12蛋白质生物合成-课件

第一步反应
氨基酸 ＋ATP-E
氨基酰-AMP-E ＋ PPi
第二步反应
氨基酰-AMP-E ＋ tRNA 氨基酰-tRNA ＋ AMP ＋ E
▪ 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： Met-tRNAiMet 原核生物： fMet-tRNAifMet
(exit site)
目录
三、tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质 生物合成的适配器
氨基酸臂
反密码环
四、蛋白质生物合成需要酶类、 蛋白质因子等
（一）重要的酶类
➢ 氨基酰-tRNA合成酶 ➢ 转肽酶 ➢ 转位酶
（二）蛋白质因子
➢ 起始因子（initiation factor，IF）
➢ 延长因子（elongation factor，EF）
一、mRNA是蛋白质生物合成的直接模板
mRNA的基本结构
Start of genetic message Cap
5
5’-端非翻译区 开放阅读框架
End
Tail
3
3’-端非翻译区
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，称为开放阅读框架 (open reading frame, ORF)。
EF-Ts EF-G
RF-1 RF-2 RF-3
调节亚基
有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至 P位，促进tRNA卸载与释放
特异识别UAA、UAG，诱导转肽酶转变为酯酶
特异识别UAA、UGA，诱导转肽酶转变为酯酶
可与核蛋白体其他部位结合，有GTP酶活性，能介 导RF-1及RF-2与核蛋白体的相互作用
tRNA反密码子 第1位碱基
mRNA密码子 第3位碱基
Fra Baidu bibliotek
I
U
G AC
U, C, A A, G U, C U G
摆 动 配 对
321
U
123
二、核蛋白体是肽链合成的场所
70S
80S
30S
40S
50S
60S
原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:
P位：肽酰位 (peptidyl site) A位：氨基酰位 (aminoacyl site) E位：排出位
* 遗传密码的特点
（一）方向性 (directional) （二）连续性（ non-punctuated ） （三）简并性（degeneracy） （四）摆动性（wobble） （五）通用性（universal）
1. 方向性
翻译时遗传密码的阅读方向是5’→3’，即读 码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5’→3’ 的方向逐一阅读，直至终止密码子。
12蛋白质生物合成
精品
*翻译（translation）指以新生的mRNA 为模板，把核酸中由A、G、C、U四种 符号组成的遗传信息，破译为蛋白质分 子中20种氨基酸排列顺序。
第一节 蛋白质生物合成体系
Protein Biosynthesis System
*蛋白质生物合成体系
• 模板： mRNA • 原料：20种编码氨基酸 • 氨基酸运载体：tRNA • 场所：核蛋白体 • 酶：氨基酰-tRNA合成酶、 转肽酶 • 蛋白质因子：IF、EF、 RF • 能量（ATP、GTP） • 无机离子（Mg2+、K+）
缬
丙
酪
甘
缬
丙
丝
精
缬
脯
苏
天冬
3. 简并性
AUG
UAA UAG
UGA
4. 通用性
从简单的病毒到高等的人类，几乎使 用同一套遗传密码，因此，遗传密码表中 的这套“通用密码”基本上适用于生物界 的所有物种，具有通用性。
密码的通用性进一步证明各种生物进 化自同一祖先。
5. 摆动性
反密码子与密码子之间的配对有时并不严格 遵守常见的碱基配对规律，这种现象称为摆动配 对。例如：*次黄嘌呤（insosine，I）常出现于 反密码子第一位，是最常见的摆动现象。
读码方向
5′
3′
N
C
肽链延伸方向
2. 连续性 编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密
码连续阅读，密码子及密码子的各碱基之间 既无间隔也无交叉。
5’…….A U G G C A G U A C A U …… U A A 3’
Met Ala Val His
终止密码
基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入 或缺失，可能导致框移突变(frameshift mutation)。
➢ 释放因子（release factor，RF）
参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能
种类 起始因子
延长因子
释放因子
生物学功能
IF-1 占据A位防止结合其他tRNA
IF-2 促进起始tRNA与小亚基结合
IF-3 促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA的敏 感性
EF-Tu 促进氨基酰-tRNA进入A位，结合并分解GTP
原核生物起始复合物的生成
1. 核蛋白体亚基的分离
2. mRNA在核蛋白体小亚基上就位
3. fmet-tRNAf的结合
➢原核生物的多顺反子
5 PPP
3
➢真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
蛋白质
AAA … 3
蛋白质
非编码序列
核蛋白体结合位点
编码序列 起始密码子 终止密码子
遗传密码
➢密码子（codon） 开放阅读框架内每3个碱基组成的三联体，决
定一个氨基酸，称为遗传密码。
➢起始密码子和终止密码子： 起始密码子(initiation codon)：AUG 终止密码子(termination codon) ：UAA、UAG、UGA
N-甲酰甲硫氨酸(fmet)的合成
第三节 肽链的生物合成过程
The Biosynthesis Process of Peptide Chain
翻译过程分为三个阶段 一、翻译的起始 二、翻译的延长 三、翻译的终止
以原核生物为例
一、翻译的起始
翻译起始是把带有甲酰甲硫氨酸的起始tRNA连同 mRNA结合到核蛋白体上，生成翻译起始复合物 （translational initiation complex）,此过程需要多种起始 因子的参与。
第二节 氨基酸的活化
Activation of Amino Acids
一、 氨基酸活化形成氨基酰-tRNA
Mg2+
氨基酸+ATP+tRNA
氨基酰-tRNA+AMP+ppi
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA合成酶具有绝对专一性，对氨基酸、tRNA 两种底物都能高度特异性地识别。
氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性。