蛋白質(zhì)生物合成課件

第十二章蛋白質(zhì)生物合成第十二章蛋白質(zhì)生物合成1體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的過程稱為蛋白質(zhì)生物合成。將mRNA分子中核苷酸（或堿基）的順序轉(zhuǎn)變蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的順序的過程稱為翻譯。相當(dāng)于，把核酸中的A、G、C、U/T4種堿基組成的遺傳信息，破譯為蛋白質(zhì)分子中的20種氨基酸排列順序。翻譯的過程有三個階段：起始，延長，終止。體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的過程稱為蛋白質(zhì)生物合成。2第一節(jié)

三種RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用一、mRNA的模板作用mRNA是蛋白質(zhì)多肽鏈合成的直接模板。mRNA將DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)，是基因表達(dá)時的中介，所以又稱信使RNA。每一種mRNA至少能指導(dǎo)合成一條多肽鏈。第一節(jié)

三種RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用一、mRNA的模3遺傳密碼（又稱密碼子，簡稱密碼）：mRNA分子中含有AGCU四種不同的堿基所代表的核苷酸。從5'→3'方向每3個相鄰的核苷酸組成一個三聯(lián)密碼即遺傳密碼。可組成64種不同的密碼。包含：20種氨基酸，起始密碼，終止密碼。遺傳密碼（又稱密碼子，簡稱密碼）：mRNA分子中含有AGCU4背景環(huán)境分析背景環(huán)境分析5

蛋白質(zhì)生物合成體系基本原料：20種編碼氨基酸模板：mRNA適配器：tRNA裝配機(jī)：核蛋白體主要酶和蛋白質(zhì)因子：氨基酰-tRNA合成酶、轉(zhuǎn)肽酶、起始因子、延長因子、釋放因子等能源物質(zhì)：ATP、GTP無機(jī)離子：Mg2+、K+背景環(huán)境分析蛋白質(zhì)生物合成體系背景環(huán)境分析6第十二章蛋白質(zhì)生物合成課件7第十二章蛋白質(zhì)生物合成課件8mRNA的基本結(jié)構(gòu)StartofgeneticmessageCapEndTail5’-端非翻譯區(qū)533’-端非翻譯區(qū)開放閱讀框架從mRNA5-端起始密碼子AUG到3-端終止密碼子之間的核苷酸序列，稱為開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。背景環(huán)境分析mRNA的基本結(jié)構(gòu)Startofgeneticmess9原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP53蛋白質(zhì)PPPmG-53蛋白質(zhì)AAA…背景環(huán)境分析原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核蛋白體結(jié)合位10遺傳密碼的特點(diǎn)：1．連續(xù)性編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼子及密碼子的各堿基之間既無間隔也無交叉。5’…….AUG

GCA

GUA

CAU……UAA3’AlaValHisMet終止密碼背景環(huán)境分析遺傳密碼的特點(diǎn)：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11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。纈脯蘇天冬纈丙酪甘纈丙絲精背景環(huán)境分析基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致122.方向性翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5’→3’，即讀碼從mRNA的起始密碼子AUG開始，按5’→3’的方向逐一閱讀，直至終止密碼子。NC肽鏈延伸方向5′3′讀碼方向背景環(huán)境分析2.方向性翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5’→3’，即讀碼從m133．簡并性在遺傳密碼表中，共有64組密碼（43）。其中，3組作為翻譯的終止密碼（UAA、UAG和UGA）；AUG兼作翻譯的起始密碼（AUG是蛋氨酸的密碼），其余61組密碼（包括AUG作為亮氨酸的密碼）共同編碼20種α-氨基酸。因此，必然有一種氨基酸由多組密碼編碼的現(xiàn)象，稱為密碼的簡并性。實(shí)際上，除色氨酸與蛋氨酸（由一個密碼編碼）外，其余氨基酸均由兩個或兩個以上的密碼編碼（2～6個）。背景環(huán)境分析3．簡并性背景環(huán)境分析14各種氨基酸的密碼子數(shù)目背景環(huán)境分析各種氨基酸的密碼子數(shù)目背景環(huán)境分析154．通用性:

無論原核生物如病毒、細(xì)菌等和真核生物包括人類都共用一套遺傳密碼即三聯(lián)體密碼。只是不同生物對密碼子具有偏愛性。背景環(huán)境分析4．通用性:背景環(huán)境分析16（二）tRNA是搬運(yùn)氨基酸的工具

1.tRNA的結(jié)構(gòu)

背景環(huán)境分析（二）tRNA是搬運(yùn)氨基酸的工具

1.tRNA的結(jié)構(gòu)17tRNA分子中與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的位點(diǎn)：1）氨基酸結(jié)合位點(diǎn)；2）氨酰-tRNA合成酶識別位點(diǎn)；3）核糖體識別位點(diǎn)；4）反密碼位點(diǎn)：反密碼與密碼結(jié)合時方向相反。即反密碼的第1、2、3位堿基分別與密碼的第3、2、1位堿基配對。背景環(huán)境分析tRNA分子中與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的位點(diǎn)：背景環(huán)境分析18第十二章蛋白質(zhì)生物合成課件19

反密碼與密碼配對時，反密碼的第2、3位堿基分別與密碼的第2、1位堿基配對時嚴(yán)格遵循堿基配對規(guī)則（即A與U、G與C配對），而反密碼的第1位堿基與密碼的第3位堿基配對時不嚴(yán)格遵循堿基配對規(guī)則，后者成為擺動配對或不穩(wěn)定配對（wobblebasepair）。反密碼與密碼配對時，反密碼的第2、3位堿基分別與密碼20擺動配對情況通過擺動配對，使得攜帶有同種氨基酸的不同tRNA分子可分別結(jié)合在幾種同義密碼上。如反密碼為IGC的丙氨酰-tRNA，可分別結(jié)合到同義密碼GCU、GCC、GCA上（GCU、GCC、GCA均為編碼丙氨酸的密碼）。擺動配對的存在對于保持生物物種的穩(wěn)定具有重要意義。擺動配對情況21tRNA是氨基酸與遺傳密碼間的適配器tRNA是氨基酸與遺傳密碼間的適配器222.氨酰-tRNA

各種氨基酸和對應(yīng)的tRNA結(jié)合后形成的氨基酰-tRNA表示為：

氨基酸的三字母縮寫-tRNA氨基酸的三字母縮寫

例如：丙氨酰-tRNA：Ala-tRNAAla精氨酰-tRNA：Arg-tRNAArg甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAMet起始者甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAiMet延長甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAeMet2.氨酰-tRNA23

在生物體內(nèi)，一種tRNA只能與一種氨基酸結(jié)合（即一種tRNA只能搬運(yùn)一種氨基酸），而一種氨基酸可與一種以上的tRNA分子結(jié)合，所以，tRNA的種類(80種以上）比氨基酸（20種）多。在生物體內(nèi)，一種tRNA只能與一種氨基酸結(jié)合（即24(三)核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場所核糖體是肽鏈合成的“裝配機(jī)”。胞質(zhì)中核糖體種類：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)核糖體由大、小亞基組成，其組成成份包括rRNA和蛋白質(zhì)。(三)核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場所25

不同細(xì)胞核蛋白體的組成不同細(xì)胞核蛋白體的組成26

在核糖體上，與蛋白質(zhì)生物合成有關(guān)的主要結(jié)構(gòu)有：1．有容納mRNA的部位；2．有結(jié)合氨酰-tRNA的部位，稱為氨酰基部位，簡稱A位;有結(jié)合肽酰-tRNA的部位，稱為肽酰基部位，簡稱P位；3.有結(jié)合蛋白質(zhì)因子的部位；4．有轉(zhuǎn)肽基酶（transpeptidase）存在，可催化肽鍵的形成；5.具有延長因子依賴的GTP酶活性。

A位和P位呈緊密相鄰，每個部位的寬度正好相當(dāng)于mRNA上一個遺傳密碼的寬度。在核糖體上，與蛋白質(zhì)生物合成有關(guān)的主要結(jié)構(gòu)有：27第十二章蛋白質(zhì)生物合成課件28第十二章蛋白質(zhì)生物合成課件29mRNA與核糖體的結(jié)合原核生物核糖體的小亞基的rRNA（16S）的3′末端有一富含嘧啶的區(qū)段，可與mRNA分子的起始部位的一段富含嘌呤的區(qū)段互補(bǔ)結(jié)合，使mRNA結(jié)合至核糖體上。mRNA分子中的這段富含嘌呤的區(qū)段稱為S-D序列(通常為GGAGGU)。S-D序列位于mRNA的5′端緊接起始信號的上游。mRNA與核糖體的結(jié)合30原核生物mRNA的S-D序列及其與16SrRNA的結(jié)合原核生物mRNA的S-D序列及其與16SrRNA的結(jié)合31三、蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)的生物合成過程包括：①氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)②活化氨基酸在核糖體上形成多肽鏈。后者是蛋白質(zhì)生物合成的中心環(huán)節(jié)，又稱核糖體循環(huán)。③翻譯后加工

三、蛋白質(zhì)生物合成過程32第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的基本過程氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)（準(zhǔn)備階段）肽鏈合成的起始肽鏈的延長肽鏈的終止翻譯后的加工修飾第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的基本過程氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)（準(zhǔn)備階段33

氨基酸與tRNA的結(jié)合需要氨酰tRNA合成酶催化，并需要消耗ATP。一、氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶

氨基酸的活化是指氨基酸與tRNA結(jié)合為氨基酰-tRNA的過程，稱為氨基酸的活化。在胞質(zhì)中進(jìn)行。氨基酸與tRNA的結(jié)合需要氨酰tRNA合成酶催化，并需要34氨基酸＋ATP-E氨基酰-AMP-E＋PPi

第一步反應(yīng)氨基酸＋ATP-E氨基酰-AMP-E35第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋tRNA氨基酰-tRNA＋AMP＋E第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋tRNA氨基酰-tRNA36

氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。絕對專一性：

1個A.A對應(yīng)1個氨基酰tRNA合成酶催化反應(yīng)：活化A.A-活化“-COOH”，消耗2個ATP，產(chǎn)物—氨酰tRNA酶的兩個位點(diǎn)：結(jié)合位點(diǎn)-結(jié)合正確的A.A，活化水解位點(diǎn)-保證A.A序列的正確性(校正活性)氨基酰-tRNA合成酶氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都37二、肽鏈起始階段

是指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物的過程?；具^程：1.核蛋白體大小亞基分離；2.mRNA在小亞基定位結(jié)合；3.起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；4.核蛋白體大亞基結(jié)合。二、肽鏈起始階段38指在mRNA模板的指導(dǎo)下，氨基酸依次進(jìn)入核蛋白體并聚合成多肽鏈的過程。1.進(jìn)位/注冊2.轉(zhuǎn)肽3.移位

三、肽鏈延長階段肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)循環(huán)式進(jìn)行，包括以下三步：每輪循環(huán)使多肽鏈增加一個氨基酸殘基。指在mRNA模板的指導(dǎo)下，氨基酸依次進(jìn)入核蛋白體并聚合成多肽391.進(jìn)位

又稱注冊，是指一個氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令進(jìn)入并結(jié)合到核蛋白體A位的過程。1.進(jìn)位又稱注冊，40

進(jìn)位需要延長因子EF-Tu與EF-Ts參與。

進(jìn)位需要延長因子EF-Tu與EF-Ts參與。412.轉(zhuǎn)肽

轉(zhuǎn)肽是在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，核蛋白體P位上起始氨基酰-tRNA的N-甲酰甲硫氨?；螂孽?tRNA的肽?；D(zhuǎn)移到A位并與A位上氨基酰-tRNA的α-氨基結(jié)合形成肽鍵的過程。2.轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽是在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，核蛋白體P位上423.移位

轉(zhuǎn)位是在轉(zhuǎn)位酶（延長因子EF-G）的催化下，核蛋白體向mRNA的3′-端移動一個密碼子的距離，使mRNA序列上的下一個密碼子進(jìn)入核蛋白體的A位、而占據(jù)A位的肽酰-tRNA移入P位的過程。移位需要延長因子EF-G參與。3.移位轉(zhuǎn)位是在轉(zhuǎn)位酶（延長因子EF-G）的43進(jìn)位移位成肽肽鏈合成延長(核蛋白體循環(huán))過程進(jìn)位移位成肽肽鏈合成延長(核蛋白體循環(huán))過程44四、肽鏈終止階段

指核蛋白體A位出現(xiàn)mRNA的終止密碼子后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體大、小亞基等分離的過程。終止階段需要釋放因子RF-1、RF-2和RF-3參與。四、肽鏈終止階段指核蛋白體A位出現(xiàn)mRNA的45RF-3可結(jié)合核蛋白體其他部位，有GTP酶活性，能介導(dǎo)RF-1、RF-2與核蛋白體的相互作用。

釋放因子的功能：識別終止密碼子RF-1特異識別UAA、UAG；RF-2特異識別UAA、UGA。誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ富钚源呋律逆溑c結(jié)合在P位的tRNA之間的酯鍵水解，使肽鏈從核蛋白體上釋放。RF-3可結(jié)合核蛋白體其他部位，有GTP酶活性，能介導(dǎo)RF-46原核肽鏈合成終止過程

原核肽鏈合成終止過程47五、肽鏈合成后的加工修飾階段新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性，必須經(jīng)過復(fù)雜的加工過程才能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑烊粯?gòu)象的功能蛋白質(zhì)，這一加工過程稱為翻譯后修飾。翻譯后修飾使得蛋白質(zhì)組成更加多樣化，從而使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)更大的復(fù)雜性。五、肽鏈合成后的加工修飾階段48幾種加工修飾方法1、水解修飾的作用2、個別氨基酸殘基的共價修飾作用3、二硫鍵的形成4、亞基間的聚合和連接輔基蛋白質(zhì)生物合成具有重要的意義幾種加工修飾方法1、水解修飾的作用蛋白質(zhì)生物合成具有重要的意49第三節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的臨床應(yīng)用一、分子病

是由于DNA分子上基因的遺傳信息缺陷，引起mRNA分子異常和合成蛋白質(zhì)異常，是蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所致的疾病的總稱。例如：鐮刀形紅細(xì)胞性貧血（人類發(fā)現(xiàn)的第一個）

分子病是一種遺傳病第三節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的臨床應(yīng)用一、分子病50二、干擾素抗病毒感染干擾素(IFN)是真核細(xì)胞被病毒感染后分泌的一類具有抗病毒作用的蛋白質(zhì)，可抑制病毒的繁殖。干擾素分為α-（白細(xì)胞）型、β-（成纖維細(xì)胞）型和γ-（淋巴細(xì)胞）型三大類，每類各有亞型，分別具有其特異作用。二、干擾素抗病毒感染干擾素(IFN)是真核細(xì)胞被病毒感染后分51干擾素抑制病毒的作用機(jī)制有兩方面：一是干擾素在某些病毒雙鏈RNA存在時，能誘導(dǎo)特異的蛋白激酶活化，該活化的蛋白激酶使eIF-2磷酸化而失活，從而抑制病毒蛋白質(zhì)合成；二是干擾素能與雙鏈RNA共同活化特殊的2ˊ-5ˊ寡聚腺苷酸（2ˊ-5ˊA）合成酶，催化ATP聚合，生成單核苷酸間以2ˊ-5ˊ磷酸二酯鍵連接的2ˊ-5ˊA，經(jīng)2ˊ-5ˊA活化核酸內(nèi)切酶RNaseL，后者可降解病毒mRNA，從而阻斷病毒蛋白質(zhì)合成。干擾素抑制病毒的作用機(jī)制有兩方面：一是干擾素在某些病毒雙鏈R52干擾素的作用機(jī)制:干擾素誘導(dǎo)的蛋白激酶dsRNA1.干擾素誘導(dǎo)eIF2磷酸化而失活A(yù)TPeIF2ADPeIF2-P（失活）Pi磷酸酶干擾素的作用機(jī)制:干擾素誘導(dǎo)的蛋白激酶dsRNA1.干擾素532.干擾素誘導(dǎo)病毒RNA降解dsRNA干擾素AAPAPPPP252552-5AAPPPATP2-5A合成酶降解mRNARNaseLRNaseL活化2.干擾素誘導(dǎo)病毒RNA降解dsRNA干擾素AAPAPP54

抗生素抗生素是一類由某些真菌、細(xì)菌等微生物產(chǎn)生的藥物，有抑制其他微生物生長或殺死其他微生物的能力，對宿主無毒性的抗生素可用于預(yù)防和治療人、動物和植物的感染性疾病?？股乜股厥且活愑赡承┱婢⒓?xì)菌等微生物產(chǎn)生的藥物55三、蛋白質(zhì)生物合成的阻斷劑許多抗生素可影響DNA的復(fù)制，轉(zhuǎn)錄及翻譯過程，從而通過抑制細(xì)菌或腫瘤蛋白質(zhì)的合成，發(fā)揮抗菌抗腫瘤的作用。1、復(fù)制過程的阻斷劑例：放線菌素、絲裂霉素2、轉(zhuǎn)錄過程阻斷劑例：利福霉素、利福平3、翻譯過程阻斷劑例：鏈霉素、卡那霉素三、蛋白質(zhì)生物合成的阻斷劑許多抗生素可影響DNA的復(fù)制，轉(zhuǎn)錄56常用抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理與應(yīng)用常用抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理與應(yīng)用57四、基因工程技術(shù)（一）基因工程的概念

基因工程又稱基因拼接技術(shù)，是在體外用人工方法將不同來源的基因與基因載體重組，導(dǎo)入適當(dāng)?shù)乃拗骷?xì)胞（細(xì)菌或其他物質(zhì)細(xì)胞）內(nèi)進(jìn)行復(fù)制，隨著細(xì)胞增殖，DNA重組體得到擴(kuò)增，再通過基因表達(dá)得到大量產(chǎn)物的技術(shù)成為基因工程，也成重組DNA技術(shù)。四、基因工程技術(shù)（一）基因工程的概念58（二）基因工程常用的載體載體：一種運(yùn)載工具1、質(zhì)粒2、噬菌體3、病毒（二）基因工程常用的載體載體：一種運(yùn)載工具59（三）基因工程常用的工具酶1、限制性內(nèi)切酶2、DNA連接酶3、DNA聚合酶4、其他酶類（三）基因工程常用的工具酶1、限制性內(nèi)切酶60（四）基因工程的主要步驟1、目的基因的獲取2、基因載體的選擇與制備3、目的基因與載體的拼接和重組4、重組DNA分子導(dǎo)入宿主細(xì)胞5、重組DNA分子的篩選與鑒定6、目的基因的表達(dá)（四）基因工程的主要步驟1、目的基因的獲取61（五）基因工程的應(yīng)用1、基因工程藥物2、基因診斷3、基因治療4、遺傳病的預(yù)防（五）基因工程的應(yīng)用1、基因工程藥物62作業(yè)1、遺傳密碼的幾個重要特點(diǎn)2、加工修飾常見的幾種方式作業(yè)1、遺傳密碼的幾個重要特點(diǎn)63第十二章蛋白質(zhì)生物合成第十二章蛋白質(zhì)生物合成64體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的過程稱為蛋白質(zhì)生物合成。將mRNA分子中核苷酸（或堿基）的順序轉(zhuǎn)變蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的順序的過程稱為翻譯。相當(dāng)于，把核酸中的A、G、C、U/T4種堿基組成的遺傳信息，破譯為蛋白質(zhì)分子中的20種氨基酸排列順序。翻譯的過程有三個階段：起始，延長，終止。體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的過程稱為蛋白質(zhì)生物合成。65第一節(jié)

三種RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用一、mRNA的模板作用mRNA是蛋白質(zhì)多肽鏈合成的直接模板。mRNA將DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)，是基因表達(dá)時的中介，所以又稱信使RNA。每一種mRNA至少能指導(dǎo)合成一條多肽鏈。第一節(jié)

三種RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用一、mRNA的模66遺傳密碼（又稱密碼子，簡稱密碼）：mRNA分子中含有AGCU四種不同的堿基所代表的核苷酸。從5'→3'方向每3個相鄰的核苷酸組成一個三聯(lián)密碼即遺傳密碼。可組成64種不同的密碼。包含：20種氨基酸，起始密碼，終止密碼。遺傳密碼（又稱密碼子，簡稱密碼）：mRNA分子中含有AGCU67背景環(huán)境分析背景環(huán)境分析68

蛋白質(zhì)生物合成體系基本原料：20種編碼氨基酸模板：mRNA適配器：tRNA裝配機(jī)：核蛋白體主要酶和蛋白質(zhì)因子：氨基酰-tRNA合成酶、轉(zhuǎn)肽酶、起始因子、延長因子、釋放因子等能源物質(zhì)：ATP、GTP無機(jī)離子：Mg2+、K+背景環(huán)境分析蛋白質(zhì)生物合成體系背景環(huán)境分析69第十二章蛋白質(zhì)生物合成課件70第十二章蛋白質(zhì)生物合成課件71mRNA的基本結(jié)構(gòu)StartofgeneticmessageCapEndTail5’-端非翻譯區(qū)533’-端非翻譯區(qū)開放閱讀框架從mRNA5-端起始密碼子AUG到3-端終止密碼子之間的核苷酸序列，稱為開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。背景環(huán)境分析mRNA的基本結(jié)構(gòu)Startofgeneticmess72原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP53蛋白質(zhì)PPPmG-53蛋白質(zhì)AAA…背景環(huán)境分析原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核蛋白體結(jié)合位73遺傳密碼的特點(diǎn)：1．連續(xù)性編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼子及密碼子的各堿基之間既無間隔也無交叉。5’…….AUG

GCA

GUA

CAU……UAA3’AlaValHisMet終止密碼背景環(huán)境分析遺傳密碼的特點(diǎn)：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74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。纈脯蘇天冬纈丙酪甘纈丙絲精背景環(huán)境分析基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致752.方向性翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5’→3’，即讀碼從mRNA的起始密碼子AUG開始，按5’→3’的方向逐一閱讀，直至終止密碼子。NC肽鏈延伸方向5′3′讀碼方向背景環(huán)境分析2.方向性翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5’→3’，即讀碼從m763．簡并性在遺傳密碼表中，共有64組密碼（43）。其中，3組作為翻譯的終止密碼（UAA、UAG和UGA）；AUG兼作翻譯的起始密碼（AUG是蛋氨酸的密碼），其余61組密碼（包括AUG作為亮氨酸的密碼）共同編碼20種α-氨基酸。因此，必然有一種氨基酸由多組密碼編碼的現(xiàn)象，稱為密碼的簡并性。實(shí)際上，除色氨酸與蛋氨酸（由一個密碼編碼）外，其余氨基酸均由兩個或兩個以上的密碼編碼（2～6個）。背景環(huán)境分析3．簡并性背景環(huán)境分析77各種氨基酸的密碼子數(shù)目背景環(huán)境分析各種氨基酸的密碼子數(shù)目背景環(huán)境分析784．通用性:

無論原核生物如病毒、細(xì)菌等和真核生物包括人類都共用一套遺傳密碼即三聯(lián)體密碼。只是不同生物對密碼子具有偏愛性。背景環(huán)境分析4．通用性:背景環(huán)境分析79（二）tRNA是搬運(yùn)氨基酸的工具

1.tRNA的結(jié)構(gòu)

背景環(huán)境分析（二）tRNA是搬運(yùn)氨基酸的工具

1.tRNA的結(jié)構(gòu)80tRNA分子中與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的位點(diǎn)：1）氨基酸結(jié)合位點(diǎn)；2）氨酰-tRNA合成酶識別位點(diǎn)；3）核糖體識別位點(diǎn)；4）反密碼位點(diǎn)：反密碼與密碼結(jié)合時方向相反。即反密碼的第1、2、3位堿基分別與密碼的第3、2、1位堿基配對。背景環(huán)境分析tRNA分子中與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的位點(diǎn)：背景環(huán)境分析81第十二章蛋白質(zhì)生物合成課件82

反密碼與密碼配對時，反密碼的第2、3位堿基分別與密碼的第2、1位堿基配對時嚴(yán)格遵循堿基配對規(guī)則（即A與U、G與C配對），而反密碼的第1位堿基與密碼的第3位堿基配對時不嚴(yán)格遵循堿基配對規(guī)則，后者成為擺動配對或不穩(wěn)定配對（wobblebasepair）。反密碼與密碼配對時，反密碼的第2、3位堿基分別與密碼83擺動配對情況通過擺動配對，使得攜帶有同種氨基酸的不同tRNA分子可分別結(jié)合在幾種同義密碼上。如反密碼為IGC的丙氨酰-tRNA，可分別結(jié)合到同義密碼GCU、GCC、GCA上（GCU、GCC、GCA均為編碼丙氨酸的密碼）。擺動配對的存在對于保持生物物種的穩(wěn)定具有重要意義。擺動配對情況84tRNA是氨基酸與遺傳密碼間的適配器tRNA是氨基酸與遺傳密碼間的適配器852.氨酰-tRNA

各種氨基酸和對應(yīng)的tRNA結(jié)合后形成的氨基酰-tRNA表示為：

氨基酸的三字母縮寫-tRNA氨基酸的三字母縮寫

例如：丙氨酰-tRNA：Ala-tRNAAla精氨酰-tRNA：Arg-tRNAArg甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAMet起始者甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAiMet延長甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAeMet2.氨酰-tRNA86

在生物體內(nèi)，一種tRNA只能與一種氨基酸結(jié)合（即一種tRNA只能搬運(yùn)一種氨基酸），而一種氨基酸可與一種以上的tRNA分子結(jié)合，所以，tRNA的種類(80種以上）比氨基酸（20種）多。在生物體內(nèi)，一種tRNA只能與一種氨基酸結(jié)合（即87(三)核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場所核糖體是肽鏈合成的“裝配機(jī)”。胞質(zhì)中核糖體種類：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)核糖體由大、小亞基組成，其組成成份包括rRNA和蛋白質(zhì)。(三)核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場所88

不同細(xì)胞核蛋白體的組成不同細(xì)胞核蛋白體的組成89

在核糖體上，與蛋白質(zhì)生物合成有關(guān)的主要結(jié)構(gòu)有：1．有容納mRNA的部位；2．有結(jié)合氨酰-tRNA的部位，稱為氨?；课?，簡稱A位;有結(jié)合肽酰-tRNA的部位，稱為肽?；课?，簡稱P位；3.有結(jié)合蛋白質(zhì)因子的部位；4．有轉(zhuǎn)肽基酶（transpeptidase）存在，可催化肽鍵的形成；5.具有延長因子依賴的GTP酶活性。

A位和P位呈緊密相鄰，每個部位的寬度正好相當(dāng)于mRNA上一個遺傳密碼的寬度。在核糖體上，與蛋白質(zhì)生物合成有關(guān)的主要結(jié)構(gòu)有：90第十二章蛋白質(zhì)生物合成課件91第十二章蛋白質(zhì)生物合成課件92mRNA與核糖體的結(jié)合原核生物核糖體的小亞基的rRNA（16S）的3′末端有一富含嘧啶的區(qū)段，可與mRNA分子的起始部位的一段富含嘌呤的區(qū)段互補(bǔ)結(jié)合，使mRNA結(jié)合至核糖體上。mRNA分子中的這段富含嘌呤的區(qū)段稱為S-D序列(通常為GGAGGU)。S-D序列位于mRNA的5′端緊接起始信號的上游。mRNA與核糖體的結(jié)合93原核生物mRNA的S-D序列及其與16SrRNA的結(jié)合原核生物mRNA的S-D序列及其與16SrRNA的結(jié)合94三、蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)的生物合成過程包括：①氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)②活化氨基酸在核糖體上形成多肽鏈。后者是蛋白質(zhì)生物合成的中心環(huán)節(jié)，又稱核糖體循環(huán)。③翻譯后加工

三、蛋白質(zhì)生物合成過程95第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的基本過程氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)（準(zhǔn)備階段）肽鏈合成的起始肽鏈的延長肽鏈的終止翻譯后的加工修飾第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的基本過程氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)（準(zhǔn)備階段96

氨基酸與tRNA的結(jié)合需要氨酰tRNA合成酶催化，并需要消耗ATP。一、氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶

氨基酸的活化是指氨基酸與tRNA結(jié)合為氨基酰-tRNA的過程，稱為氨基酸的活化。在胞質(zhì)中進(jìn)行。氨基酸與tRNA的結(jié)合需要氨酰tRNA合成酶催化，并需要97氨基酸＋ATP-E氨基酰-AMP-E＋PPi

第一步反應(yīng)氨基酸＋ATP-E氨基酰-AMP-E98第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋tRNA氨基酰-tRNA＋AMP＋E第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋tRNA氨基酰-tRNA99

氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。絕對專一性：

1個A.A對應(yīng)1個氨基酰tRNA合成酶催化反應(yīng)：活化A.A-活化“-COOH”，消耗2個ATP，產(chǎn)物—氨酰tRNA酶的兩個位點(diǎn)：結(jié)合位點(diǎn)-結(jié)合正確的A.A，活化水解位點(diǎn)-保證A.A序列的正確性(校正活性)氨基酰-tRNA合成酶氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都100二、肽鏈起始階段

是指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物的過程。基本過程：1.核蛋白體大小亞基分離；2.mRNA在小亞基定位結(jié)合；3.起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；4.核蛋白體大亞基結(jié)合。二、肽鏈起始階段101指在mRNA模板的指導(dǎo)下，氨基酸依次進(jìn)入核蛋白體并聚合成多肽鏈的過程。1.進(jìn)位/注冊2.轉(zhuǎn)肽3.移位

三、肽鏈延長階段肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)循環(huán)式進(jìn)行，包括以下三步：每輪循環(huán)使多肽鏈增加一個氨基酸殘基。指在mRNA模板的指導(dǎo)下，氨基酸依次進(jìn)入核蛋白體并聚合成多肽1021.進(jìn)位

又稱注冊，是指一個氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令進(jìn)入并結(jié)合到核蛋白體A位的過程。1.進(jìn)位又稱注冊，103

進(jìn)位需要延長因子EF-Tu與EF-Ts參與。

進(jìn)位需要延長因子EF-Tu與EF-Ts參與。1042.轉(zhuǎn)肽

轉(zhuǎn)肽是在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，核蛋白體P位上起始氨基酰-tRNA的N-甲酰甲硫氨?；螂孽?tRNA的肽酰基轉(zhuǎn)移到A位并與A位上氨基酰-tRNA的α-氨基結(jié)合形成肽鍵的過程。2.轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽是在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，核蛋白體P位上1053.移位

轉(zhuǎn)位是在轉(zhuǎn)位酶（延長因子EF-G）的催化下，核蛋白體向mRNA的3′-端移動一個密碼子的距離，使mRNA序列上的下一個密碼子進(jìn)入核蛋白體的A位、而占據(jù)A位的肽酰-tRNA移入P位的過程。移位需要延長因子EF-G參與。3.移位轉(zhuǎn)位是在轉(zhuǎn)位酶（延長因子EF-G）的106進(jìn)位移位成肽肽鏈合成延長(核蛋白體循環(huán))過程進(jìn)位移位成肽肽鏈合成延長(核蛋白體循環(huán))過程107四、肽鏈終止階段

指核蛋白體A位出現(xiàn)mRNA的終止密碼子后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體大、小亞基等分離的過程。終止階段需要釋放因子RF-1、RF-2和RF-3參與。四、肽鏈終止階段指核蛋白體A位出現(xiàn)mRNA的108RF-3可結(jié)合核蛋白體其他部位，有GTP酶活性，能介導(dǎo)RF-1、RF-2與核蛋白體的相互作用。

釋放因子的功能：識別終止密碼子RF-1特異識別UAA、UAG；RF-2特異識別UAA、UGA。誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ富钚源呋律逆溑c結(jié)合在P位的tRNA之間的酯鍵水解，使肽鏈從核蛋白體上釋放。RF-3可結(jié)合核蛋白體其他部位，有GTP酶活性，能介導(dǎo)RF-109原核肽鏈合成終止過程

原核肽鏈合成終止過程110五、肽鏈合成后的加工修飾階段新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性，必須經(jīng)過復(fù)雜的加工過程才能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑烊粯?gòu)象的功能蛋白質(zhì)，這一加工過程稱為翻譯后修飾。翻譯后修飾使得蛋白質(zhì)組成更加多樣化，從而使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)更大的復(fù)雜性。五、肽鏈合成后的加工修飾階段111幾種加工修飾方法1、水解修飾的作用2、個別氨基酸殘基的共價修飾作用3、二硫鍵的形成4、亞基間的聚合和連接輔基蛋白質(zhì)生物合成具有重要的意義幾種加工修飾方法1、水解修飾的作用蛋白質(zhì)生物合成具有重要的意112第三節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的臨床應(yīng)用一、分子病

是由于DNA分子上基因的遺傳信息缺陷，引起mRNA分子異常和合成蛋白質(zhì)異常，是蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所致的疾病的總稱。例如：鐮刀形紅細(xì)胞性貧血（人類發(fā)現(xiàn)的第一個）

分子病是一種遺傳病第三節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的臨床應(yīng)用一、分子病113二、干擾素抗病毒感染干擾素(IFN)是真核細(xì)胞被病