12蛋白质生物合成

密码特点
密码子不重叠
密码子的连续性与方向性
密码特点
刘新文，蛋白质生物合成
密 码 简 并 性
密码特点
密 码 配 对 的 摇 摆 性
二、氨基酸的搬运工具——tRNA 氨基酸的搬运工具 一种tRNA可携带一种氨基酸；而一种氨基酸可 可携带一种氨基酸； 一种 可携带一种氨基酸 由数种tRNA携带 由数种 携带 1、tRNA的功能区 、 的功能区 氨基酸臂……与氨基酸结合 氨基酸臂 与氨基酸结合 DHU环………与氨酰 DHU环………与氨酰-tRNA合成酶结合 与氨酰-tRNA合成酶结合 反密码环……识别密码子 反密码环 识别密码子 TψC环…….与核蛋白体结合 环 与核蛋白体结合 2、反密码子（anticodon） 、反密码子（ ） tRNA反密码环中间的 个核苷酸，可与 反密码环中间的3个核苷酸 反密码环中间的 个核苷酸，可与mRNA密 密 码子配对 反密码子的第一位核苷酸（ ˊ 常为I 反密码子的第一位核苷酸（5ˊ端）常为
搬运工具— 搬运工具—tRNA
搬运工具— 搬运工具—tRNA
搬运工具— 搬运工具—tRNA
核蛋白体
核蛋白体
核蛋白体
第十二章 蛋白质的生物合成
翻译（translation）： 翻译（ ）：mRNA分子中的遗传 分子中的遗传 ）： 信息转变为蛋白质的氨基酸排列顺序 基因表达（ ）：转录与翻译 基因表达（Gene expression）：转录与翻译 ）： 中心法则
转录DNABiblioteka 复制 反转录RNA
复制
翻译
蛋白质
第一节 蛋白质的生物合成体系
2、肽链延长 、 （1）延长因子 ）延长因子EFT：真核为 ：真核为EFT1与T2，原核为 EFTu、Ts与EFG 、 与 （2）能量：GTP ）能量： （3）过程 ） 进位： 进位：EFTu、Ts或T1、GTP；进入 位 、 或 ；进入A位 成肽：转肽酶； 位酰基与 位酰基与A位氨基反应 成肽：转肽酶；P位酰基与 位氨基反应 转位、脱落、移位： 转位、脱落、移位：EFG（转位酶）或T2、GTP ； （转位酶） 位移至P位 由A位移至 位，A位留空 位移至 位留空 方向： 端 ）；5 方向：N端→C端（肽链）； ′端→3′端（mRNA） 端 肽链）； ） 3、终止 、 （1）释放因子 ：3种（原核）或1种（真核） ）释放因子RF： 种 原核） 种 真核）
Reverse transcription
mRNA上对应于氨基酸的核苷酸序列 上对应于氨基酸的核苷酸序列
解读密码
DNA分子中的核苷酸只有 种，而蛋白质中 分子中的核苷酸只有4种 分子中的核苷酸只有 的氨基酸却有20种之多 种之多。 的氨基酸却有 种之多。DNA如何得以包含 如何得以包含 蛋白质中氨基酸排列的遗传信息呢？ 蛋白质中氨基酸排列的遗传信息呢？ 1954年理论物理学家 年理论物理学家Gamov在“Nature”杂 年理论物理学家 在 杂 志中明确提出遗传“密码”的概念。 志中明确提出遗传“密码”的概念。认为在 密码翻译时3个核苷酸决定 个氨基酸。 种核 个核苷酸决定1个氨基酸 密码翻译时 个核苷酸决定 个氨基酸。4种核 苷酸，如允许重复，则可有4 苷酸，如允许重复，则可有 3＝64种排列组 种排列组 合方式，编码20种常见氨基酸。 合方式，编码 种常见氨基酸。 种常见氨基酸
止
1、起始复合物的生成 、
（1）起始因子 ） 3种IF（原核）： 1、IF2、IF3 ）：IF 种 （原核）： 多种eIF（真核）： ）：eIF 多种 （真核）： 2是合成调控的关键物质
（2） 能量：GTP（真核体系还需 ） 能量： （真核体系还需ATP） ） （3） 起始 ） 起始AA-tRNA fMet-tRNAfmet （原核） 原核） Met-tRNAmet （真核） 真核） 小亚基、 （4） 起始复合物组成：大、小亚基、mRNA、起始 ） 起始复合物组成： 、 因子、起始AA-tRNA 因子、起始 （5）起始复合物形成过程：核蛋白体的拆离、mRNA ）起始复合物形成过程：核蛋白体的拆离、 就位、起始tRNA结合、大亚基结合 结合、 就位、起始 结合 小亚基先与mRNA结合（原核） 结合（原核） 小亚基先与 结合 小亚基先与起始AA-tRNA结合（真核） 小亚基先与起始 结合（真核） 结合
装配机"——核蛋白体 三、多肽链的"装配机 多肽链的 装配机 核蛋白体 1、组成：蛋白质＋rRNA 、组成：蛋白质＋ 真核核蛋白体（ 真核核蛋白体（40S+60S=80S） ） 原核核蛋白体（ 原核核蛋白体（30S+50S=70S） ） 2、功能区 、 受位 （ A 位 ） ： 位于 大 、 小亚基结合处 ， 结 合 AA-tRNA 给位（P位）：主要位于大亚基，结合肽酰tRNA和起始 和起始Met-tRNA 和起始 转肽酶、 转肽酶、GTP酶：位于大亚基 酶 3、多核蛋白体：1个mRNA和多个核蛋白体的聚合 、多核蛋白体： 个 和多个核蛋白体的聚合 体现了蛋白质合成的高速、 物，体现了蛋白质合成的高速、高效性
第二节 蛋白质生物合成过程
氨基酸活化、起始复合物生成、肽链延长、 氨基酸活化、起始复合物生成、肽链延长、终止 一、氨基酸的活化与转运 合成酶： （1） 氨基酰 ） 氨基酰tRNA合成酶：高度特异识别氨基酸、 合成酶 高度特异识别氨基酸、 tRNA ；校对活性 个高能键） （2）能量：1个ATP（2个高能键） ）能量： 个 （ 个高能键 二、核蛋白体循环（ribosomal cycle）： 起始、延长、 终 ）： 起始、延长、
第四节 翻译后加工
一、肽链合成后的加工 1、去除 甲酰基（原核）或N-蛋氨酸（真核） 甲酰基（ 蛋氨酸（ 、去除N-甲酰基 原核） 蛋氨酸 真核） 2、二硫键形成：生成胱氨酸 、二硫键形成： 3、水解修剪 、 4、氨基酸侧链修饰：羟化（生成羟脯氨酸、羟赖 氨基酸侧链修饰：羟化（生成羟脯氨酸、 氨酸）、乙酰化、磷酸化、甲基化与羟甲基化、 ）、乙酰化 氨酸）、乙酰化、磷酸化、甲基化与羟甲基化、加 加脂， 糖、加脂，等 5、亚基聚合 、 6、辅基结合 、
（2）能量：GTP ）能量： 酯酶（ （3）转肽酶活性转变：转肽酶 酯酶（水解酶 ） ）转肽酶活性转变：转肽酶→酯酶 二、真核与原核蛋白合成的不同点 1、转录与翻译不偶联 、 2、合成体系复杂 、 3、合成起始AA-tRNA不同 、合成起始 不同 4、通常需进行翻译后加工 、 5、合成的调控更为复杂 、
四环素(金霉素 四环素 金霉素 原核生物 等) 红霉素 链霉素、 链霉素 、 新霉 卡那霉素) 素(卡那霉素 卡那霉素 放线菌酮 嘌 呤 霉 素 （ AA-tRNA 类似物） 类似物） 原核生物 原核生物 真核生物
50S大亚基 大亚基 30S小亚基 小亚基 60S大亚基 大亚基
竞争结合A位 原 、 真 核 生 竞争结合 位 促使肽链提前终止 物
终止密码： 终止密码：UAA、UAG或UGA（不编码氨基酸） 、 或 （不编码氨基酸） 简并性(degenerate)：一个以上密码子体现一个氨 ： 简并性 基酸遗传信息（ 除外， 基酸遗传信息（Trp和Met除外，仅有 个密码子 ）。 和 除外 仅有1个密码子 其原因是由于密码子与反密码子之间存在不稳定配对 摆动性或摇摆性）。 （摆动性或摇摆性）。 摇摆性（wobble）： mRNA密码子的第三个核苷 摇摆性（wobble）： mRNA密码子的第三个核苷 反密码子第一个核苷酸（ ˊ 酸（3ˊ端） 与tRNA反密码子第一个核苷酸（5ˊ ˊ 反密码子第一个核苷酸 配对时，有时不遵守严格的碱基配对原则， 端）配对时，有时不遵守严格的碱基配对原则，除 A-U、G-C外，还可有其它配对方式。 I是最常见的 、 外 还可有其它配对方式。 是最常见的 摆动现象。 摆动现象。
2、遗传密码的特点 、 通用性：部分线粒体、 通用性：部分线粒体、叶绿体密码子除外 方向性： ˊ 方向性：5ˊ端→3ˊ端 ˊ 连续性： 连续性：mRNA链上碱基的插入或缺失可导致移码 链上碱基的插入或缺失可导致移码 不重叠性： 不重叠性： 起始密码：5ˊ端第一个 表示起动信号， 起始密码： ˊ端第一个AUG表示起动信号，并代 表示起动信号 表甲酰蛋氨酸(细菌 或蛋氨酸(高等动物 细菌)或蛋氨酸 高等动物) 表甲酰蛋氨酸 细菌 或蛋氨酸 高等动物
第三节 蛋白质合成的调节
一、蛋白质合成抑制剂：抗生素、干扰素、毒素 蛋白质合成抑制剂：抗生素、干扰素、
1、抗生素 、
抗生素 氯霉素 抑制对象 原核生物 作用环节 50S大亚基 大亚基 30S小亚基 小亚基 作用原理 抑制转肽酶 阻碍氨基酰 tRNA 与 小 亚 基结合 抑制转肽酶， 抑制转肽酶 ， 防碍移位 抑制起动,造成 抑制起动 造成 误译 抑制转肽酶
2、干扰素（interferon，IF）：抗病毒 、干扰素（interferon，IF）
<IFα—白细胞, IFβ—成纤维细胞, IFγ—淋巴细胞> <IFα 白细胞, IFβ—成纤维细胞, IFγ—淋巴细胞>
降解模板RNA：干扰素与双链 ：干扰素与双链RNA（病毒）共 降解模板 （病毒） 同活化2’, - 合成酶 促使多聚2’, - 生成 合成酶， 生成； 同活化 ,5’-A合成酶，促使多聚 ,5’-A生成； 2’,5’-A活化核酸内切酶，使mRNA降解 活化核酸内切酶， , - 活化核酸内切酶 降解 磷酸化起始因子eIF 磷酸化起始因子eIF2，抑制蛋白合成的起始 3、毒素：抑制真核生物 、毒素： 核糖化） （1）白喉毒素：共价修饰（ADP核糖化）延长 ）白喉毒素：共价修饰（ 核糖化 因子EFT2，抑制肽链延长 因子 二、其它调节方式
原料： 种氨基酸 原料：20种氨基酸 模板： 模板：mRNA 场所： 场所：核蛋白体 氨基酸的“搬运工具” 氨基酸的“搬运工具”：tRNA 酶与蛋白质因子：启动、延长、 酶与蛋白质因子：启动、延长、终止因子 能量： 能量：ATP、GTP 、 无机离子
一、模板——mRNA 模板 1、遗传密码（genetic code） 、遗传密码（ ）