12第十二章蛋白质合成定稿

30S
50S
30S
A UG
mRNA
30S
PA
AUG
IF2
GTP
50S
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真核生物起始特点
核蛋白体差异: 80S (40S +60S)
起始tRNA为met-tRNA
没有PBS序列,有帽子结构和多聚A尾巴
起始顺序不同: 先形成eIF2-tRNA-GTP, 再 由 eIF3 和eIF4C 协助结合到小亚基上,然后 才由mRNA的AUG辨认met-tRNA的反密
起始密码：AUG 终止密码：UAA、UAG、UGA
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起始密码
AUG(开放读码框架 open reading frame) 在mRNA的5`端为起始密码，在中间代表蛋氨 酸。
终止密码(stop codon) UAA UAG UGA 位于mRNA3`端，是肽链合成终止信号
2. tRNA在蛋白质合成中的作用
G
UGU 半胱氨酸 UGC 半胱氨酸 UGA 终止密码 UGG 色氨酸
CGU 精氨酸 CGC 精氨酸 CGA 精氨酸 CGG 精氨酸
AGU 丝氨酸 AGC 丝氨酸 AGA 精氨酸 AGG 精氨酸
GGU 甘氨酸 GGC 甘氨酸 GGA 甘氨酸 GGG 甘氨酸
第3个 核苷酸 （3’）
U C A G
U C A G
Biosynthesis
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参与蛋白质生物合成的物质
. 原料: 20种氨基酸
. 各种蛋白质因子
⑴起始因子(initiation factors、IF) (eukaryote、eIF)
⑵延长因子(elongation factors、EF)
⑶终止因子(release factors、RF)
U C A G
U C A G
遗传密码的特点
4 3 = 64个
方向性(direction ):
连续性(commaless):3个一组连续读
插入和缺少可框移
简并性(degeneracy):第三位碱基改变
可不影响氨基酸排列顺序
摆动性(wobble):
通用性(universal):高、低等生物通用
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RBS与16S rRNA3ˊ-端的…UCCU…互补. 核酸-蛋白质辨认:由核蛋白体小亚基蛋白(res-1)
辨认紧接AGGA的小段核苷酸。
S-D序列
原核生物起始复合物的形成
、核蛋白体亚基的解体
大小亚基必须解体才利于mRNA结合 终止的最后一步就是下一轮起始的第一步
、mRNA就位
通过核酸-核酸辨认和核酸-蛋白质辨认把 mRNA联结在核蛋白体小亚基上.
CAU 组氨酸 CAC 组氨酸 CAA 谷氨酰胺 CAG 谷氨酰胺
AAU 天冬酰胺 AAC 天冬酰胺
AAA 赖氨酸 AAG 赖氨酸
GAU 天冬氨酸 GAC 天冬氨酸
GAA 谷氨酸 GAG 谷氨酸
G
UGU 半胱氨酸 UGC 半胱氨酸 UGA 终止密码 UGG 色氨酸
CGU 精氨酸 CGC 精氨酸 CGA 精氨酸 CGG 精氨酸
氨基酰-tRNA表示方法
ala-tRNAala ; arg-tRNAarg
tRNAimet ______ 起始者tRNA
fmet-tRNAf met ____ N-甲酰蛋氨酸
tRNAe met_____ 携带延长链上蛋氨酸的tRNA
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3. rRNA在蛋白质合成中的作用
参与组成核蛋白体，提供合成场所.
第12章 翻译
Protein Biosynthesis
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蛋白质的生物合成 = 翻译 protein biosynthesis translation
以mRNA为直接 模板合成蛋白质的 过程。
将mRNA分子中 核糖核酸信息转变成 氨基酸信息的过程。
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第一节
蛋白质生物合成需要的物质 Material Required for Protein
码, eIF4 协助进入小亚基 eIF2 是蛋白质合成调控的关键物
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帽子结合蛋白 (cap-site binding protein,CBP)
结合在帽子结构上,促进mRNA与小亚基结合
已知有两种:CBP-1 = CBPa = eIF4E
CBP-2=CBPb=eIF4F eIF4F有解螺旋酶和ATP酶活性是主要的帽子 结合蛋白
GCU 丙氨酸 GCC 丙氨酸 GCA 丙氨酸 GCG 丙氨酸
wk.baidu.com
A
UAU 酪氨酸 UAC 酪氨酸 UAA 终止密码 UAG 终止密码
CAU 组氨酸 CAC 组氨酸 CAA 谷氨酰胺 CAG 谷氨酰胺
AAU 天冬酰胺 AAC 天冬酰胺
AAA 赖氨酸 AAG 赖氨酸
GAU 天冬氨酸 GAC 天冬氨酸
GAA 谷氨酸 GAG 谷氨酸
搬运氨基酸到合成场所
遗传密码与反密码的摆动配对 配对方式
mRNA 5ˊ
3ˊ
12 3
32 1
tRNA 3ˊ
5ˊ
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tRNA与mRNA配对
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摆动配对规律
tRNA
I
U
C
mRNA A G U A G C G U
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氨基酸的活化
AA + tRNA 氨基酰-tRNA合成酶 AA-tRNA
peptidyl site, donor site 结合肽酰tRNA的位置
A位= 受位= 氨基酰位 aminoacyl site，acceptor site
结合氨基酰tRNA的位置
一个mRNA分子上可有多个核蛋白体(多聚核蛋白体)。
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核蛋白体（ribosome）
4. 参加蛋白质生物合成的酶体系
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（1）密码的方向性和连续性：
编码区内的密码子是连续的不间断的。
AUG UUU UUC CUU CUC AUU GUU ACC AAC GGU
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（2）密码的简并性：
一个氨基酸通常是由一个或一个以上的密码 子编码, 密码子的第一位、第二位碱基多数相同， 前2位碱基决定编码氨基酸的特异性，差异出现在 第三位碱基。
核蛋白体释放因子
(ribosomal release factors、RR)
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. 三种RNA 在蛋白质合成中的作用
mRNA(信使核糖核酸) —直接模板 tRNA(转运核糖核酸) —转运氨基酸 rRNA(核糖体核糖核酸) —提供场所
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1.mRNA在蛋白质合成中的作用
遗传密码表
第2个核苷酸
C
UCU 丝氨酸 UCC 丝氨酸 UCA 丝氨酸 UCG 丝氨酸
CCU 脯氨酸 CCC 脯氨酸 CCA 脯氨酸 CCG 脯氨酸
ACU 苏氨酸 ACC 苏氨酸 ACA 苏氨酸 ACG 苏氨酸
GCU 丙氨酸 GCC 丙氨酸 GCA 丙氨酸 GCG 丙氨酸
A
UAU 酪氨酸 UAC 酪氨酸 UAA 终止密码 UAG 终止密码
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第1个
核苷酸
（5’）
U
UUU 苯丙氨酸
U
UUC 苯丙氨酸 UUA 亮氨酸
UUG 亮氨酸
CUU 亮氨酸
C
CUC 亮氨酸 CUA 亮氨酸
CUG 亮氨酸
AUU 异亮氨酸
A
AUC 异亮氨酸 AUA 异亮氨酸
AUG 甲硫氨酸
GUU
G
GUC 2020/G6/U1A5
GUG
缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸
mRNA做直接模板，DNA为间接模板
mRNA从5ˊ端AUG开始每三个碱基是 一个遗传密码(genetic codon)，代表一种氨 基酸。
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第1个 核苷酸 （5’）
U
C
A
G
U
UUU 苯丙氨酸 UUC 苯丙氨酸 UUA 亮氨酸 UUG 亮氨酸
CUU 亮氨酸 CUC 亮氨酸 CUA 亮氨酸 CUG 亮氨酸
AGU 丝氨酸 AGC 丝氨酸 AGA 精氨酸 AGG 精氨酸
GGU 甘氨酸 GGC 甘氨酸 GGA 甘氨酸 GGG 甘氨酸
第3个 核苷酸 （3’）
U C A G
U C A G
U C A G
U C 11 A G
（3）摆动性：
在翻译过程中氨基酸能否正确的加入，需要 依靠mRNA上的密码 和tRNA上的反密码相互配对 辨认，但是在实际翻译中也会出现理论上mRNA 与tRNA不配对，但是实际二者仍能配对的现象， 翻译仍能继续进行，这种现象称为遗传密码子的 摆动性。出现的部位是mRNA密码子上的第三位 碱基，tRNA上的第一 位碱基。
ATP AMP + PPi
氨基酸＋ATP＋酶 →氨基酰-AMP-酶＋PPi
氨基酰-AMP-酶 + tRNA→氨基酰-tRNA＋AMP ＋酶
氨基酸羧基被活化！
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氨基酰-tRNA合成酶促反应
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氨基酰-tRNA合成酶
具有高度特异性，既能识别氨基酸， 也能识别相应的tRNA。
mRNA，N-甲酰甲硫氨酰-tRNAfMet mRNA上的起始密码子（AUG） 30S核糖体亚基，50S核糖体亚基 起始因子(IF-2、IF-2、IF-3)、GTP、Mg2+
延长
具有功能的70核糖体（起始复合物）
密码子特异的氨基酰-tRNA
延长因子(EF-Tu、EF-Ts、EF-G)、GTP、Mg2+
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5`
G G A（C、U）
CCI
5`
3`
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3`
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密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA反密码子第一位碱基 I U G A C
mRNA密码子第三位碱基 U A U U G C GC A
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（4）通用性：
从最简单的生物病毒到人类。在蛋白质合成 中都使用一套通用的密码。（除线粒体外）
起始阶段 延长阶段 终止阶段
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一、起始阶段___ 形成起始复合物
mRNA - 核蛋白体 - 蛋氨酰-tRNA
mRNA- 核蛋白体 – 甲酰蛋氨酰-tRNA
原核与真核需要的起始因子不同,但步骤相似.
起始因子(initiation factors, IF)
原核生物: 有三种, IF1 IF2 IF3
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催化核糖体和mRNA移位，核 糖体向mRNA的3’端移动相当于一 个密码子的距离。
5. 蛋白质合成需要的其他物质
• Mg2+、K+等无机离子 • ATP、GTP等供能物质
大肠杆菌蛋白质合成需要的物质
阶段 氨基酸的活化
起始
必需化合物
20种氨基酸，20种氨基酰-tRNA合成酶 32种（或多于32种）tRNA，ATP、Mg2+
终止与释放 折叠和翻译后的加工
mRNA上的终止密码 释放因子（RF-1、RF-2、RF-3）
特异酶、辅助因子、除去起始残基和信号肽所需的化 合物，水解、末端残基修饰、磷酸、甲基、羧基、 碳水化合物或辅基结合到蛋白质上
第二节 蛋白质生物合成过程 Process of Protein Synthesis
真核生物:共发现10+种 eIF
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核酸-核酸和核酸-蛋白质辨认
核酸-核酸辨认:mRNA核蛋白体结合位点(RBS) 与核蛋白体小亚基16S rRNA的碱基互补。
RBS(ribosomal binding site)= S-D序列 位于起始密码AUG上游约8~13个核苷酸 处,以…AGGA…为核心的富含嘌呤的4~6 个核苷酸序列,
AUU 异亮氨酸 AUC 异亮氨酸 AUA 异亮氨酸 AUG 甲硫氨酸
GUU 缬氨酸 GUC 缬氨酸 GUA 缬氨酸 GUG 缬氨酸
遗传密码表
第2个核苷酸
C
UCU 丝氨酸 UCC 丝氨酸 UCA 丝氨酸 UCG 丝氨酸
CCU 脯氨酸 CCC 脯氨酸 CCA 脯氨酸 CCG 脯氨酸
ACU 苏氨酸 ACC 苏氨酸 ACA 苏氨酸 ACG 苏氨酸
、fmet-tRNA- mRNA-IF2-GTP 复合体形成 需结要合I,推F2动先m与RGNTAP前结移合,→tRfNmAet达-tRP位NA再与其
、大亚基结合形成起始复合物
mRNA-fmet-tRNA-核蛋白体
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30S 50S
IF3 IF1
30S
A UG
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50S
小 亚 基 基大 亚
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原核生物 16S rRNA
21种 23S rRNA 5S rRNA
34 种
真核生物
18S rRNA 33种
28S rRNA 5.8S rRNA
5S rRNA 49种 23
核蛋白体(ribosomal)
由大、小亚基组成,大亚 基有转肽酶活性.
PA
P位= 肽位= 给位
（1）氨基酰－tRNA合成酶 （2）转肽酶 （3）转位酶
氨基酰－tRNA合成酶 （aminoacyl-tRNA synthetase）
在ATP供能的情况下催化氨基酸活 化成氨基酰－tRNA。
转肽酶
催化两个氨基酸之间形成肽键， 存在于核蛋白体大亚基上，是组成 核糖体的蛋白质成分之一。
转位酶（translocase）