蛋白質(zhì)的合成與翻譯

關(guān)于蛋白質(zhì)的合成與翻譯12翻譯（蛋白質(zhì)的生物合成）:以氨基酸為原料以mRNA為模板以tRNA為運(yùn)載工具以核糖體為合成場(chǎng)所起始、延長(zhǎng)、終止各階段蛋白因子參與合成后加工成為有活性蛋白質(zhì)第2頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天3第一節(jié)

參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)氨基酸mRNAtRNA核糖體酶及蛋白質(zhì)因子ATP、GTP第3頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天4一、mRNA與遺傳密碼遺傳密碼（geneticcode)-共64個(gè)遺傳密碼

（DNA）mRNA5’AUGUCCACCGUAUAA3’

蛋白質(zhì)SerThrVal三聯(lián)體=一個(gè)密碼子/暗碼子一個(gè)氨基酸起始密碼----AUG終止密碼----UAA/UGA/UAG第4頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第5頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天6*遺傳密碼的基本特點(diǎn)方向性與無(wú)間隔性簡(jiǎn)并性連續(xù)閱讀從mRNA5’3’

肽鏈合成N端C端閱讀框移位（frameshift），蛋白功能喪失

一個(gè)A.A有多個(gè)密碼密碼上第一、二位上堿基不變，第三位堿基可改變?nèi)纾篣CUUCCUCAUCG

都代表Ser第6頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第7頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天8兼職性通用性

AUG：起始信號(hào)

Met的密碼子

從最簡(jiǎn)單的生物（病毒）到人類，使用同一套遺傳密碼

第8頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天9

二.氨基酸的“搬運(yùn)工具”----tRNA

作用是氨基酸的特異“搬運(yùn)工具”

1A.A----2~6特異tRNA起“接合器”作用和mRNA擺動(dòng)配對(duì)第9頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第10頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天111、密碼子與反密碼子的擺動(dòng)配對(duì)反密碼子與密碼子的相互作用前二對(duì)嚴(yán)格堿基配對(duì)

第三對(duì)擺動(dòng)配對(duì)第11頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天12密碼

mRNA5’3’3’5’反密碼

tRNAGCUCGICAtRNA的反密碼子與mRNA分子上的密碼子擺動(dòng)配對(duì)123123自由度的大小由tRNA反密碼子第一位堿基的種類決定第12頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天13種類起始tRNA---tRNAimet只能識(shí)別翻譯起始信號(hào)AUG只能結(jié)合于核糖體的肽位普通tRNA----tRNAmet在翻譯延長(zhǎng)中發(fā)揮作用只能結(jié)合于核糖體的氨基酰位2、起始tRNA與普通tRNA第13頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天14原核生物起始tRNA延長(zhǎng)tRNA真核生物起始tRNA延長(zhǎng)tRNA起始密碼只能辨認(rèn)甲酰甲硫氨酸（fMet)fMet-tRNAimet延長(zhǎng)識(shí)別Met時(shí)為Met-tRNAmet起始密碼只能辨認(rèn)甲硫氨（Met)Met-tRNAimet延長(zhǎng)識(shí)別Met時(shí)為Met-tRNAemet第14頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天15三、肽鏈合成的“裝配機(jī)”---核糖體核糖體結(jié)構(gòu)核糖體種類

(胞質(zhì)中)由大小二亞基組成

給位（P位，肽位）：

起始時(shí)，tRNAimet結(jié)合于核糖體的肽位

延長(zhǎng)成肽后，肽鏈轉(zhuǎn)到此位。受位（A位，氨基酰位）：

延長(zhǎng)成肽時(shí)，氨基酰tRNA就加入此位。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(hào)肽的分泌性蛋白質(zhì)第15頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第16頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天17多核糖體一條mRNA鏈上同時(shí)具有許多個(gè)核糖體（每隔80核苷酸有一個(gè)核糖體）一條mRNA可同時(shí)合成多條多肽鏈第17頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天18四、可溶性蛋白質(zhì)因子

起始因子延長(zhǎng)因子釋放因子initiationfactorsIFeukaryoteinitiationfactorseIFelongationfactorsEFeukaryoteelongationfactorseEFreleasefactorsRF五、能量與酶

ATP、GTP,多種酶第18頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天19第二節(jié)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程原核生物氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)肽鏈合成的起始肽鏈的延長(zhǎng)“核糖體循環(huán)”肽鏈合成的終止蛋白質(zhì)的加工、修飾第19頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天20一、氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)酶

催化反應(yīng)氨基酰tRNA合成酶絕對(duì)專一性

1個(gè)A.A1個(gè)氨基酰tRNA合成酶活化A.A---活化“-COOH”

消耗2個(gè)ATP活化A.A+tRNA氨基酰tRNA第20頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天21酶的兩個(gè)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序列的正確性第21頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天22第一步反應(yīng)第二步反應(yīng)消耗2ATP3’-CCA-OH第22頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二步反應(yīng)第23頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天24二、肽鏈合成的起始所需的條件游離的核糖體大小亞基mRNA5’端的起始信號(hào)起始tRNA--tRNAimetGTP三種可溶性起始因子(IF)第24頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天25三種起始因子IF1IF2

IF3輔助IF3有GTP酶活性特異識(shí)別fmet-tRNAimet形成fmet-tRNAimet-IF2-GTP促進(jìn)30S小亞基結(jié)合mRNA終止時(shí)：促使核糖體解離第25頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天2630s起始復(fù)合物形成1.核糖體亞基的拆離2.mRNA在小亞基上就位3.fmet-tRNAfmet的結(jié)合

起始序列（SD序列）30S小亞基與mRNA識(shí)別、結(jié)合IF1、IF3協(xié)助

fmet-tRNAfmet-IF2-GTP通過(guò)其反密碼與mRNA上的起始密碼AUG相配對(duì)第26頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天27SD序列(shine-Dalgarno序列):---原核生物1.位于起始密碼上游25個(gè)核苷酸，2.序列富含嘌呤(如AGGA/GAGG）的一段序列。3.能和原核生物16srRNA相應(yīng)的富含嘧啶序列互補(bǔ)。4.在IF3、IF1促進(jìn)下和30S亞基結(jié)合。第27頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天28起始密碼SD序列第28頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天2970s起始復(fù)合物形成1.IF3脫落2.50S大亞基結(jié)合3.GTPGDP+Pi

4.IF2、IF1脫落70s起始復(fù)合物組成1.大小亞基2.mRNA3.fmet-tRNAimet

（結(jié)合于核糖體的給位<肽位>）第29頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天30S50S第30頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天31

三.肽鏈的延長(zhǎng)（進(jìn)位、成肽、移位）所需的條件70S起始復(fù)合物延長(zhǎng)tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸延長(zhǎng)因子(EF)GTP第31頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天321.進(jìn)位

氨基酰-tRNA根據(jù)遺傳密碼的指引，進(jìn)入核糖體的受位。參與的延長(zhǎng)因子EF-TuEF-Ts協(xié)助AA-tRNA進(jìn)入受位具有GTP酶活性促進(jìn)EF-Tu的再利用第32頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第33頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天342.轉(zhuǎn)肽

酶肽鍵位置轉(zhuǎn)肽酶（大亞基）催化形成肽鍵給位：f-met-（肽酰）的α-COO-+

受位：氨基酰的α-NH4+

形成肽鍵受位：反應(yīng)在此位上進(jìn)行（給位上的f-met退至受位）生成的二肽在受位上。給位：無(wú)負(fù)載tRNA第34頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第35頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天363.移位

在受位的二肽鏈連同mRNA從受位進(jìn)入給位酶位置方向轉(zhuǎn)位酶----EFG有GTP酶活性協(xié)助mRNA前移,游離tRNA釋放給位：肽-tRNA-mRNA受位：空留,下一個(gè)AA進(jìn)入mRNA：從5’3’移動(dòng)1個(gè)帶有肽鏈的tRNA：從受位給位肽鏈合成：從N端C端延長(zhǎng)第36頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天374.脫落：

給位上無(wú)負(fù)載的tRNA在肽鍵形成前從E位脫落。第37頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天385.延長(zhǎng)的特點(diǎn)：“搖擺前進(jìn)”延長(zhǎng)時(shí)的能量

保證蛋白質(zhì)合成的連續(xù)性。防止肽酰tRNA脫落形成無(wú)活性的未成熟蛋白質(zhì)。每合成一個(gè)肽鍵，消耗4個(gè)高能磷酸鍵活化：2個(gè)ATP進(jìn)位：1個(gè)GTP移位：1個(gè)GTP第38頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天39四.肽鏈合成的終止終止密碼的辨認(rèn)肽鏈從肽酰-tRNA水解出mRNA從核糖體中分離及大小亞基的拆開(kāi)蛋白質(zhì)因子的參與UAA、UAG、UGAGTPGDP+PiIF3結(jié)合30小亞基RF1：作用于UAA、UAGRF2：作用于UGARF3：促進(jìn)釋放結(jié)合GTP/GTP酶活性

第39頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第40頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天41五.真核生物翻譯的特點(diǎn)：遺傳密碼轉(zhuǎn)錄與翻譯起始因子mRNA原核生物相同偶聯(lián)少無(wú)需加工多順?lè)醋?’端：SD序列真核生物相同

不偶聯(lián)，mRNA的前體要加工多、起始復(fù)雜5’端：帽子3’端：尾巴單順?lè)醋拥?1頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第42頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第43頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天44五.真核生物翻譯的特點(diǎn)：核糖體起始tRNA合成過(guò)程線粒體原核生物簡(jiǎn)單fmet-tRNAimet需ATP、GTPIF1、IF2、IF3EF-TU、EF-TS、EFGRF1、RF2、RF3

真核生物大而復(fù)雜

Met-tRNAimet需ATP起始因子多延長(zhǎng)因子少（EFT1、EFT2）一種釋放因子獨(dú)立的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)第44頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天45第三節(jié)翻譯后加工一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾:N-端Met(fMet)去除二硫鍵的形成個(gè)別氨基酸的修飾蛋白質(zhì)前體中不必要肽段的切除多蛋白的加工羥化作用:羥脯氨酸羥賴氨酸酶活性中心的磷酸化分泌性蛋白一條合成后的多肽鏈經(jīng)加工產(chǎn)生多種不同活性的蛋白質(zhì)/多肽第45頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天46●分泌性蛋白的加工分泌性蛋白合成時(shí)帶有“信號(hào)肽”（signalpeptide)有些蛋白質(zhì)前體在合成結(jié)束后仍需切除其他肽段例如：胰島素的加工第46頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天47信號(hào)肽(signalpeptide):(1)在真核生物未成熟分泌性蛋白質(zhì)中,可被細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)識(shí)別的特征性氨基酸序列,約15-30AA(含疏水AA較多)。(2)作用：把合成的蛋白質(zhì)移向粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合(信號(hào)肽顆粒識(shí)別、結(jié)合)把合成的蛋白質(zhì)送入粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜(3)信號(hào)肽對(duì)靶向輸送有決定作用。

第47頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天48信號(hào)肽顆粒識(shí)別、結(jié)合胞漿

帶有信號(hào)肽的分泌蛋白粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通道識(shí)別信號(hào)肽酶切除信號(hào)肽肽鏈合并高爾基體進(jìn)一步加工分泌出胞外帶有信號(hào)肽的分泌性蛋白的加工、分泌的過(guò)程第48頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第49頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天胰島素的加工過(guò)程第50頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天●多蛋白的加工

一條合成后的多肽鏈經(jīng)加工產(chǎn)生多種不同活性的蛋白質(zhì)/多肽第51頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天52高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾:亞基的聚合結(jié)合蛋白質(zhì)的合成輔基連接HbA亞單位聚合糖蛋白的合成輔基(輔酶)與肽鏈的結(jié)合第52頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天53第四節(jié)蛋白質(zhì)合成與醫(yī)學(xué)一、分子?。旱鞍踪|(zhì)分子中氨基酸序列異常的遺傳病。例如：鐮刀紅細(xì)胞貧血原因：DNA中出現(xiàn)了一個(gè)堿基突變。第53頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天54正常人Hb(HbA)：β鏈N端第6個(gè)氨基酸為GluHbS：β鏈N端第6個(gè)氨基酸為Val導(dǎo)致：HbS攜氧能力下降,缺氧時(shí)RBC呈鐮刀狀，脆性增加，溶血第54頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天55二、蛋白質(zhì)生物合成的阻斷劑1、抗菌素類阻斷劑（表14-5）2、作為蛋白質(zhì)合成阻斷劑的毒素細(xì)菌毒素----白喉毒素對(duì)真核生物有劇毒的毒素，抑制蛋白質(zhì)的合成。第55頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天56●白喉毒素白喉?xiàng)U菌產(chǎn)生的毒蛋白，A、B兩條鏈組成。本質(zhì)：A鏈--修飾酶B鏈—識(shí)別受體，協(xié)助A鏈作用機(jī)制:eEF2

A鏈eEF2-腺苷二磷酸衍生物(無(wú)活性)第56頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星