第15章 翻译

第二节 蛋白质生物合成过程★
氨基酸的活化、转运、核糖体循环
一、氨基酰的活化★
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
OH
+ 氨基酸-
COOH
反密
码子
氨基酸的活化过程
O－OC氨基
反密 码子
氨基酰-tRNA
1）氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和 tRNA都有高度特异性。 2 ） 氨 基 酰 -tRNA 合 成 酶 具 有 校 正 活 性 (proofreading activity) 。
密码子（codon）：mRNA分子从5′-末端的AUG开 始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上一个氨基酸 或合成的终止信号，称为三联体密码或密码子。
（一）mRNA携带遗传密码
5 mG - PPP
AUG
起始密码
UAG
AAAAAA 3
终止密码
从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密 码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排 列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架 (open reading frame, ORF)。
翻译(以mRNA为模板合成蛋白质的过程) ★★
模板
mRNA
原料
氨基酸（需要tRNA的转运）
酶
？
产物
蛋白质（肽链）
配对
密码子-反密码子
合成场所 核糖体（由rRNA和蛋白质构成）
第一节 蛋白质生物合成体系
N
5′
反密码子
tRNA
氨基酸
C
密码子 3′
mRNA
核糖体
一、mRNA是蛋白质合成的直接模板★★
（二）遗传密码的特点★★
1.连续性(commaless)、不重叠性
编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连 续阅读，密码间既无间断也无交叉。
5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′
2. 简并性(degeneracy)
遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一 个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6 个三联体为其编码。
原核生物：
5 PPP
N-甲酰甲硫氨酸
fMet-tRNຫໍສະໝຸດ BaiduifMet
UAC
3
AUG
起始密码
二、核糖体循环★
——起始、延长、终止
原核细胞的核糖体循环
还 需 辅 助 因 子 ： 起 始 因 子 （ initiation factor, IF ） 、 延 长 因 子 （ elongation factor, EF）、释放/终止因子（release factor, RF）
第15章 蛋白质的生 物合成（翻译）
目的与要求
★★ 1．掌握蛋白质生物合成的概念，mRNA， tRNA及核糖体在蛋白质生物合成中的作用， 密码子及其特点。
★ 2．熟悉原核生物蛋白质生物合成的基本过 程，真核生物翻译起始的特点及分子病。 3．了解肽链合成后一级和高级结构的修饰 及靶向运输，蛋白质生物合成与医学的关 系。
氨基酰-tRNA的表示方法：
Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet
（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA 真核生物：
甲硫 氨酸
甲硫 氨酸
Met-tRNAiMet
Met-tRNAeMet
5 mG - PPP
UAC
UAC
AUG ……….. AUG
起始密码 甲硫氨酸
AAAAAA 3
IF-3
IF-1
2. mRNA在小亚基定位结合
S-D序列
5′
AGGAGG
3′
UCCUCC
5'
AUG
3'
IF-3
IF-1
3. 起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到 小亚基
IF-2 GTP
5'
AUG
3'
IF-3
IF-1
4. 核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成
IF-2 GGDTPPPi
5'
AUG
3'
IF-3
IF-1
IF-2G-GGDTTPPPi
5'
AUG
3'
IF-3
IF-1
二、肽链的延长
指 根 据 mRNA 密 码 序 列 的 指 导 ， 次 序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直 到合成终止的过程。是进位、转肽、移 位三步的不断循环（小循环），需延长 因子参与。
进位（entrance）/ 注册（registration） Tu TGsTP
mRNA借助密码子将遗传信息传递给 蛋白质，通过蛋白质将遗传信息表达出来。
5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′
由A、G、C、U四类核苷酸可组成64组三 联体密码，编码组成人体蛋白质的20种氨 基酸
1.有的氨基酸只有1个密码子，有的氨基酸有2个 或2个以上的密码子(最多可达6个)
2.其中AUG可编码蛋氨酸，也可作为翻译的起始 信号，又称起始密码，有的密码子不编码氨基酸， 如 UAA 、 UAG 、 UGA ， 它 们 被 称 为 终 止 密 码 （真正编码氨基酸的密码子只有61个）
5. 摆动性(wobble)
转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基 互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但 反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规 律，称为摆动配对。
通常发生在反密码 子的1位碱基与密码 子的3位碱基间，以 简并性为基础
GCGA
5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′
二、tRNA转运氨基酸★★
氨基酸臂
反密码环
三、核蛋白体是多肽链合成的场所★★
核蛋白体由大、小亚基构成，每个亚基又 含不同的蛋白质和rRNA
大亚基
小亚基
大亚基
有转肽酶活性、 GTP酶活性
5′
mRNA
E
位
P
A
位位
小亚基
A位：氨基酰位/受位 P位：肽酰位/给位 E位：卸载tRNA的
排出位
3′
蛋白质生物合成需： 模板：mRNA 原料：氨基酸（需tRNA的转运） 酶：氨基酰tRNA合成酶、转肽酶 场所：核糖体（蛋白质和rRNA构成）
亮氨酸：UUA UUG CUU CUC CUA CUG
脯氨酸：CCU CCC CCA CCG
密码第一、二位碱基多相同，第三位差异
3. 通用性(universal)
蛋白质生物合成的整套密码，从原核生 物到人类都通用。
密码的通用性进一步证明各种生物进 化自同一祖先。
4.方向性（sideness）
5′→ 3′
（一）肽链合成起始
指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与 核蛋白体结合而形成翻译起始复合物 (translational initiation complex)：
1、核蛋白体大小亚基分离；2、mRNA在小 亚基定位结合；3、起始氨基酰-tRNA的结合； 4、核蛋白体大亚基结合。
1. 核蛋白体大小亚基分离