蛋白质的翻译过程

➢核糖体与特异蛋白质、mRNA、tRNA的反应 部位
➢新技术 低温电子显微镜技术 中子散射技术
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第二节 蛋白质合成的过程
原核生物 氨基酸的活化与转运 肽链合成的起始 肽链的延长 “核糖体循环” 肽链合成的终止 蛋白质的加工、修饰
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一、氨基酸的活化与特异tRNA的连接
1 、氨基酰tRNA合成酶
rRNA
rP
5S 5.8S 28S 49种L1～ L49
18S
33种S1～
S3312
➢核糖体结构 ➢RNA一级结构变化较大 ➢RNA二级结构具有相似性—二维柄-环结构 三维结构：三个结构域
➢体外实验
➢重建具有活性的核糖体 研究核糖体中不同的蛋白质与rRNA的相互关 系
➢研究核糖体结构的复杂性
➢核糖体在蛋白质合成中空间构象的改变
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2、蛋白质合成的“衔接子”-tRNA
❖衔接子
❖携带特异的氨基酸
(adapter molecules) ❖特异识别模板上的遗传密码
❖氨基酸的特异“搬运工具” ❖1A.A----2～6特异 tRNA
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tRNA的构象
氨基酸臂
二级结构
反密码环
三级结构
❖摆动假设 (wobble hypothesis)
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➢ mRNA 5’端的起始信号 ❖SD序列(shine-Dalgarno序列):---原核生物
1.位于起始密码上游25个核苷酸， 2.序列富含嘌呤(如AGGA /GAGG）的一段序列。 3.能和原核生物16s rRNA相应的富含嘧啶序列互补。
4.在IF3、IF1促进下和30S亚基结合。
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SD序列
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3、蛋白质合成的场所和装配机—核糖体
❖功能
蛋白质合成的场所
❖分子结构
➢核糖体组成
原核生物
核糖体 (rRNA+r
P)
70S （30S小亚基） （50S大亚基）
rRNA
rP
大亚基 5S 23S 36种L1～ L36
小亚基
16S 21种S1～ S21
真核生物
80S （40S小亚基） （60S大亚基）
20种氨基酸 mRNA tRNA 核糖体 酶及蛋白质因子 ATP、GTP
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第一节 蛋白质合成中三类RNA的作用
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1、蛋白质合成的模板-mRNA
❖编码比例 3:1
❖64个遗传密码 ❖由3个碱基组成的三联体 ❖三联体= 一个密码子 一个氨基酸
起始密码：AUG 终止密码：UAA、UGA、UAG
一些原核生物中的起始密码：GUG 人类线粒体特有的密码子
密码子 标准编码
UGA
终止
AUA 异亮氨酸
线粒体编码 色氨酸
甲硫氨酸
密码子 标准编码 线粒体编码
AGA AGG
精氨酸 精氨酸
终止 终止
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❖非重叠性和重叠性
非重叠性
模板上的碱基三联体在翻译中运用不发生重叠
（non
特点：读码框架固定，翻译成一种肽
overlapping) 例如：AUA CGA UCU
异亮-精-丝
❖氨基酰tRNA合成 酶
❖催化反应
❖氨基酰tRNA
氨基酰tRNA合成酶
A.A+特异tRNA
氨基酰tRNA
ATP AMP+PPi
氨基酸 + ATP-E 氨基酰-AMP-E + PPi
氨基酰-AMP-E+tRNA 氨基酰tRNA+AMP+E (-COOH) (3’-CCA-OH)
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2 、氨基酰tRNA合成酶 的高度专一性
起始密码
➢肽链合成的起始
❖30s起始复合物形成
1.核糖体亚基的拆离
2.mRNA在小亚基上就位 3.fmet-tRNAfmet的结合
起始序列（SD 序列）
30S小亚基与mRNA识别、结 合
IF1、IF3协助 fmet-tRNAfmet -IF2-GTP 通 过
其反密码与mRNA上的起始密
码
AUG相配对
❖氨基酰tRNA合成 ❖对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性
酶
❖具有校正活性
❖酶的两个位点
❖催化反应 活化1个氨基酸 消耗2个ATP
❖结合位点 结合正确的A.A 活化 ❖水解位点 保证A.A序列的正确性 氨基酸 + ATP-E 氨基酰-AMP-E + PPi
氨基酰-AMP-E+tRNA 氨基酰tRNA+AMP+E (-COOH) (3’-CCA-OH)
❖密码子与反密码子的相互作用 前二对 严格碱基配对 第三对 摆动配对
❖摆动配对的意义
❖适应遗传密码的简并性 ❖使蛋白质合成的准确性和速度达到平衡
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密码 5’ 反密码 3’
1
2
3
G C UCA
3’ mRNA
CG I
5’ tRNA
3
2
Baidu Nhomakorabea
1
自由度的大小由 tRNA反密码子第一 位碱基的种类决定
tRNA的反密码子与mRNA分子上的密码子摆动配对
蛋白质的生物合成-翻译
分子生物学的中心法则(central dogma)
复制 DNA
RNA复制
转录
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
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翻译（蛋白质的生物合成）
蛋白质生物合成体系
➢以氨基酸为原料
➢以mRNA为模板 ➢以tRNA为运载工具 ➢以核糖体为合成场所
➢起始、延长、终止各阶段蛋白因子 参与合成后加工成为有活性蛋白质
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第一步反应
第二步反应 3’-CCA-OH
消耗2ATP
❖第二遗传密码子 氨基酰tRNA合成酶 识别
同类tRNA
同类tRNA
氨基酸的特异“搬运工具”
1A.A----2～6特异 tRNA 和mRNA摆动配对 tRNA具有同一性
tRNA具有同一元件
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二、核糖体循环
（一）肽链合成的起始
➢所需的条件
➢游离的核糖体大小亚基 ➢三种可溶性起始因子(IF) ➢mRNA 5’端的起始信号 ➢起始tRNA--tRNAimet ➢GTP
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➢三种起始因子
❖IF1 ❖IF2
❖IF3
❖辅助IF3
❖有GTP酶活性 ❖特异识别fmet-tRNAimet ❖形成fmet-tRNAimet- IF2-GTP
❖促进30S小亚基结合mRNA ❖终止时：促使核糖体解离
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❖70s起始复合物形成
70s起始复合物形成 1.IF3脱落
70s起始复合物组成 1.大小亚基
2.50S大亚基结合
2.mRNA
3.GTP GDP+Pi 4.IF2、IF1脱落
重叠性
读码框架移动1～2个碱基
(overlapping) 同一序列的模板
具有不同氨基酸序列的多肽
病毒、噬菌体
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❖阅读无间隔 ❖简并性
❖连续阅读从mRNA5’ 3’ ❖肽链合成N端 C端 ❖框移突变
❖61个密码子编码20个氨基酸 ❖一个A.A有多个密码 ❖密码第1、2位上碱基不变，第3位碱基可改变 ❖如：ACU ACC ACA ACG 都编码苏氨酸