序列----mRNA起始密碼前的一段富含嘌呤核苷酸的序列.(9-12bp)5′-AGGAPuPuUUUPuPuAUG-3′（2）起始因子IF和eIF2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry46(3)真核生物翻譯起始的特點(diǎn)eIF1~11

蛋氨酰-tRNAimet

mRNA的5′端有帽子結(jié)構(gòu)，3′端有polyA

核糖體為８０Ｓ先結(jié)合上蛋氨酰-tRNAimet

，再結(jié)合mRNA2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry472022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry48（4）tRNA對密碼子的識別——反密碼子的作用氨基酸臂tRNA憑借自身的反密碼子與mRNA分子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。三葉草型二級結(jié)構(gòu)折疊成倒寫L-型三維結(jié)構(gòu)2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry492022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry50（三）肽鏈的延長

延長因子(EF)2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry512022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry52核糖體循環(huán):

進(jìn)位，成肽，移位（1）進(jìn)位氨基酰－tRNA進(jìn)入A位,需要EF-T協(xié)助（-GTP）2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry53（2）成肽

轉(zhuǎn)肽酶（3）移位

移位酶（消耗1分子GTP）mRNA向前移動(dòng)一個(gè)密碼子的位置耗能2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry54（四）肽鏈合成的終止終止密碼的辨認(rèn)，肽鏈從肽鏈-tRNA上水解出，mRNA從核糖體中分離，大小亞基拆開。都需要RF(1,2,3)和RR參與終止，RF的作用是辨認(rèn)終止密碼促進(jìn)肽鏈C端與tRNA3-OH酯鍵的水解。RR的作用把mRNA從核蛋白體上游離出來2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry55原核生物終止因子（

RF

）

RF-1識別UAA及UAG

RF-2識別UAA及UGA

RF-3能促進(jìn)RF-1和RF-2對核糖體的結(jié)合。是酯酶的激活物2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry562022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry57小結(jié)：真核生物翻譯的特點(diǎn)遺傳密碼轉(zhuǎn)錄與翻譯mRNA原核生物相同偶聯(lián)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5’端：帽子3’端：尾巴單順反子2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry58續(xù)表核糖體起始tRNA合成過程線粒體原核生物簡單fmet-tRNAfmet需ATP、GTPIF1、IF2、IF3EF-TU、EF-TS、EFGRF1、RF2、RF3

真核生物大而復(fù)雜

Met-tRNAimet需ATP起始因子多延伸因子少（EFT1、EFT2）一種釋放因子RF獨(dú)立的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry59

①氨基酸與tRNA的特異性結(jié)合依靠氨酰tRNA合成酶的特異識別作用。②密碼子與反密碼子特異結(jié)合，依靠互補(bǔ)堿基配對結(jié)合實(shí)現(xiàn)，也有賴于核糖體的構(gòu)象正常而實(shí)現(xiàn)正常的裝配功能。（五）多肽鏈合成的校正機(jī)制保證準(zhǔn)確翻譯的關(guān)鍵是什么？2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry60（六）蛋白質(zhì)的合成是一個(gè)高耗能過程AA活化2個(gè)高能磷酸鍵（ATP）肽鏈起始1個(gè)（70S復(fù)合物形成，GTP）進(jìn)位1個(gè)（GTP）移位1個(gè)（GTP）終止1個(gè)GTP→GDP第一個(gè)氨基酸加入需消耗3個(gè)（活化2+起始1）以后每加入一個(gè)AA（形成一個(gè)肽鍵）需要消耗4個(gè)（活化2+進(jìn)位1個(gè)+移位1個(gè)）。終止 GTP→GDP 消耗1個(gè)例：合成200個(gè)AA殘基的多肽：3+1+199×4=800個(gè)ATP2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry61（七）聚合核糖體核糖體是肽鏈合成的場所

多聚核糖體在一條mRNA鏈上，多個(gè)核糖體呈串珠狀排列（間隔80個(gè)核苷酸），多個(gè)核糖體同時(shí)在一條mRNA上進(jìn)行翻譯，大大加速蛋白質(zhì)合成的速度，提高了mRNA的利用率2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry62蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶點(diǎn)。它們就是通過阻斷真核、原核生物蛋白質(zhì)翻譯體系某組分功能，干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過程而起作用的?？舍槍Φ鞍踪|(zhì)生物合成必需的關(guān)鍵組分作為研究新抗菌藥物的作用靶點(diǎn)。同時(shí)盡量利用真核、原核生物蛋白質(zhì)合成體系的差異，以設(shè)計(jì)、篩選僅對病原微生物特效而不損害人體的藥物。（八）蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry63抗生素(antibiotics)是微生物產(chǎn)生的能夠殺滅或抑制細(xì)菌的一類藥物?？勾x藥物指能干擾生物代謝過程，從而抑制細(xì)胞過度生長的藥物，如：6-MP（6-巰基嘌呤，可取代正常堿基，干擾DNA的復(fù)制。能抑制嘌呤的合成和向核酸轉(zhuǎn)化，使核糖核酸的形成受到障礙，腫瘤細(xì)胞受到抑制。用于急性粒細(xì)胞性和淋巴細(xì)胞性白血病，也用于惡性淋巴瘤、絨毛膜上皮瘤、多發(fā)性骨髓瘤等。）

某些毒素也作用于基因信息傳遞過程。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry64抗生素作用點(diǎn)作用原理應(yīng)用四環(huán)素族（金霉素、四環(huán)素、土霉素）鏈霉素、卡那霉素、新霉素氯霉素、林可霉素紅霉素梭鏈孢酸

放線菌酮嘌呤霉素原核核蛋白體小亞基原核核蛋白體小亞基原核核蛋白體大亞基原核核蛋白體大亞基原核核蛋白體大亞基真核核蛋白體大亞基真核、原核核蛋白體抑制氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤、抑制起始抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長抑制轉(zhuǎn)肽酶、妨礙轉(zhuǎn)位與EFG-GTP結(jié)合，抑制肽鏈延長抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長氨基酰-tRNA類似物，進(jìn)位后引起未成熟肽鏈脫落抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥醫(yī)學(xué)研究抗腫瘤藥1、抑制蛋白質(zhì)生物合成的抗生素2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry65四環(huán)素族氯霉素鏈霉素和卡那霉素嘌呤霉素放線菌酮2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry66

2、干擾蛋白質(zhì)生物合成的生物活性物質(zhì)白喉毒素

對真核生物劇毒，可對EF-2（延長因子）起共價(jià)修飾作用干擾素(interferon，IF)是細(xì)胞感染病毒后產(chǎn)生的一類糖蛋白，可抑制病毒繁殖，保護(hù)宿主。干擾素的作用機(jī)理：①誘導(dǎo)eIF2（起始因子）磷酸化使失活從而抑制了病毒蛋白的生物合成；②誘導(dǎo)病毒RNA降解，抑制病毒的合成2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry67干擾素的作用機(jī)理干擾素誘導(dǎo)的蛋白激酶dsRNA(雙鏈)（1）干擾素誘導(dǎo)eIF2磷酸化而失活A(yù)TPeIF2ADPeIF2-P（失活）Pi磷酸酶2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry682.干擾素誘導(dǎo)病毒RNA降解降解mRNAdsRNA干擾素AAPAPPPP252552-5AAPPPATP2-5A合成酶RNaseLRNaseL活化2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry69第三節(jié)多肽鏈合成后的折疊與加工翻譯后加工--肽鏈從核蛋白體釋放后，經(jīng)過折疊和細(xì)胞內(nèi)修飾處理過程，成為有活性的成熟蛋白質(zhì)。多肽鏈（一級結(jié)構(gòu)）的修飾：（1）肽鏈末端氨基酸的修飾原核細(xì)胞多肽N-末端的N-甲硫氨酸的甲?；稍谌ゼ柞Ｃ傅拇呋卤怀?。真核細(xì)胞中多肽N-末端的Met（有時(shí)與少數(shù)幾個(gè)氨基酸一起）均可被氨肽酶除去。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry70（2）肽鏈中氨基酸側(cè)鏈的修飾有些氨基酸沒有相應(yīng)的遺傳密碼，而是在肽鏈從核糖體釋放后經(jīng)化學(xué)修飾形成的。如膠原蛋白中含有大量的羥脯氨酸和羥賴氨酸羥基化；有些蛋白質(zhì)中的Asn、Ser和Thr發(fā)生糖基化形成糖蛋白，Ser、Thr、Tyr磷酸化。（3）多肽鏈二硫鍵的形成（4）信號序列的切除（5）附加異戊二烯基團(tuán)許多真核生物蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基和異戊二烯以硫醚鍵結(jié)合。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry71（6）添加輔基如：乙酰CoA中的生物素，細(xì)胞色素中的血紅素。（7）多肽鏈的水解斷裂許多具有一定功能的蛋白質(zhì)如酶、激素蛋白，在體內(nèi)常以無活性的前體肽的形式產(chǎn)生，這些前體在一定情況下經(jīng)體內(nèi)蛋白酶的水解切去部分肽段，才能變成有活性的蛋白質(zhì)，如胰島素原變成胰島素，胰蛋白酶原變?yōu)橐鹊鞍酌傅?。?）蛋白質(zhì)糖基化2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry72高級結(jié)構(gòu)的修飾：（1）肽鏈的折疊（2）亞基聚合四級結(jié)構(gòu)如Hb(α2β2)（3）輔基連接結(jié)合蛋白等等2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry73肽鏈的折疊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(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的過程。體內(nèi)多肽鏈的折疊目前認(rèn)為至少有兩類蛋白質(zhì)參與，稱為助折疊蛋白:（1）酶：蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）；（2）分子伴侶Lasky于1978年首先提出分子伴侶（mulecularchaperone）的概念，是一類在細(xì)胞內(nèi)能幫助新生肽鏈正確折疊，并介導(dǎo)組裝成為成熟蛋白質(zhì)，但其本身并不構(gòu)成該蛋白質(zhì)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，熱休克蛋白就是一大類分子伴侶。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry74

二硫鍵的形成

多肽鏈的Cys殘基可在蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶的作用下形成二硫鍵，肽鏈內(nèi)或肽鏈間都可形成二硫鍵。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry75胰島素原的加工A鏈區(qū)B鏈區(qū)間插序列（C肽區(qū)）HSSHSHSHHSHS信號肽NC核糖體上合成出無規(guī)則卷曲的前胰島素原切除C肽后，形成成熟的胰島素分子切除信號肽后折疊成穩(wěn)定構(gòu)象的胰島素原SSSSNNCCA鏈B鏈胰島素CNS－SSS胰島素原SS2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry76第四節(jié)蛋白質(zhì)合成后的運(yùn)輸和降解蛋白質(zhì)合成后的去向（1）留在胞漿（2）進(jìn)入核、線粒體或其它細(xì)胞器（3）分泌至體液，輸送至靶器官靶向輸送--蛋白質(zhì)合成后，定向地到達(dá)其執(zhí)行功能的目標(biāo)地點(diǎn)降解--防止異?；虿恍枰牡鞍踪|(zhì)積累，加速氨基酸循環(huán)。蛋白質(zhì)都有一定壽命。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry77（一）分泌性蛋白質(zhì)分泌性蛋白就是要分泌出細(xì)胞外，在細(xì)胞外起作用的蛋白。如：抗體，干擾素，白介素，胃蛋白酶，溶菌酶，血清白蛋白等等非分泌性蛋白就是在細(xì)胞內(nèi)起作用的蛋白。比如說核糖體蛋白，DNA合成酶，組蛋白，各種DNA限制修飾酶，轉(zhuǎn)錄因子等等一、蛋白質(zhì)合成后的運(yùn)輸2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry78分泌性蛋白質(zhì)透過膜性結(jié)構(gòu)的條件信號肽：在分泌性蛋白質(zhì)分子的氨基端，一般都帶有一段疏水的肽段（15～30個(gè)殘基），稱為信號肽。蛋白質(zhì)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)構(gòu)蛋白質(zhì)一經(jīng)產(chǎn)生，去向就被決定。通過安裝一段信號序列，被信號識別體識別和固定。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry79分泌蛋白質(zhì)的合成和胞吐作用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體囊泡囊泡囊泡融入質(zhì)膜核糖體芽泡通過形成囊泡并與膜融合而將胞內(nèi)物質(zhì)(蛋白質(zhì))排出細(xì)胞外的現(xiàn)象稱為胞吐作用(exocytosis)。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry80信號肽假說：信號肽位于新合成的分泌蛋白N端。對分泌蛋白的靶向運(yùn)輸起決定作用。①細(xì)胞內(nèi)的信號肽識別顆粒（SRP）識別信號肽，使肽鏈合成暫時(shí)停止，SRP引導(dǎo)核蛋白體結(jié)合粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜；②SRP識別、結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的受體蛋白,水解GTP使SRP分離，多肽鏈繼續(xù)延長；③信號肽引導(dǎo)延長多肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔后，經(jīng)信號肽酶切除。分泌蛋白在高爾基體包裝成分泌顆粒出胞。信號肽假說：2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry81二、蛋白質(zhì)的降解蛋白質(zhì)的降解是非常嚴(yán)格的過程。被迅速降解的蛋白質(zhì)包括：（1）在蛋白質(zhì)合成中有不正確的氨基酸插入的缺陷蛋白質(zhì)（2）發(fā)揮功能時(shí)受損的蛋白質(zhì)（3）代謝途徑中的關(guān)鍵酶需要降解的蛋白一般先被泛素化修飾，然后再被蛋白酶體降解。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry82泛素（ubiquitin）也稱遍在蛋白質(zhì)，幾乎存在于所有的物種中。是一個(gè)高度保守的蛋白質(zhì)，由76個(gè)氨基酸殘基組成。但已發(fā)現(xiàn)的差別不超過兩個(gè)氨基酸。參與短半壽期蛋白質(zhì)的快速降解。觸發(fā)蛋白質(zhì)泛素化作用的信號還不清楚。泛素化底物及其隨后的降解過程貫穿于整個(gè)細(xì)胞的質(zhì)膜系統(tǒng)，從細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到核膜等等，認(rèn)識細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)泛素化降解過程，對治療由泛素系統(tǒng)紊亂而引起的各種疾病，尤其是惡性腫瘤具有重要意義。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry83

蛋白質(zhì)的生物合成歡迎大家學(xué)習(xí)第七章張金國Proteinbiosynthesis2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry84第七章蛋白質(zhì)的生物合成（4學(xué)時(shí)）第一節(jié)遺傳密碼第二節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成第三節(jié)多肽鏈合成后的折疊與加工第四節(jié)蛋白質(zhì)合成后的運(yùn)輸和降解本章重點(diǎn)：蛋白質(zhì)生物合成的原料和基本過程，三種RNA（tRNA、rRNA、mRNA）在蛋白質(zhì)生物合成中的作用，遺傳密碼的概念；了解蛋白質(zhì)生物合成后折疊與加工、運(yùn)輸和降解。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry85從DNA到蛋白質(zhì)基因能夠自我復(fù)制，它的生理功能通過蛋白質(zhì)的形式表達(dá)出來。DNA上的核苷酸序列是遺傳信息的儲存者，它通過自主復(fù)制得以延續(xù)，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯才能得到表達(dá)。DNA轉(zhuǎn)錄生成mRNA，再翻譯成蛋白質(zhì)（具有各種各樣的生理功能），體現(xiàn)豐富多彩的生命世界。生物學(xué)中心法則圖：

2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry862022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry87RNA穿出細(xì)胞核，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)錄翻譯2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry88蛋白質(zhì)生物的合成也稱為翻譯（Translation），蛋白質(zhì)生物合成的本質(zhì)是把mRNA分子中4種核苷酸上所攜帶的遺傳信息（遺傳密碼）轉(zhuǎn)變?yōu)橛?0種氨基酸組成的多肽的過程。蛋白質(zhì)生物合成的意義：為什么要合成蛋白質(zhì)？（1）維持正常生命活動(dòng)（生長、發(fā)育等）；（2）適應(yīng)環(huán)境變化；（3）參與組織的更新和修復(fù)。等等2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry89蛋白質(zhì)生物的合成蛋白質(zhì)的生物合成機(jī)制是最復(fù)雜的生物合成機(jī)制，至少有300種不同的因子參與，蛋白質(zhì)合成所需的化學(xué)能量約占細(xì)胞內(nèi)全部生物合成的90%。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry90第一節(jié)遺傳密碼一、中心法則二、遺傳密碼（一）遺傳密碼的提出mRNA分子中所存儲的蛋白質(zhì)合成信息，是由組成它的四種堿基（A、G、C、U）以特定順序排列成三個(gè)一組的三聯(lián)體代表的。即mRNA分子中，每三個(gè)相鄰堿基代表一種氨基酸或翻譯時(shí)蛋白質(zhì)的起始、終止信號，稱為遺傳密碼（codon），三聯(lián)體密碼。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry91（二）遺傳密碼的破譯

1966年64種密碼全部確定。起始密碼：AUG氨基酸密碼終止密碼：UAA，UGA，UAG三聯(lián)體密碼的確定43=64

AAAAATAAGAACATAATTATGATCAGAAGTAGGAGC

…….1968年，Holley(霍利)、Nirenberg(尼倫伯格)、Khorana(柯拉納)獲諾貝爾獎(jiǎng)。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry922022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry93鐮刀形紅細(xì)胞貧血、分子病、遺傳病人的16號染色體上有一段DNA序列（基因），決定血紅蛋白的氨基酸組成。當(dāng)此DNA序列的某一對堿基發(fā)生改變（突變），轉(zhuǎn)錄的mRNA堿基改變，引起血紅蛋白的氨基酸組成發(fā)生變化，最終導(dǎo)致鐮刀型細(xì)胞貧血癥。如β鏈第6位應(yīng)是谷氨酸，其對應(yīng)的堿基密碼是GAA，當(dāng)顛換成GUA時(shí)，表達(dá)的氨基酸改為纈氨酸。正常人mRNA……………GAA患者

mRNA………

……

GUA

123456

78…Hb-AValHisLeuThrProGluGluLys…Hb-SValHisLeuThrProValGluLys…2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry94（三）遺傳密碼的特性1）方向性：每個(gè)密碼子三聯(lián)體決定一種AA。閱讀方向是從mRNA的起始密碼AUG開始，按5’→3’方向直到終止密碼止。2）通用性：所有生物的幾乎一樣。但現(xiàn)發(fā)現(xiàn)線粒體和葉綠體中密碼含義與染色質(zhì)DNA密碼含義略有差異。3）不重疊性：mRNA中的每個(gè)核苷酸只使用一次，不重疊使用，即密碼子三聯(lián)體不重疊。并且連續(xù)性，無標(biāo)點(diǎn)符號。有少數(shù)例外，如大腸桿菌R17噬菌體的RNA基因組中，有部分基因重疊。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry95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(frameshiftmutation)。置換后果很嚴(yán)重！2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry96鐮刀形紅細(xì)胞貧血、分子病、遺傳病人的16號染色體上有一段DNA序列（基因），決定血紅蛋白的氨基酸組成。當(dāng)此DNA序列的某一對堿基發(fā)生改變（突變），轉(zhuǎn)錄的mRNA堿基改變，引起血紅蛋白的氨基酸組成發(fā)生變化，最終導(dǎo)致鐮刀型細(xì)胞貧血癥。如β鏈第6位應(yīng)是谷氨酸，其對應(yīng)的堿基密碼是GAA，當(dāng)顛換成GUA時(shí)，表達(dá)的氨基酸改為纈氨酸。正常人mRNA……………GAA患者

mRNA………

……

GUA

123456

78…Hb-AValHisLeuThrProGluGluLys…Hb-SValHisLeuThrProValGluLys…2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry974）簡并性：2種或2種以上密碼子編碼一種氨基酸的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性。如GGN（GGA、GGU、GGG、GGC）都編碼Gly，那么這4種密碼子就稱為Gly的簡并密碼。只有Met和Trp沒有簡并密碼。一般情況下密碼子的簡并性只涉及第三位堿基。同義密碼子，即編碼同一種AA的不同密碼子。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry982022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry99

5）密碼子的搖擺性：密碼子中第三位堿基與tRNA上的反密碼子第一位堿基的配對有時(shí)不一定完全遵循A-U、G-C的原則，稱為搖擺性。也就是說密碼子的堿基配對只有第一、二位是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，第三位?yán)謹(jǐn)度低，Crick把這種情況稱為搖擺性，有人也稱擺動(dòng)配對或不穩(wěn)定配對。顯然，密碼子的第三位和反密碼子的第一位是搖擺位點(diǎn)。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1002022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1012022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1026）終止密碼、起始密碼終止密碼有3組：UAA，UAG，UGA其中UGA也代表硒代半胱氨酸（SeC）的遺傳密碼起始密碼：AUGAUG是常用的起始密碼，也代表甲硫氨酸的密碼。GUG是纈氨酸的密碼，偶爾也作為起始密碼。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1037）線粒體的遺傳密碼1980年的研究發(fā)現(xiàn)，無論動(dòng)物、植物、酵母，其線粒體的個(gè)別遺傳密碼與標(biāo)準(zhǔn)密碼有所不同。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1042022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry105第二節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成主要由mRNA、tRNA、rRNA以及有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)因子共同組成。原核生物與真核生物的蛋白質(zhì)合成過程中有很大的區(qū)別，真核生物此過程更復(fù)雜，著重介紹原核生物蛋白質(zhì)合成的過程，并指出真核生物與其不同這處。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry106參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)1、三種RVAmRNA----模板rRNA----構(gòu)成核糖體作為蛋白質(zhì)合成場所tRNA----搬運(yùn)工具2、三種酶氨基酰-tRNA合成酶：催化氨基酸與tRNA結(jié)合轉(zhuǎn)肽酶(肽合成酶)：催化氨基酸之間形成肽鍵，使肽鏈延長。轉(zhuǎn)位酶：催化肽鍵從核糖體上A部位→P部位。

2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1073、三種蛋白質(zhì)因子起始因子（initiationfactor）IF延伸因子（elongationfactor）EF，釋放因子（releasefactor）RF。4、二十種氨基酸----原料5、能源物質(zhì)ATP、GTP6、無機(jī)離子Mg2+

、K+

參與蛋白質(zhì)生物合成的成份至少有300種。

2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry108一、核糖體的結(jié)構(gòu)和功能（一）rRNA（核糖體）是肽鏈合成的場所核糖體，又稱核蛋白體，是細(xì)胞內(nèi)一種核糖核蛋白顆粒，為橢球形的粒狀小體。主要由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其功能是按照mRNA的指令將氨基酸合成蛋白質(zhì)多肽鏈，所以核糖體是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的分子機(jī)器。核糖體按沉降系數(shù)分為兩類：原核生物中：70S，真核細(xì)胞中：80S。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry109（二）不同細(xì)胞核蛋白體的組成

原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小亞基大亞基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質(zhì)rpS21種rpL36種rpS33種rpL49種2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1102022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry111核糖體上的功能部位單個(gè)核糖體上有6個(gè)活性部位，在蛋白質(zhì)合成中各有專一的識別作用。三個(gè)主要部位：A部位、P部位、E部位。1.A部位：氨基酸部位、接受位，在大亞基上，是結(jié)合氨?；?tRNA的部位。2.P部位：肽基部位，肽?；Y(jié)合部位，在小亞基上。3.E部位：出口位，是將已經(jīng)完成翻譯任務(wù)的tRNA從核糖體上釋放的部位。4.轉(zhuǎn)肽酶部位(肽合成酶)，簡稱T因子：位于大亞基上，催化氨基酸間形成肽鍵，使肽鏈延長。5.轉(zhuǎn)位酶，簡稱G因子，對GTP具有活性，催化肽鍵從A部位→P部位。6.mRNA結(jié)合部位，在小亞基上。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry112核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry113大腸桿菌核糖體的結(jié)構(gòu)模型

大腸桿菌70S核糖體為一橢圓形球體，30S亞基比較扁平，分成頭部與基部兩部分，基部一側(cè)伸出一個(gè)平臺，平臺與頭部間有一個(gè)裂口。50S亞基象一個(gè)半球，平面?zhèn)壬斐?個(gè)突起。當(dāng)30S亞基與50S亞基結(jié)合成70S核糖體時(shí)，兩個(gè)亞基接合面上留有相當(dāng)大的空隙，蛋白質(zhì)的合成可能就在這個(gè)空隙中進(jìn)行。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry114原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry115二、tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)活化的氨基酸至mRNA模板上tRNA作用：tRNA的反密碼子環(huán)與mRNA的密碼配對tRNA的3--端CCA--OH是氨基酸的結(jié)合位點(diǎn)tRNA起結(jié)合體（adaptor適配器）作用，氨基酸運(yùn)載體tRNA分子上與蛋白質(zhì)生物合成有關(guān)的位點(diǎn)至少有4個(gè)：①3’--CCA-OH，是AA接受位點(diǎn)；②識別氨酰-tRNA合成酶的位點(diǎn)；③核糖體識別位點(diǎn)，使延長中的肽鏈附著于核糖體上；④反密碼子位點(diǎn)2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1162022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry117mRNA是翻譯的直接模板

原核生物與真核生物mRNA的區(qū)別原核生物多順反子（真核）單順反子（真核）5′端帽子結(jié)構(gòu)3′端polyA尾巴

三聯(lián)體密碼----mRNA上每三個(gè)相鄰的堿基構(gòu)成一個(gè)遺傳密碼，決定一種氨基酸.

蛋白質(zhì)生物合成的本質(zhì)是把mRNA分子中四種核苷酸上所攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛啥N氨基酸組成的多肽的過程。

2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1182022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry119三、氨基酸的活化（氨酰-tRNA的合成）氨酰-tRNA合成酶的特點(diǎn)：（1）高度特異性，雙向識別功能，既能識別氨基酸，又能識別tRNA

；（2）只作用于L-氨基酸。這種嚴(yán)格的專一性大大減少多肽合成中的差錯(cuò)。注意：每個(gè)氨基酸的活化反應(yīng)，凈消耗2個(gè)高能鍵。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry120四、蛋白質(zhì)生物合成的過程蛋白質(zhì)生物合成可分為三個(gè)階段：1、多肽鏈合成的起始、2、肽鏈的延長、3、肽鏈的終止和釋放。多肽鏈的折疊和翻譯后的加工修飾。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry121大腸桿菌蛋白質(zhì)合成五個(gè)主要階段所需成分2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry122蛋白質(zhì)因子蛋白質(zhì)因子起始因子IF，真核細(xì)胞蛋白質(zhì)生物合成的起始因子至少達(dá)十多種，因此起始過程更為復(fù)雜些。延伸因子EF釋放因子RF2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1232022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1242022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry125蛋白質(zhì)合成過程（一）肽鏈延伸的方向及速度應(yīng)用放射性同位素示蹤技術(shù)證明多肽鏈的合成是從N-端向C端進(jìn)行的。肽鏈延長速度：大腸桿菌一個(gè)核糖體每秒鐘可延長20個(gè)氨基酸。兔網(wǎng)織細(xì)胞37℃3min可合成一個(gè)由46個(gè)氨基酸組成的血紅蛋白α-鏈。mRNA上翻譯的方向mRNA上信息的閱讀是從mRNA的5’末端向3’末端進(jìn)行的。在細(xì)胞內(nèi)常見轉(zhuǎn)錄與翻譯同時(shí)進(jìn)行。2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry126原核生物中的甲酰Met

fMet-tRNAiMet2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry127（二）肽鏈合成的起始蛋氨酰-tRNA與mRNA結(jié)合到核糖體形成起始復(fù)合物(1)起始復(fù)合物的生成S--D序列----mRNA起始密碼前的一段富含嘌呤核苷酸的序列.(9-12bp)5′-AGGAPuPuUUUPuPuAUG-3′（2）起始因子IF和eIF2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry128(3)真核生物翻譯起始的特點(diǎn)eIF1~11

蛋氨酰-tRNAimet

mRNA的5′端有帽子結(jié)構(gòu)，3′端有polyA

核糖體為８０Ｓ先結(jié)合上蛋氨酰-tRNAimet

，再結(jié)合mRNA2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1292022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry130（4）tRNA對密碼子的識別——反密碼子的作用氨基酸臂tRNA憑借自身的反密碼子與mRNA分子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。三葉草型二級結(jié)構(gòu)折疊成倒寫L-型三維結(jié)構(gòu)2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1312022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry132（三）肽鏈的延長

延長因子(EF)2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1332022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry134核糖體循環(huán):

進(jìn)位，成肽，移位（1）進(jìn)位氨基酰－tRNA進(jìn)入A位,需要EF-T協(xié)助（-GTP）2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry135（2）成肽

轉(zhuǎn)肽酶（3）移位

移位酶（消耗1分子GTP）mRNA向前移動(dòng)一個(gè)密碼子的位置耗能2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry136（四）肽鏈合成的終止終止密碼的辨認(rèn)，肽鏈從肽鏈-tRNA上水解出，mRNA從核糖體中分離，大小亞基拆開。都需要RF(1,2,3)和RR參與終止，RF的作用是辨認(rèn)終止密碼促進(jìn)肽鏈C端與tRNA3-OH酯鍵的水解。RR的作用把mRNA從核蛋白體上游離出來2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry137原核生物終止因子（

RF

）

RF-1識別UAA及UAG

RF-2識別UAA及UGA

RF-3能促進(jìn)RF-1和RF-2對核糖體的結(jié)合。是酯酶的激活物2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry1382022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry139小結(jié)：真核生物翻譯的特點(diǎn)遺傳密碼轉(zhuǎn)錄與翻譯mRNA原核生物相同偶聯(lián)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5’端：帽子3’端：尾巴單順反子2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry140續(xù)表核糖體起始tRNA合成過程線粒體原核生物簡單fmet-tRNAfmet需ATP、GTPIF1、IF2、IF3EF-TU、EF-TS、EFGRF1、RF2、RF3

真核生物大而復(fù)雜

Met-tRNAimet需ATP起始因子多延伸因子少（EFT1、EFT2）一種釋放因子RF獨(dú)立的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry141

①氨基酸與tRNA的特異性結(jié)合依靠氨酰tRNA合成酶的特異識別作用。②密碼子與反密碼子特異結(jié)合，依靠互補(bǔ)堿基配對結(jié)合實(shí)現(xiàn)，也有賴于核糖體的構(gòu)象正常而實(shí)現(xiàn)正常的裝配功能。（五）多肽鏈合成的校正機(jī)制保證準(zhǔn)確翻譯的關(guān)鍵是什么？2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry142（六）蛋白質(zhì)的合成是一個(gè)高耗能過程AA活化2個(gè)高能磷酸鍵（ATP）肽鏈起始1個(gè)（70S復(fù)合物形成，GTP）進(jìn)位1個(gè)（GTP）移位1個(gè)（GTP）終止1個(gè)GTP→GDP第一個(gè)氨基酸加入需消耗3個(gè)（活化2+起始1）以后每加入一個(gè)AA（形成一個(gè)肽鍵）需要消耗4個(gè)（活化2+進(jìn)位1個(gè)+移位1個(gè)）。終止 GTP→GDP 消耗1個(gè)例：合成200個(gè)AA殘基的多肽：3+1+199×4=800個(gè)ATP2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry143（七）聚合核糖體核糖體是肽鏈合成的場所

多聚核糖體在一條mRNA鏈上，多個(gè)核糖體呈串珠狀排列（間隔80個(gè)核苷酸），多個(gè)核糖體同時(shí)在一條mRNA上進(jìn)行翻譯，大大加速蛋白質(zhì)合成的速度，提高了mRNA的利用率2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry144蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶點(diǎn)。它們就是通過阻斷真核、原核生物蛋白質(zhì)翻譯體系某組分功能，干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過程而起作用的?？舍槍Φ鞍踪|(zhì)生物合成必需的關(guān)鍵組分作為研究新抗菌藥物的作用靶點(diǎn)。同時(shí)盡量利用真核、原核生物蛋白質(zhì)合成體系的差異，以設(shè)計(jì)、篩選僅對病原微生物特效而不損害人體的藥物。（八）蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制2022/12/12ZhangJG-Biochemistry2022/12/16ZhangJG-Biochemistry145抗生素(antibiotics)是微生物產(chǎn)生的能夠殺滅或抑制細(xì)菌的一類藥物。抗代謝藥物指能干擾生物代謝過程，從而抑制細(xì)胞過度生長的藥物，如：6-MP（6-巰基嘌呤，可取代正常堿基，干擾DNA的復(fù)制。能抑制嘌呤的合成和向核酸轉(zhuǎn)化，使核糖核酸的形成受到障礙，腫瘤細(xì)胞受到抑制。用于急性粒細(xì)胞性和淋巴細(xì)胞性白血