第十一章核酸的生物合成

ProteinBiosynthesis

第十一章蛋白質(zhì)的生物合成第一節(jié)蛋白質(zhì)合成體系ProteinBiosynthesisSystem參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)包括:?一、mRNA和遺傳密碼?二、tRNA?三、核糖體?四、輔助因子一、mRNA及遺傳密碼：mRNA是遺傳信息的攜帶者

1、原核細胞mRNA的結(jié)構特點5′3′順反子順反子順反子插入順序插入順序先導區(qū)末端順序SD區(qū)AGGAGGU2、真核細胞mRNA的結(jié)構特點5′

“帽子”PolyA

3′

順反子AAAAAAA-OHm7G-5′ppp-N-3′p3、遺傳密碼（Genetic

coden)mRNA分子上從5

至3

方向，由AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcoden)。?起始密碼(initiationcoden):AUG?終止密碼(terminationcoden):UAA，UAG，UGA

遺

傳

密

碼

表4、遺傳密碼的特點：?方向性：閱讀方向5’→3’；?簡并性(degeneracy)：?讀碼的連續(xù)性：不重疊、無標點；?有起始密碼子與終止密碼子：?變偶性（wobble)：擺動性，第三位堿基有一定程度擺動；?通用性（universal)與例外：所有生物共用一套密碼子，但線粒體、草履蟲及病毒等有部分例外。簡并性(degeneracy)U?擺動配對密碼子、反密碼子配對的擺動現(xiàn)象tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U,C,AA,GU,CUG二、rRNA和核糖體核糖體rRNA蛋白質(zhì)原核生物70S30S16S21種50S23S、5S31種真核生物80S40S18S30-32種60S28S、5S、5.8S36-50種70S核糖體的組成Athree-dimensionalmodelfortheE.coliribosome原核細胞70S核糖體的A位、P位及mRNA結(jié)合部位

示意圖與mRNA結(jié)合部位P位（結(jié)合或接受肽基的部位）A位（結(jié)合或接受AA-tRNA的部位）5

3

mRNA30S50S三、tRNA與氨基酸的活化反密碼環(huán)氨基酸臂氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶氨基酸的活化?氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)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)tRNA與酶結(jié)合的模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶在蛋白質(zhì)合成體系中，還有溶解在胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)，在蛋白質(zhì)合成的不同階段起作用，分別有：?起始因子（IF）：原核生物中有IF1、IF2、IF3?延長因子（EF）：原核生物中有EF-Tu、EF-Ts、EF-G?終止因子（RF）：原核生物中有RF1、RF2、RF3?其它因子：ATP、GTP、Mg2+四、輔助因子第二節(jié)蛋白質(zhì)合成的過程The

Process

ofProteinBiosynthesis氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶?氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

一、氨基酸的活化：二、蛋白質(zhì)的合成過程（一）、肽鏈合成的起始(initiation)（二）、肽鏈的延長(elongation)（三）、肽鏈合成的終止與釋放(termination)（一）、肽鏈合成的起始起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA真核生物：

Met-tRNAiMet原核生物：

fMet-tRNAifMetN-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(zhuǎn)甲酰酶AUG5'3'AUG5'3'起始復合物形成①②③S-D序列（二）、肽鏈合成延長?進入(entrance)?轉(zhuǎn)肽(peptidebondformation)?移位(translocation)也稱為核蛋白體循環(huán)(ribosomalcycle)?進入(entrance)?轉(zhuǎn)肽(peptidebondformation)是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過程。?移位(translocation)進入移位轉(zhuǎn)肽

三、肽鏈合成的終止釋放因子的功能：?是識別終止密碼，如RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。?是誘導轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，相當于催化肽?；D(zhuǎn)移到水分子-OH上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。原核肽鏈合成終止過程?多聚核蛋白體(polysome)——使蛋白質(zhì)合成高速、高效進行。蛋白質(zhì)合成過程小結(jié)?肽鏈合成方向NC（同位素證明）?以mRNA的5’-3’方向閱讀遺傳密碼?該合成過程是一個耗能過程

能量消耗若n個氨基酸合成一條多肽鏈：（1）n個氨基酸分子的活化：（ATP→AMP+2ADP）2n個（2）70s起始復合物的形成：（GTP→GDP+Pi)

n個（3）(n－1)個氨酰－tRNA進入核糖體A位點：（n－1）個（GTP→GDP+Pi)（4）(n－1)次核糖體移位：

（n－1）個

(GTP→GDP+Pi)

共：（4n－1）個？例：399個ATP

以游離的氨基酸為原料，起始合成一個100肽，至少需要消耗多少ATP？第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后的加工和輸送PosttranslationalProcessing&ProteinTransportation從核糖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)樘烊粯嬒蟮墓δ艿鞍住?

N端改造：fMet的切除?信號肽的切除?氨基酸的修飾/改造：二硫鍵的形成、乙酰化、甲基化等?

糖基化（Asp、Ser、Thr、Asn）?

某些多肽要經(jīng)特殊的酶切一段肽鏈后才有生物活性(如：胰島素)?

高級結(jié)構的形成：在分子伴侶的協(xié)助下形成正確的結(jié)構肽鏈合成后的加工與折疊A鏈區(qū)B鏈區(qū)間插序列（C肽區(qū)）HSSHSHSHHSHS信號肽NC前