蛋白質(zhì)的生物合成（生物化學(xué)課件）

第十一章蛋白質(zhì)的生物合成堿基（核苷酸殘基）排列順序氨基酸殘基排列順序翻譯mRNA蛋白質(zhì)一.mRNA與遺傳密碼1.三聯(lián)體密碼2.密碼子閱讀方向5’→3’5’3’ACUAUGCAAUCGCAG……UAAUGC1st2nd3rd5’→3’5’末端核苷酸中間核苷酸（2nd）3’末端核苷酸（1st）UC（3rd）UUU苯丙氨酸UCUUUUUC苯丙氨酸UCCCUUA亮氨酸UCAAUUG亮氨酸UCGGCUU亮氨酸CCUUCCUC亮氨酸CCCCACUAUGCAAUCGCAG……UAAUGC1st2nd3rd5’→3’5’3’密碼子閱讀方向5’→3’3.遺傳密碼的特點（1）編碼性①起始密碼子：AUG②終止密碼子：UAA、UAG、UGA起始密碼子甲硫氨酸AUG（2）簡并性：①定義：幾種密碼子決定一種氨基酸②如：密碼子的特異性是由前2個核苷酸決定的，第3個核苷酸不太重要。UUUUUC苯丙氨酸UCUUCCUCAUCG絲氨酸編碼氨基酸：在遺傳密碼表中有相應(yīng)密碼子編碼的氨基酸，即20種基本氨基酸。某些原核生物真核生物的線粒體、葉綠體（3）通用性①所有的生物都使用同一套遺傳密碼。②少數(shù)密碼子例外：UGA：色氨酸AUA：甲硫氨酸AGG：終止密碼子（4）連續(xù)性（無標點、無重疊）①連續(xù)性：編碼序列中的三聯(lián)密碼子一個接一個連續(xù)不斷地排列。②閱讀框：起始密碼子與終止密碼子之間的序列是蛋白質(zhì)分子的編碼序列，也稱“閱讀框”5’3’ACUAUGCAAUCGCAG……UAAUGC③“移碼突變”（框移突變）在mRNA分子的編碼序列中插入或缺失一個（非3的整數(shù)倍個）核苷酸，都會導(dǎo)致該處下游的三聯(lián)體密碼發(fā)生改變，從而使翻譯出的多肽鏈的氨基酸序列跟原來的序列完全不同。這種突變稱為移碼突變。ACUAUGCAAUCGCAG……UAAUGC5’3’①mRNA密碼子的第3位堿基和tRNA的反密碼子的第1位堿基不嚴格遵守堿基互補配對規(guī)則，這稱為密碼配對的擺動性。（5）擺動性（圖11-1）5’3’IGC5’3’CCG321123（5）擺動性①mRNA密碼子的第3位堿基和tRNA的反密碼子的第1位堿基不嚴格遵守堿基互補配對規(guī)則，這稱為密碼配對的擺動性。（5）擺動性3’5’mRNA密碼子的第3位堿基tRNA密碼子的第1位堿基不嚴格遵守堿基互補配對規(guī)則表11-3密碼子識別的擺動現(xiàn)象②意義：一種tRNA的反密碼子可以與編碼同一種氨基酸的多種密碼子結(jié)合。AUCAUU異亮②意義：一種tRNA的反密碼子可以與編碼同一種氨基酸的多種密碼子結(jié)合。AUCAUU異亮氨基酸臂反密碼子二.tRNA氨基酸臂反密碼子三.rRNA與核糖體（核蛋白體）1.與多種蛋白質(zhì)組成核蛋白體rRNA與多種蛋白質(zhì)組成核蛋白體蛋白質(zhì)31種蛋白質(zhì)21種原核生物核蛋白體70S大亞基50S小亞基30S23S5SrRNA16SrRNArRNA與多種蛋白質(zhì)組成核蛋白體蛋白質(zhì)49種蛋白質(zhì)33種真核生物核蛋白體80S大亞基60S小亞基40S18SrRNA5.8S5SrRNA28S2.核糖體（核蛋白體）的結(jié)構(gòu)：30S50S60S2.核糖體（核蛋白體）的結(jié)構(gòu)：（1）小亞基的結(jié)構(gòu)（2）大亞基的結(jié)構(gòu)mRNA貫穿其中轉(zhuǎn)肽酶活性區(qū)轉(zhuǎn)肽酶：成肽酶P位（肽?；课唬弘孽?tRNA結(jié)合部位

A位（氨?；课唬喊滨?tRNA結(jié)合部位P位A位轉(zhuǎn)肽酶活性部位5’3’P位（肽?；课唬弘孽?tRNA結(jié)合部位

A位（氨酰基部位）：氨酰-tRNA結(jié)合部位P位A位5’3’轉(zhuǎn)肽酶活性部位圖11-33’5’第二節(jié)生物蛋白質(zhì)合成的過程一.氨基酸的活化形成“氨基酰-tRNA”氨基酸反密碼子3’5’氨基酸臂反密碼子氨基酸臂反密碼子3’5’形成“氨基酰-tRNA”氨基酸+tRNAaa3’5’+3’5’aa氨基酰-tRNAATPAMP+PPiATPAMP+PPi氨基酰-tRNA合成酶酶氨基酰-tRNA合成酶1.已發(fā)現(xiàn)20種，對應(yīng)20種編碼氨基酸。2.具有較高的專一性，每種酶只催化一種氨基酸與其相應(yīng)的2～6種tRNA分子結(jié)合。精氨酸+3’5’GCA3’5’GCG3’5’GCU3’5’GCC3’5’UCU3’5’UCU6個反密碼子對應(yīng)其相應(yīng)的6個密碼子精氨酸+3’5’GCA3’5’GCG3’5’GCU3’5’GCC3’5’UCU3’5’UCU精氨酰-tRNA合成酶3’5’GCA精氨酸3’5’GCG精氨酸或3’5’GCU精氨酸或3’5’GCC精氨酸或3’5’UCU精氨酸或3’5’UCU精氨酸或只催化精氨酸與其相應(yīng)的tRNA分子結(jié)合－CGU－－CGC－－CGA－－CGG－－AGA－－AGG－6個反密碼子對應(yīng)其相應(yīng)的6個密碼子6個密碼子均編碼精氨酸3’5’GCA精氨酸3’5’GCG精氨酸或3’5’GCU精氨酸或3’5’GCC精氨酸或3’5’UCU精氨酸或3’5’UCU精氨酸或－CGU－－CGC－－CGA－－CGG－－AGA－－AGG－3’5’GCA精氨酸3’5’GCG精氨酸或3’5’GCU精氨酸或3’5’GCC精氨酸或3’5’UCU精氨酸或3’5’UCU精氨酸或6個反密碼子對應(yīng)其相應(yīng)的6個密碼子6個密碼子均編碼精氨酸－－－－－－－－－5’3’mRNA氨基酰-tRNA合成酶：保證密碼子與其對應(yīng)氨基酸精確匹配－CGU－－CGC－－CGA－－CGG－－AGA－－AGG－3’5’GCA精氨酸3’5’GCG精氨酸或3’5’GCU精氨酸或3’5’GCC精氨酸或3’5’UCU精氨酸或3’5’UCU精氨酸或6個反密碼子對應(yīng)其相應(yīng)的6個密碼子－－－－－－－－－5’3’mRNA氨基酰-tRNA合成酶：保證（反）密碼子與其對應(yīng)氨基酸精確匹配氨基酰-tRNA合成酶1.已發(fā)現(xiàn)20種，對應(yīng)20種編碼氨基酸。2.具有較高的專一性，每種酶只催化一種氨基酸與其相應(yīng)的2～6種tRNA分子結(jié)合。3.每活化一個氨基酸（形成一個氨基酰-tRNA）分子，消耗2個高能磷酸鍵。氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATPAMP+PPi氨基酰-tRNA合成酶二.大腸桿菌中肽鏈合成的起始1.起始密碼子：AUG…AGGA…AUGUAAAUG5’3’終止密碼子在起始密碼子的上游8～13b處，有一段S-D序列（由4～6b組成的富含嘌呤的序列）核蛋白體小亞基通過16S-rRNA的一個片斷與S-D序列互補結(jié)合，從而啟動翻譯。圖11-4核蛋白體小亞基通過16S-rRNA的一個片斷與S-D序列互補結(jié)合，從而啟動翻譯?！瑼GGA…AUGUAAAUG5’3’終止密碼子圖11-45’3’……………AGGA……AUG………………閱讀框AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合2.起始復(fù)合物的形成原核生物的起始密碼子AUG：編碼“甲酰甲硫氨酸（fMet）”（1）合成起始氨酰-tRNAfMetUACfMet-tRNA（2）（3）形成70S起始復(fù)合物70SP位A位圖11-3①

+IF-3，IF-1IF-3IF-1②IF-3IF-1通過mRNA的S-D序列與核蛋白體的16S-rRNA互補結(jié)合IF-3IF-15’3’AUG5’3’AUG③fMet-tRNA+IF-2，GTP-IF-2·GTPfMetUACfMetUAC④-IF-2·GTPfMetUACIF-3IF-15’3’AUG④-IF-2·GTPfMetUACIF-3IF-15’3’AUG④fMetUACIF-3IF-15’3’AUGIF-2，GDP+Pi④IF-3IF-15’3’AUGIF-2，GDP+PifMetUAC70S起始復(fù)合物70S起始復(fù)合物：（1）P位：fMet-tRNA（2）A位：空5’3’AUGfMetUAC三.肽鏈的延伸（1）進位（新的氨基酰-tRNA進入A位）（2）成肽（形成新的肽鍵）受位（3）脫落（P位的空載tRNA脫落）（4）移位（核糖體沿mRNA5’→3’方向前進一個密碼子）多肽鏈合成方向：N→C端（1）進位新的氨基酰-tRNA進入A位需延長因子EF-Tu，GTP→GDP+PifM5’3’AUGaa（2）成肽：形成新的肽鍵fM5’3’AUGaa（2）成肽：形成新的肽鍵5’3’AUGaaαC-CHR1H2NOαC-OHCHR2NOHfMet的CO-aa2的-NH2N端fM肽鏈合成方向：N→C端fM5’3’AUGaaNCNC肽鏈合成方向：N→C端fM5’3’AUGaaNCNCaafMetN端（2）成肽：形成新的肽鍵5’3’AUGaaN端fM（3）脫落5’3’AUGaaN端P位的空載tRNA脫落fM（4）移位fM5’3’AUGaaN端核糖體沿mRNA5’→3’方向前進一個密碼子需延長因子EF-G，GTP→GDP+Pi（4）移位fM5’3’AUGaaN端核糖體沿mRNA5’→3’方向前進一個密碼子需延長因子EF-G，GTP→GDP+Pi四.肽鏈合成的終止和釋放5’3’UAAaafMetaaaaaaaaaaaa釋放因子與終止密碼子結(jié)合，使轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)樗饷浮?’3’UAAaafMetaaaaaaaaaaaa-OHN端肽鏈合成方向：N→C端5’3’UAA四.肽鏈合成的終止和釋放P位的空載tRNA脫落5’3’UAA四.肽鏈合成的終止和釋放釋放因子脫落5’3’UAA四.肽鏈合成的終止和釋放核蛋白體離開mRNA5’3’UAA四.肽鏈合成的終止和釋放核蛋白體又可去參與新的多肽鏈的合成。翻譯全過程又稱為廣義的核蛋白體循環(huán)。肽鏈合成方向：N→C端fM5’3’AUGaaNCNC肽鏈合成方向：N→C端fM5’3’AUGaaNCNCaafMetN端5’3’UAAaafMetaaaaaaaaaaaa-OHN端肽鏈合成方向：N→C端C端中國醫(yī)科大學(xué)課件：

原核生物核蛋白體的結(jié)構(gòu)IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合IF-3IF-1IF-2GTPAUG5'3'3.起始氨基酰tRNA與小亞基結(jié)合IF-3IF-1IF-2GTPGDPPiAUG5'3'4.核蛋白體大亞基結(jié)合（一）進位指根據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰-tRNA進入核蛋白體A位。

（二）成肽是由轉(zhuǎn)肽酶（transpeptidase）催化的肽鍵形成過程。

fMetAUG5'3'fMetTuGTP