蛋白质生物合成(翻译)过程分析

蛋白质的生物合成（翻译）过程分
析
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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。
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2. 简并性(degeneracy)
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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。
起始密码(initiation coden): AUG
终止密码(termination coden):
UAA，UAG，UGA
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遗 传 密 码 表
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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)。
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第一节
蛋白质合成体系
Protein Biosynthesis System
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参与蛋白质生物合成的物质包括
三种RNA –mRNA（messenger RNA, 信使RNA） –rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体RNA） –tRNA（transfer RNA, 转移RNA）
氨基酰-tRNA的表示方法：
Ala-tRNAAla
Ser-tRNASer
Met-tRNAMet
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（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA
真核生物： Met-tRNAiMet 原核生物： fMet-tRNAifMet
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第二节
蛋白质生物合成过程
• 真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子 (single cistron) 。
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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
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
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mRNA上存在遗传密码
mRNA分子上从5至3方向，由AUG开 始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个 氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称 为三联体密码(triplet coden)。
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第二步反应
氨基酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋
AMP ＋ E
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tRNA与酶 结合的模型
tRNA
ATP
蛋白质的氨生物基合析成酰（翻-t译R）N过程A分合成酶
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氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有 高度特异性。
氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreading activity) 。
• 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植 物细胞的叶绿体。
• 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同 一祖先。
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4. 摆动性(wobble)
Leabharlann Baidu
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。
rRNA
蛋白 质
原核生物
小亚基 大亚基
30S
50S
核蛋 白体
80S
16S- 5S-rRNA rRNA 23S-rRNA
rpS 21 种
rpL 36种
真核生物
小亚基 大亚基
40S
18SrRNA
rpS 33 种
60S 28S-rRNA 5S-rRNA
5.8SrRNA
rpL 49种
蛋白质的生物合成（翻译）过程分
蛋白质的生物合成
（翻译）过程分析
Protein Biosynthesis，Translation
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蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由 4 种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破 译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的 排列顺序 。
蛋白质的生物合成（翻译）过程分
蛋白质的生物合成（翻译）过程分
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摆动配对
U
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密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基
I
U G AC
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A A, G U, C U G
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二、核蛋白体是多肽链合成的装置
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不同细胞核蛋白体的组成
核蛋 白体 S 70S
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核 蛋 白 体 的 组 成
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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
(exit site)
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三、tRNA与氨基酸的活化
氨基酸臂
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反密码环
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tRNA的三级结构示意图
The Process of Protein Biosynthesis
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翻译过程从阅读框架的5´-AUG开始，按 mRNA 模 板 三 联 体 密 码 的 顺 序 延 长 肽 链 ， 直 至终止密码出现。
整个翻译过程可分为 ： 翻译的起始(initiation)
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遗传密码的特点
1. 连续性(commaless)
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。
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• 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)。
20种氨基酸(AA)作为原料 酶及众多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、无机离子
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一、翻译模板mRNA及遗传密码
mRNA是遗传信息的携带者
• 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反 子(cistron)。
• 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录 单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相 关的蛋白质，为多顺反子(polycistron) 。
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氨基酸的活化
（一）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
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第一步反应
氨基酸 ＋ATP-E —→ 氨基酰-AMP-E ＋ AMP ＋ PPi