生物竞赛-生物化学-39蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解-杨荣武《生物化学原理(第二版)(三)》P
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第二类通常为寡聚酶，具有另外的保守序列，由它们形成三种首 尾相连的同源结构基序，其中第一种参与二聚体的形成，另一种 是 “签名”模体，由7段反平行的β折叠、3段相邻的α-螺旋和一 种不多见的负责结合核苷酸的折叠组成，由它和第三种结构基序 一起组成了酶活性中心的核心部分。这些酶结合tRNA分子的另 一面（受体茎大沟一侧），识别的个性不包括反密码子环，最后 总是将氨基酸转移到tRNA3'-端腺苷酸的3′-OH上（苯丙氨酰tRNA除外）。由此类酶催化的氨基酸有Ala、Asn、Gly、Asp、 His、Lys、Phe、Pro、Ser和Thr。
常见的tRNA的个性（大肠杆菌）
tRNA
丙氨酸 丝氨酸
缬氨酸 谷氨酰胺 苯丙氨酸 异亮氨酸
蛋氨酸
个性
受体茎中的G3:U70碱基对 受体茎中G1:C72、G2:C71、A3:U70碱基
对,D茎中的C11:G24碱基对 反密码子
反密码子,特别是其中的U 反密码子,D环中的G20, 3′端的A73
U35 反密码子
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
原核细胞核糖体的各种功能部位
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
细菌核糖体的各种功能部位
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
真核细胞多聚核糖体的结构
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
细菌多顺反子mRNA和真核生物单顺反子mRNA的翻译
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
tRNA的结构与功能
二级结构与三级结构 同工受体tRNA-携带同种氨基酸的不同 tRNA个性- “第二套遗传密码” 某些特殊的tRNAs
1. 起始tRNA: tRNAf Met 和 tRNAiMet 2. 校正tRNA 3. tmRNA
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以 IleRS为例，如果Val进入它的活性中心，并发生 了第一步反应，生成Val-AMP，但Val-AMP 会被送 入编辑中心进行编辑，水解误载的Val。由于aaRS 具有内在的校对机制，因此在细胞内形成误载的氨 酰-tRNA的可能性非常低。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
氨酰-tRNA合成酶的双筛机制
四． mRNA的质量控制 五． 翻译的抑制剂 六． 蛋白质在细胞内的降解
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核糖体的主要功能定位
1. A部位—氨酰tRNA结合部位，也称为受体 部位；
2. P部位—肽酰tRNA结合部位； 3. E部位—空载tRNA临时结合的部位； 4. 肽酰转移酶活性部位——催化肽键形成的
部位； 5. mRNA结合部位； 6. 多肽链离开通道——正在延伸的多肽链离
开核糖体的通道； 7. 一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸
因子和终止因子）的结合部位。
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核糖体的分类与组成
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的三维结构模型和主要的功能部位
两类氨酰-tRNA合成酶的催化机理
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
两类aaRS
第一是单体酶，含有一个平行β-折叠核心和由两段同源的氨基酸 一致序列HIGH和KMSKS组成的Rossman折叠，该结构模体参与 ATP的结合和酶的催化。此类 aaRS识别的tRNA个性通常包括反 密码子环内的核苷酸残基和受体茎，一般在受体茎小沟一侧与 tRNA结合，紧握反密码子环，将tRNA接受氨基酸的一端置于活 性中心，最后总是先将氨基酸转移到tRNA 3′端腺苷酸的2′-OH上， 然后再通过转酯反应转移到3′-OH 。由此类酶催化的氨基酸有 Arg、Cys、Gln、Glu、Ile、Leu、Met、Trp、Tyr和Val。
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分类
1. 第一类 aaRS 2. 第二类II aaRS
校对机制- 在装载氨基酸水平的质量控制
1. aaRS是对氨基酸“身份”进行检查唯一的场所 2. 核糖体不在乎哪一种氨基酸与tRNA相连 3. 实载的tRNA被修饰后仍然能起作用 4. 装载前和装载后编辑 5. 双筛机制
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
双筛机制
1. 难以建立完美的活性中心 2. 活性中心和编辑中心层层把关，排除错误的氨基酸
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
使用双筛机制的实例-IleRS
一筛：酶活性中心优先结合正确的同源氨基酸，体 积比同源氨基酸大的因为无法进入活性中心首先被 排除；
二筛：酶的编辑中心对错误的非同源氨基酸进行编 辑，大小合适小的误载的氨酰-AMP 或氨酰-tRNA 在校对中心被水解“出局”。
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一种人工合成的保留有G3:U70的微螺旋仍能携带Ala
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氨酰-tRNA合成酶（aaRS）
两步反应机制：
1. ATP + 氨基酸 (AA) --> AA-AMP + PPi 2. tRNA + AMP-AA --> AA-tRNA + AMP
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aaRS的校对机制
装载前编辑
1. 有时aaRS激活错误的氨基酸 2. 正确的tRNA与酶的结合诱导aa-AMP的水解，而不是装载 3. aa-AMP被转移到酶的编辑中心而水解
装载后编辑
1. 有时 aaRS 激活错误的氨基酸，并将其转移到tRNA上 2. 错误的aa-tRNA在被释放之前被转移到酶的编辑中心水解
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生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
第三十九章 蛋白质的生物 合成及其在细胞内的降解
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提纲Baidu Nhomakorabea
一． 参与翻译的主要生物大分子 二． 翻译的一般特征 三． 翻译的详细机制
1. 细菌的蛋白质合成 2. 真核生物的细胞质翻译系统 3. 细胞器翻译系统 4. 古菌的翻译系统
常见的tRNA的个性（大肠杆菌）
tRNA
丙氨酸 丝氨酸
缬氨酸 谷氨酰胺 苯丙氨酸 异亮氨酸
蛋氨酸
个性
受体茎中的G3:U70碱基对 受体茎中G1:C72、G2:C71、A3:U70碱基
对,D茎中的C11:G24碱基对 反密码子
反密码子,特别是其中的U 反密码子,D环中的G20, 3′端的A73
U35 反密码子
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原核细胞核糖体的各种功能部位
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细菌核糖体的各种功能部位
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真核细胞多聚核糖体的结构
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细菌多顺反子mRNA和真核生物单顺反子mRNA的翻译
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tRNA的结构与功能
二级结构与三级结构 同工受体tRNA-携带同种氨基酸的不同 tRNA个性- “第二套遗传密码” 某些特殊的tRNAs
1. 起始tRNA: tRNAf Met 和 tRNAiMet 2. 校正tRNA 3. tmRNA
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以 IleRS为例，如果Val进入它的活性中心，并发生 了第一步反应，生成Val-AMP，但Val-AMP 会被送 入编辑中心进行编辑，水解误载的Val。由于aaRS 具有内在的校对机制，因此在细胞内形成误载的氨 酰-tRNA的可能性非常低。
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氨酰-tRNA合成酶的双筛机制
四． mRNA的质量控制 五． 翻译的抑制剂 六． 蛋白质在细胞内的降解
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核糖体的主要功能定位
1. A部位—氨酰tRNA结合部位，也称为受体 部位；
2. P部位—肽酰tRNA结合部位； 3. E部位—空载tRNA临时结合的部位； 4. 肽酰转移酶活性部位——催化肽键形成的
部位； 5. mRNA结合部位； 6. 多肽链离开通道——正在延伸的多肽链离
开核糖体的通道； 7. 一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸
因子和终止因子）的结合部位。
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核糖体的分类与组成
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核糖体的三维结构模型和主要的功能部位
两类氨酰-tRNA合成酶的催化机理
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两类aaRS
第一是单体酶，含有一个平行β-折叠核心和由两段同源的氨基酸 一致序列HIGH和KMSKS组成的Rossman折叠，该结构模体参与 ATP的结合和酶的催化。此类 aaRS识别的tRNA个性通常包括反 密码子环内的核苷酸残基和受体茎，一般在受体茎小沟一侧与 tRNA结合，紧握反密码子环，将tRNA接受氨基酸的一端置于活 性中心，最后总是先将氨基酸转移到tRNA 3′端腺苷酸的2′-OH上， 然后再通过转酯反应转移到3′-OH 。由此类酶催化的氨基酸有 Arg、Cys、Gln、Glu、Ile、Leu、Met、Trp、Tyr和Val。
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分类
1. 第一类 aaRS 2. 第二类II aaRS
校对机制- 在装载氨基酸水平的质量控制
1. aaRS是对氨基酸“身份”进行检查唯一的场所 2. 核糖体不在乎哪一种氨基酸与tRNA相连 3. 实载的tRNA被修饰后仍然能起作用 4. 装载前和装载后编辑 5. 双筛机制
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
双筛机制
1. 难以建立完美的活性中心 2. 活性中心和编辑中心层层把关，排除错误的氨基酸
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
使用双筛机制的实例-IleRS
一筛：酶活性中心优先结合正确的同源氨基酸，体 积比同源氨基酸大的因为无法进入活性中心首先被 排除；
二筛：酶的编辑中心对错误的非同源氨基酸进行编 辑，大小合适小的误载的氨酰-AMP 或氨酰-tRNA 在校对中心被水解“出局”。
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一种人工合成的保留有G3:U70的微螺旋仍能携带Ala
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氨酰-tRNA合成酶（aaRS）
两步反应机制：
1. ATP + 氨基酸 (AA) --> AA-AMP + PPi 2. tRNA + AMP-AA --> AA-tRNA + AMP
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aaRS的校对机制
装载前编辑
1. 有时aaRS激活错误的氨基酸 2. 正确的tRNA与酶的结合诱导aa-AMP的水解，而不是装载 3. aa-AMP被转移到酶的编辑中心而水解
装载后编辑
1. 有时 aaRS 激活错误的氨基酸，并将其转移到tRNA上 2. 错误的aa-tRNA在被释放之前被转移到酶的编辑中心水解
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第三十九章 蛋白质的生物 合成及其在细胞内的降解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
提纲Baidu Nhomakorabea
一． 参与翻译的主要生物大分子 二． 翻译的一般特征 三． 翻译的详细机制
1. 细菌的蛋白质合成 2. 真核生物的细胞质翻译系统 3. 细胞器翻译系统 4. 古菌的翻译系统