生化

过程：
1.
起始因子 IF3 ,IF1结合到核糖体 (70S) 的小亚 基(30S)上，使大亚基 (50S) 与小亚基 解离；
2. mRNA结合到小亚基上； (靠mRNA上的SD序列与16S-rRNA、rpS与其识别序 列的辨认结合)
S-D序列（核蛋白体结合位点,RBS）
原核生物mRNA的碱基序列，在起始密码AUG上游8-13个核苷酸处， 存在4-9个核苷酸组成的富含嘌呤的保守序列，如…AGGAGG…， 称为（Shine-Dalgarno）S-D序列。
整个翻译过程可分为三个阶段：

起始(initiation） 延长（elongation)


终止(termination)
二、肽键合成
（一）起始阶段
氨基酰tRNA与mRNA结合到核蛋白体上，生成 翻译起
始复合物 （translational initiation complex）的过程
参与这一过程的多种蛋白质因子--称起始因子（initiation factor,IF)
•
•
分子伴侣
蛋白二硫键异构酶
•
肽-脯氨酰顺反异构酶
1．分子伴侣*（molecular chaperon） 是细胞中一类保守蛋白质，可识别肽链的非天 然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。 非核糖体结合性分子伴侣—
热休克蛋白
伴侣蛋白
(1)热休克蛋白（heat shock protein, HSP ) ： 属于应激反应性蛋白，高温应激可诱导该蛋白 合成增加。 包括HSP70, HSP40和GrpE三族 HSP促进蛋白质折叠的基本作用： 结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行 折叠，形成HSP70和多肽片段依次结合、解离的 循环。
增加1个AA，消耗4个高能键
2、mRNA阅读方向：5’→3’ 肽链合成方向：N→C端
（三）终止（termination)
当核蛋白体A位出现mRNA的终止密码后，
多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，
mRNA、核蛋白体大、小亚基等分离。
1. 释放因子（release facgtor,RF，）
A C C
tRNA是特定 AA的搬运工具， 能识别 mRNA上的
密码，又能作特定AA搬运工具。每种AA能与
2-6种tRNA特异结合。
（二）反密码子与密
码子的识别 mRNA: 5’→3’ tRNA： 3’→5’
三、核糖体是肽链合成的场所
真核生物核蛋白体：80S(40S+60S) 原核生物核蛋白体：70S(30S+50S)
（Polyribosome） 一条mRNA分子上有一组 10-100个核糖体，依次结
合起始密码并沿5’-3’方向
读码移动，同时进行Pr的 合成，这种mRNA和多个 核糖体聚合物称为多聚核 糖体。

高速、高效
第二节
蛋白质生物合成的过程
一、氨基酸的活化（Activation of amino acid ）
met-GTP-elF2
60S elF5
met
各种elF释放 GDP+Pi
eIF2B elF3, eIF6 40S
60S met
与原核的主要区别：



起始因子较多， eIF表示 核糖体较大，80s 形成起始复合物的氨基酸是甲硫氨酸而不是甲酰甲 硫氨酸 形成起始复合物的机制不同，首先是帽子结合蛋白 与mRNA的帽子结合，形成起始复合物 真核细胞的mRNA为单顺反子，有SD序列， eEF1,eEF2对应EFTu, EFTs
4、通用性（Universal）
从病毒直到人类，各种生物都使用同一套遗传 密码，指导的蛋白质合成。
* 研究发现，动物细胞的线粒体DNA、植物细胞
的叶绿体DNA，在翻译时，其密码阅读方式有所不同。
二、tRNA
（一）tRNA与功能相适应的结构特点
1、3’端CCA-OH是氨基酸的 结合位点
2、具有核蛋白体识别位点 （TΨC环上） 3、具有AA-tRNA合成酶 识别位点（DHU环上） 4、反密码子位点，识别 mRNA上Codon.
三、真核生物蛋白质合成——起始
1. 首先，起始因子eIF-2B,eIF3结合到核糖体（80S）
的小亚基（40S）上，在eIF-6参与下，使大亚基
（60S）与小亚基解离
eIF2B eIF3 40S eIF6
40S
60S
60S
2. 起始的氨基酰tRNA（ Met-tRNAimet ）结合：
4百度文库S
elF3，elF4C met
小亚基上
IF-1占据A位， fMet-tRNAfmet与结合了GTP的IF-2一
起，识别并结合对应P位的起始密码子
4.核糖体大亚基结合 （50S结合）(各种IF脱落， GTP水解)
IF-1
翻译起始复合物
（二）肽链的延长（Elongation）
延伸的过程就是核蛋白体循环*（Ribosomal Cycle） 每次循环包括：
（三）个别氨基酸的修饰
1. 糖基化
2. 羟基化
3. 四基化 4. 磷酸化 5. 二硫键形成 6. 亲脂性修饰
二、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质
多肽链合成后需要逐步折叠成天然空间构象才成为有 功能的蛋白质。
时间： 新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠 即开始，折叠在肽链合成中、合成后完成。
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完 成，而需要其他酶、蛋白质辅助 ：
肽链合成后加工修饰与 转运
修饰
（Posttranslational processing）
--------肽链从核蛋白体释放后，经过 细胞内各种修饰处理，成为有活性的 具有天然构象的成熟蛋白质的过程。
包括：
多肽链折叠为天然的三维构象； 对肽链一级结构的修饰； 空间结构的修饰等。
核蛋白体合成的各种蛋白质，还需要靶向输送到特定 细胞部位发挥生物作用。
框移突变（移码突变）： mRNA 上碱基插入或缺
失，造成框移，使以后的读码发生错误，下游翻
译出的氨基酸完全改变。 3个或3n个的核苷酸插入或缺失不一定能引起框 移突变.
移码突变（框移突变）
3、简并性 degeneracy
一种AA具有2个或2个以上codon的现象。 一般三联体上1.2位碱基相同，第3位碱基不同
RF作用：辨认终止密码，促进肽 链水解脱落
分类：RF-1 ，RF-2 ， RF-3
2. 过程：
1. A位出现终止密码，RF1或RF2 识别、进入A位 ，激活酯酶活性， P 位 肽 链 与 tRNA 分 离 ，
mRNA,tRNA及RF从核糖体脱离
2. RF3 激活 GTP 酶 → 介导 RF1,RF2 的作用， 3. IF1 ， IF3 作用， 7OS → 50S + 30S
http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/cellstr uctures/endomembrane%20protein%20synthesis.swf
一、一级结构的修饰
（一）去除N-甲酰基或N-甲硫氨酸 酶：氨基肽酶，脱甲酰基酶 结果：切除 N- 甲酰基， N- 末端 Met 或 N- 末端一段 AA （二）水解修饰
特点： 1、有大小两亚基，并构成mRNA通道
2、小亚基结合IF3后，识别mRNA 3、大亚基有2个 tRNA结合位点。
4、有转肽酶，催化肽键形成（大亚基） 5、有各种pr因子和酶的结合位点。
Peptidyl site （P Site）
Aminoacyl site （A Site）
mRNA
多聚核糖体
Hsp40 CrpE
ADP
-ATP
机制：
1. 结合待折叠多肽片段，产生HSP40-HSP70-ADP-多肽 复合物，避免错误折叠 2. 释出多肽片段，进行正确折叠。
(2）伴侣蛋白（chaperonins )： 是分子伴侣的另一家族 如E.coli的GroEL和GroES 真核细胞中同源物为HSP60和HSP10 等家族。 主要作用— 是为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成 天然空间构象的微环境。
ucu
AGA
AGA
反应结果： P位：fmet – tRNA A位：AA2 - tRNA
消耗GTP
AGA UCU
2、成肽
部位：A位
酶： 转肽酶（核蛋白体大 亚基上的pr）
反应特点 ： fmet 之羧基与 AA2 的氨基形成肽键 （二肽）
结果：
P位： 空载tRNA A位：NH2-fMet-AA2· tRNA
met-GTP-elF2
3. mRNA在小亚基上就位
eIF-4G
eIF4 F
mRNA eIF-3
met 60S 在eIF-4A,eIF-4B的配合下，起始AUG与Met-tRNAimet的 反密码子配对结合 4. 核蛋白体大亚基结合：形成翻译启始复合物
40S
elF3，elF4C ATP
met
mRNA elF4A, 4B, 4E, 4G,PAB ADP+Pi
GroEL的顶部大幅度 转动和上移，空腔扩 大，疏水变亲水
2．蛋白二硫键异构酶 （protein disulfide isomerase, PDI）
多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分泌蛋白、膜蛋 白等的天然构象十分重要． 部位：主要在细胞内质网进行。 原因：多肽链的几个半胱氨酸间可能出现错配二硫键， 影响蛋白质正确折叠。
称为密码子。
（三联体密码triplet code）
遗 传 密 码 表
遗传密码的特点：
1、连续性 commaless 没有间断，没有停顿，没有重叠
2. 起始密码：AUG （又是Met密码） （原核生物还可用GUG、UUG作起始密码） 终止密码：UAA， UGA， UAG 其余61个Codon,代表不同的AA
书写方式：

如，arg - tRNAarg
与起始密码结合的氨基酰-tRNA ：
原核生物： fMet-tRNAfmet（甲酰甲硫氨酸tRNA-
真核生物：met-tRNAimet （起始甲硫氨酸tRNA）
met-tRNAemet（携带延长中的met的tRNA）
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。
蛋白质的生物合成（翻译） Protein Biosythesis, translation

蛋白质生物合成：
把mRNA中碱基顺序转变为蛋白质中AA排列顺序的过程。

翻译是蛋白质生物合成的同义词
第一节
RNA在蛋白质生物合成中的 作用
参与蛋白质生物合成的物质：
三种RNA
–mRNA（messenger RNA, 信使RNA）
1.氨基酰tRNA合成酶----活化反应 * E/Mg2+
AA + tRNA + ATP
氨基酰 – tRNA + AMP + Ppi
* E: 氨基酰tRNA合成酶—— 绝对专一性
校正活性
识别并结合AA（高度特异） 2个识别位点 识别并结合tRNA（无严格特异）
第一步反应:
第二步反应:
2、氨基酰t-RNA的表示方法
–rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体RNA）
–tRNA（transfer RNA, 转移RNA）

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
mRNA上存在遗传密码
密码子*(codon)： 存在于 mRNA 的开放阅读框架区
的三联体形式的核苷酸序列
（二肽）
由转肽酶催化
3、转位
• 核糖体向mRNA的3’端移动一个密码子的距离，mRNA序列 的下一个密码子进入A位，肽酰-tRNA进入P位。 需要：
转位酶（EFG）， GTP
结果： P位： NH2-fMet-AA2· tRNA（二肽）
A位：空出
耗能和转位酶
小结：
1、进位-成肽-转位，不断循环，每一次循环，
S-D序列与核蛋白体小亚基上16S-rRNA近3’末端短序列 3’…UCCUCC…5’互补，故S-D序列又称核蛋白体结合位 点（ribosomal binding site, RBS）。
紧接AGGA的小段核苷酸，可以被核蛋白体小亚基蛋白 （rpS-1）辨认结合。
3.* 起始氨基酰tRNA ( fMet-tRNAfmet) 结合到
注册（进位）（Registration） 成肽（Peptide
bond formation）
转位（Translocation）
每循环一次，肽链延长一个AA，如此重复，直至肽链终止。
延伸过程所需蛋白因子是延长因子（elongation
factor,EF）
1、进位（注册）：
部位：A位。 一个氨基酰－ tRNA按照 mRNA模 板的指令进入并结合到 A 位的 过程。 需要:EFT（Tu，Ts ） GTP