生物合成調節(jié)機理翻譯

生物合成調節(jié)機理翻譯第一頁，共三十九頁，2022年，8月28日第五章

酶的生物合成及調節(jié)機理主要是RNA和蛋白質的生物合成過程。中心法則:DNARNA蛋白質轉錄翻譯第二頁，共三十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)蛋白質的生物合成—翻譯中心法則指出，遺傳信息的表達最終是合成出具有特定氨基酸順序的蛋白質，這種以mRNA上所攜帶的遺傳信息,到多肽鏈上所攜帶的遺傳信息的傳遞，就好象以一種語言翻譯成另一種語言時的情形相似，所以稱以mRNA為模板的蛋白質合成過程為翻譯(translation)。

翻譯過程十分復雜，需要mRNA、tRNA、rRNA和多種蛋白因子參與。在此過程中mRNA為合成的模板，tRNA為運輸氨基酸工具，rRNA和蛋白質構成核糖體，是合成蛋白質的場所，蛋白質合成的方向為N—C端。第三頁，共三十九頁，2022年，8月28日遺傳信息流動示意圖mRNA核糖體tRNA第四頁，共三十九頁，2022年，8月28日二、tRNA蛋白質合成體系的組分三、核糖體蛋白質合成體系一、mRNA和遺傳密碼四、輔助因子第五頁，共三十九頁，2022年，8月28日

mRNA

(messengerRNA)是蛋白質生物合成過程中直接指令氨基酸摻入的模板，是遺傳信息的載體。mRNA原核生物和真核生物mRNA的比較第六頁，共三十九頁，2022年，8月28日遺傳密碼介紹三聯(lián)體密碼的破譯遺傳密碼字典遺傳密碼的性質遺傳密碼:DNA（或mRNA）中的核苷酸序列與蛋白質中氨基酸序列之間的對應關系稱為遺傳密碼。密碼子(codon)：mRNA上每3個相鄰的核苷酸編碼蛋白質多肽鏈中的一個氨基酸，這三個核苷酸就稱為一個密碼子或三聯(lián)體密碼。第七頁，共三十九頁，2022年，8月28日三聯(lián)體密碼的破譯1954年Gamov確認核酸分子中三個堿基決定一個氨基酸

1961年Crick

等用遺傳學方法也證實三聯(lián)體密碼子學說是正確的Nirenberg以均聚物共聚物為模板指導多肽的合成,尋找到了破譯遺傳密碼的途徑

Khorana以共聚物指導多肽的合成，加快了破譯遺傳密碼的步伐第八頁，共三十九頁，2022年，8月28日缺失或插入核苷酸引起三聯(lián)體密碼的改變CATCATCATCATCATCATCATCACATCATCATCATCCATCAC

AXT

CATCATCAT

CAX

TXC

ATX

CATCATCAT-1-1,+1+3第九頁，共三十九頁，2022年，8月28日以均聚物為模板指導多肽的合成PolyU為模板，產生的多肽鏈為PolyPhePolyA為模板，產生的多肽鏈為PolyLysPolyC為模板，產生的多肽鏈為PolyPro第十頁，共三十九頁，2022年，8月28日以特定的共聚物為模板指導多肽的合成

（1）以多聚二核苷酸作模板可合成由2個氨基酸組成的多肽,如以PolyUG為模板，合成產物為PolyLys-Val。（2）以多聚三核苷酸作為模板，可得三種氨基酸組成的多肽。第十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日核糖體結合技術技術要點：保溫

硝酸纖維濾膜過濾分析留在濾膜上的核糖體-AAtRNA

確定與核糖體結合的AA以人工合成的三核苷酸為模板+核糖體+AA-tRNA第十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日遺傳密碼字典UACGUCAGUCAG第二位第一位（5ˊ）第三位（3ˊ）UCAGUCAGUCAG第十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日遺傳密碼的性質1、密碼是無標點符號的且相鄰密碼子互不重疊。2、密碼的簡并性：由一種以上密碼子編碼同一個氨基酸的現(xiàn)象稱為簡并性（dogeneracy），對應于同一氨基酸的密碼子稱為同義密碼子(Synonymouscodon)。密碼的簡并性可以減少有害突變。3、密碼的通用性和變異性

第十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日人線粒體中變異的密碼子UGA終止信號TrpAUAIleMetAGAArg終止信號AGGArg終止信號密碼子正常情況下編碼線粒體DNA編碼第十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日密碼子與反密碼子相互作用密碼的擺動性（變偶性）：密碼的專一性主要是由第一第二個堿基所決定，tRNA上的反密碼子與mRNA密碼子配對時，密碼子的第一、二位堿基是嚴格的，第三位堿基可以有一定的變動。Crick稱這一為變偶性（wobble）.第十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日反密碼子與密碼子之間的堿基配對AUCG反密碼子第一位堿基密碼子第三位堿基GUCUAGIUCA第十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日1966年Crick根據立體化學原理提出：（1）mRNA上的密碼子的第一、第二個堿基與tRNA上的反密碼子相應的堿基形成強的配對；密碼的專一性主要是由這兩個堿基對的作用。（2）有些反密碼子的第一個堿基（按5-3

）決定了該tRNA識別密碼子的數(shù)目。（3）當一種氨基酸有幾個密碼子時，只要他們的第一和第二個堿基中有一個不同，則需要不同的tRNA來識別。第十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日密碼子的使用64組密碼子中，AUG既是氨基酸的密碼，又是起始密碼；有三組密碼不編碼任何氨基酸，而是多肽鏈合成的終止密碼子：UAG、UAA、UGA。

（1）原核生物中以AUG為起始密碼子，少數(shù)為GUG；真核生物中以AUG，終止密碼子UAA，UAG，UGA全部被使用，有時連作兩個；（2）哺乳動物中對同義密碼子使用有很大差異，有的廣泛使用，有的有所偏好；（3）大腸桿菌中3’端為C、U的同義密碼子，若前兩位是A，U，第3位優(yōu)先用C；但若是C，G，則優(yōu)先用U第十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日以mRNA為模板，以氨基酸為底物，在核糖體上通過各種tRNA、酶和輔助因子，合成多肽鏈的過程。1、氨基酸活化生成氨?！猼RNA（反應式）2、肽鏈合成起始（Fig）3、肽鏈的延伸（Fig）4、肽鏈的終止(link)5、蛋白質前體的加工(link)蛋白質的生物合成基本過程go第二十頁，共三十九頁，2022年，8月28日mRNA為模板，aa為底物，在核糖體上，經各種tRNA、酶和輔酶的作用，合成多肽鏈（氨?！猼RNA）（原核）大腸桿菌：肽鏈合成的第一個aa是甲酰甲硫氨酸1、氨基酸活化生成氨酰-tRNAgoback第二十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日

tRNA

（transferribonucleicasid）在蛋白質合成中處于關鍵地位，它不但為每個三聯(lián)體密碼子譯成氨基酸提供接合體，還為準確無誤地將活化的氨基酸運送到核糖體中mRNA模板上。1、tRNA的結構特征2、tRNA的功能（1）tRNA的接頭(adaptor)作用

3′-端上的氨基酸接受位點

識別氨酰-tRNA合成酶的位點核糖體識別位點反密碼子位點（2）tRNA的突變與校正基因

(回復突變，reversemutation)

tRNA第二十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日密碼子與反密碼子的配對關系反密碼子tRNA53AUC5mRNA3密碼子123第二十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日基因間的校正突變GluH2NCOOH

第一個突變：由于DNA突變使mRNA分子中GAG變?yōu)閁AGGAG(Glu)UAG（終止密碼）H2NCOOHTyrH2NCOOH

第二個突變：tRNATyr的反密碼子GUA突變成CUA突變tRNATyr可以將終止密碼UAG讀作Tyr3-A-U-C-55-U-A-G-3突變tRNATyr的反密碼子（正常時應為3-A-U-G-5）此終止密碼被讀作Tyrback第二十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化3-氨酰-tRNAback第二十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日N-甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-

+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCOO-Met-tRNAiMetfMet-tRNAtMetN10-CHO-FH4FH4轉甲酰酶第二十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日氨酰-tRNA合成酶特點a、專一性：

對氨基酸有極高的專一性，每種氨基酸都有專一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。

對tRNA具有極高專一性。

b、校對作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解錯誤活化的氨基酸。Back第二十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日2、肽鏈合成的起始以大腸桿菌為例；在GTP和起始因子initiationfactor參與下30S亞基、fMet-tRNAF、mRNA和50S亞基結合。組成起始復合物，5個步驟：（1）30S亞基與起始因子IF3結合；（2）30S亞基與mRNA結合,30S-IF3-mRNA；（3）fMet-tRNAF與IF2及GTP結合fMet-tRNAF-IF2-GTP；（4）IF1參與下，（3）與（2）結合成30S起始復合物，fMet-tRNAF上反密碼子正好與mRNA上起始密碼子AUG結合；（5）50S亞基與30S起始復合物結合形成完整70S核糖體；fMet-tRNAF位于70S核糖體“P”位（肽?；唬洹癆”位空著第二十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日肽鏈合成的起始30S亞基?mRNAIF3-IF1復合物30S?mRNA?GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1復合物70S起始復合物codonanticodonA位P位

mRNA

+30S亞基-IF3A位IF-353IF2GTPP位IF3IF2IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亞基IF2+IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始復合物第二十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日back第三十頁，共三十九頁，2022年，8月28日3、肽鏈的延伸延伸因子elongationfactor參與下對應的氨酰-tRNA進入核糖體”A位”四步驟：（1）延伸因子EF-T與氨酰-tRNA(AA1-tRNA1)及GTP結合生成復合物;（2）AA1-tRNA1進入A位同時釋放EF-T,GTP水解生成GDP和Pi;（3）肽基轉移酶將P位fMet-tRNAF的fMet轉至A位AA1-tRNA1的氨基上,以肽鍵結合生成肽酰-tRNA(fMet-AA1-tRNA1)（4）在延伸因子EF-G和GTP參與下,mRNA與核糖體相對移動一個密碼子距離使原來A位的肽酰移位至P位,A位又成空位,釋放出相關因子,然后下一個氨酰-tRNA2進入A位重復(1)~(3)步驟第三十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日肽鏈的延長12122323進位肽鍵形成移位進位(