第十七章蛋白質(zhì)生物合成

關(guān)亞群2013年12月蛋白質(zhì)的生物合成教學要求掌握蛋白質(zhì)生物合成的概念，mRNA，tRNA及核糖體在蛋白質(zhì)生物合成中的作用，密碼子及其特點。熟悉原核生物蛋白質(zhì)生物合成的基本過程，真核生物翻譯起始的特點及分子病。了解肽鏈合成后一級和高級結(jié)構(gòu)的修飾及靶向運輸，蛋白質(zhì)生物合成與醫(yī)學的關(guān)系生物化學教研室第一節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成體系生物化學教研室mRNA氨基酸（需tRNA的轉(zhuǎn)運）？蛋白質(zhì)（肽鏈）密碼子-反密碼子核糖體（由rRNA和蛋白質(zhì)組成）模板原料酶產(chǎn)物配對合成場所一、mRNA是蛋白質(zhì)合成的信息模板生物化學教研室

mRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板，它借助密碼子將遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)，通過蛋白質(zhì)將遺傳信息表達出來。密碼子（codon）：mRNA分子從5′-末端的AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上一個氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼或密碼子。5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′一、mRNA是蛋白質(zhì)合成的信息模板生物化學教研室由A、G、C、U四類核苷酸可組成64組三聯(lián)體密碼，編碼組成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸：1.有的氨基酸只有1個密碼子，有的氨基酸有2個或2個以上的密碼子2.其中AUG可編碼蛋氨酸，也可作為翻譯的起始信號，又稱起始密碼，有的密碼子不編碼氨基酸，如UAA、UAG、UGA，它們被稱為終止密碼（真正編碼氨基酸的密碼子只有61個）生物化學教研室（一）密碼子的特點生物化學教研室5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′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。生物化學教研室（一）密碼子的特點生物化學教研室密碼第一、二位堿基多相同，第三位差異2.簡并性(degeneracy)

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2、3、4個或多至6個三聯(lián)體為其編碼。（一）密碼子的特點生物化學教研室（一）密碼子的特點生物化學教研室3.通用性(universal)

蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。

密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同一祖先。

4.方向性（sideness）5′→3′（一）密碼子的特點生物化學教研室5.擺動性(wobble)

轉(zhuǎn)運氨基酸t(yī)RNA的反密碼需要通過堿基互補與mRNA上的遺傳密碼反向配對結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴格遵守常見的堿基配對規(guī)律稱為擺動配對。

5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′GCG（一）密碼子的特點生物化學教研室生物化學教研室二、tRNA的反密碼子與mRNA的

密碼子互補結(jié)合生物化學教研室三、核糖體

是肽鏈

“裝配廠”生物化學教研室三、核糖體是肽鏈“裝配廠”生物化學教研室三、核糖體是肽鏈“裝配廠”四、肽鏈生物合成需要酶類和

蛋白質(zhì)因子ATP、GTP，Mg2+，轉(zhuǎn)肽酶，氨基酸-tRNA合成酶生物化學教研室起始因子（initiationfactor,IF）延長因子（elongationfactor,EF）釋放/終止因子（releasefactor,RF）第二節(jié)氨基酸與tRNA的連接生物化學教研室氨基酸

+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶GCA3′OH氨基酸-COOH+GCAO－OC氨基酰氨基酸的活化過程生物化學教研室氨基酸的活化氨基酰-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(proofreadingactivity)。生物化學教研室二、肽鏈合成的起始需要特殊的

起始氨基酰-tRNA生物化學教研室3AAAAAAAUGAUG起始密碼UAC3′Met甲硫氨酸UAC3′Met真核生物：7mGppp5二、肽鏈合成的起始需要特殊的

起始氨基酰-tRNA生物化學教研室fMet-tRNAifMet53起始密碼AUGUAC3′fMetmRNA原核生物：第三節(jié)肽鏈的生物合成過程生物化學教研室起始、延長、終止——核糖體循環(huán)原核細胞的核糖體循環(huán)一、肽鏈合成的起始生物化學教研室

指mRNA和起始氨基酰-tRNA與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復合物(translationalinitiationcomplex)：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。（一）原核生物翻譯起始復合物的形成生物化學教研室IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離生物化學教研室2.mRNA在小亞基定位結(jié)合IF-3IF-1AUG5'3'3′AGGAGG5′UCCUCCS-D序列P位生物化學教研室3.fMet-tRNAfMet結(jié)合在核糖體P位IF-2GTPfMetIF-3IF-1AUG5'3'IIIIIII4.核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復合物形成生物化學教研室IF-3IF-2-GTPGDP+PiIF-1AUG5'3'fMet二、在核糖體上重復進行的

三步反應延長肽鏈生物化學教研室指根據(jù)mRNA密碼序列的指導，次序添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。是進位、成肽、轉(zhuǎn)位三步的不斷循環(huán)（小循環(huán)），需延長因子參與。

生物化學教研室1.進位（entrance）/

注冊（registration）二、在核糖體上重復進行的

三步反應延長肽鏈生物化學教研室AUG5'3'Ts1.進位（entrance）/

注冊（registration）fMetAA2TuTsGTPTuGDPIIIIIIIP位A位二、在核糖體上重復進行的

三步反應延長肽鏈生物化學教研室P位A位E位AUG5'3'fMetAA22.轉(zhuǎn)肽/成肽3.移位/轉(zhuǎn)位二、在核糖體上重復進行的

三步反應延長肽鏈生物化學教研室P位A位E位AUG5'3'fMetAA2AA3IIIIIII進位轉(zhuǎn)肽移位蛋白質(zhì)合成是耗能（GTP）過程IIIIIII三、終止密碼子和釋放因子導致

肽鏈合成停止生物化學教研室條件：

1.A位上出現(xiàn)終止密碼；

2.出現(xiàn)釋放因子（releasefactor,RF）：原核生物釋放因子有RF-1，RF-2，RF-3釋放因子作用：

1.識別終止密碼并與其結(jié)合，如RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。

2.誘導轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚裕≧F-3的作用），水解肽酰-tRNA之間的酯鍵，使肽鏈從核蛋白體上釋放。三、終止密碼子和釋放因子導致

肽鏈合成停止生物化學教研室RFGCCUAG5'3'CGG第三節(jié)肽鏈的生物合成過程動畫演示生物化學教研室第四節(jié)肽鏈生物合成后的加工和靶向輸送生物化學教研室

從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)生物活性，必需經(jīng)過不同的翻譯后復雜加工過程才轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂猩锘钚缘墓δ艿鞍?。主要包?肽鏈一級結(jié)構(gòu)的修飾高級結(jié)構(gòu)的形成（多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu)）修飾后的靶向運輸生物化學教研室一、一級結(jié)構(gòu)的修飾1.肽鏈N端的修飾2.個別氨基酸的修飾（共價修飾）3.多肽鏈的水解修飾4.二硫鍵形成生物化學教研室二、高級結(jié)構(gòu)的修飾1.新生肽鏈的折疊：需分子伴侶(molecularchaperon)或折疊酶幫助2.亞基聚合3.輔基連接生物化學教研室保留在胞液進入細胞器分泌到體液，再被輸送到其他組織三、蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送第五節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制生物化學教研室氯霉素鏈霉素和卡那霉素嘌呤霉素放線菌酮5’3’AP四環(huán)素族一、抗生素類生物化學教研室1.白喉毒素(toxin)

使真核生物翻譯過程中的延長因子eEF-2發(fā)生ADP糖基化而失活2.干擾素(interferon，INF)

真核細胞感染病毒后分泌的一類有抗病毒作用的蛋白質(zhì)二、其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)生物化學教研室干擾素誘導的蛋白激酶dsRNAATPeIF2ADPeIF2-P（失活）干擾素的作用機理(1)干擾素誘導eIF2磷酸化而失活生物化學教研室dsRNA干擾素AAPAPPPP252552-5AAPPPATP2-5A合成酶降解mRNARNaseLRNaseL活化（2）干擾素誘導病毒RNA降解分子病概念：鐮刀狀紅細胞性貧血（sicklecellanemia)HbSHbA為常染色體隱性遺傳病，主要癥狀是貧血?；颊哐貉t蛋白不僅含量低，且血紅蛋白聚集造成血液中出現(xiàn)許多長而薄，并且性狀似鐮刀型的新月形紅細胞。小結(jié)生物化學教研室蛋白質(zhì)的生物合成是由mRNA上的密碼子通過與攜帶氨基酸t(yī)RNA反密碼子相互作用下，在由含有rRNA的核糖體上翻譯合成的。蛋白質(zhì)生物合成是由多種蛋白質(zhì)因子參與下的復雜過程，由起始、延長和終止階段，在肽鏈延長合成中，又有進位（注冊）、成肽和轉(zhuǎn)位步驟。真核生物的蛋白質(zhì)合成與原核生物相似，但比其復雜，且起始階段有較大不同。蛋白質(zhì)生物合成異常導致分子病，并可被不同因素干擾和抑制。練習題生物化學教研室1．下列關(guān)于氨基酸密碼子的描述哪一項是錯誤的?A.密碼子有種屬特異性，所以不同生物合成不同的蛋白質(zhì)B.密碼子閱讀有方向性，從5′端起始，3′端終止C.一種氨基酸可有一組以上的密碼子D.密碼子第1，2位堿基與反密碼子的第3，2位堿基結(jié)合嚴格按堿基互補原則E.密碼子第3位堿基在決定摻入氨基酸的特異性方面重要性較小生物化學教研室A.5‘→3’B.3‘→5’C.N端→C端D.C端→N端E.由中間向兩端1．遺傳密碼閱讀的方向為（）2．多肽鏈延長的方向為（）A.復制B.轉(zhuǎn)錄C.翻譯D.逆轉(zhuǎn)錄E.基因表達3．遺傳信息從DNA→蛋白質(zhì)稱為（）4．遺傳信息從RNA→蛋白質(zhì)稱為（）5．遺傳信息從RNA→DNA稱為（）ACECD練習題生物化學教研室1.簡述三類RNA的結(jié)構(gòu)特點。它們在蛋白質(zhì)生物合成中各起什么作用？2.遺傳密碼有哪些特點？練習題生物化學教研室1.簡述三類RNA的結(jié)構(gòu)特點。它們在蛋白質(zhì)生物合成中各起什么作