第七讲 蛋白质的生物合成——翻译

蛋白质生物合成支路
翻译正确的保证
氨基酸与tRNA的专一性结合 氨基酸与tRNA的专一性结合 tRNA 携带氨基酸的tRNA对mRNA的识别 携带氨基酸的tRNA对mRNA的识别 tRNA 起始因子与延伸因子的作用 核糖体三位点模型的E位与A 核糖体三位点模型的E位与A位的相互影响 校对作用
翻译后的加工
蛋白质生物合成概述
氨基酸的“搬运工具” 氨基酸的“搬运工具”——tRNA tRNA
体内的20种氨基酸都各有其特定的tRNA， 体内的20种氨基酸都各有其特定的tRNA， 20种氨基酸都各有其特定的tRNA 而且一种氨基酸常有数种tRNA，在ATP和酶的存 而且一种氨基酸常有数种tRNA， ATP和酶的存 tRNA 在下，它可与特定的氨基酸结合。 在下，它可与特定的氨基酸结合。 参与蛋白质合成的tRNA分为两种， 参与蛋白质合成的tRNA分为两种，即起始 tRNA分为两种 tRNA与普通tRNA。 tRNA与普通tRNA。 与普通tRNA
蛋白质生物合成概述
肽链合成的“装配机” 肽链合成的“装配机”——核糖体 核糖体
翻译过程
蛋白质生物合成概述
多核糖体
翻译的过程
氨酰-tRNA复合物的形成 氨酰-tRNA复合物的形成
tRNA –tRNA tRNA tRNA
氨
酰
氨
翻译的起始
原核生物翻译的起始 原核生物翻译的起始
30S亚基在IF3与IF1的促进下， mRNA的起 30S亚基在IF3与IF1的促进下，与mRNA的起 亚基在IF3 的促进下 始部位结合而起始翻译。 始部位结合而起始翻译。 30S起始复合体是由 30S起始复合体是由 30S亚基、mRNA、 30S亚基、mRNA、甲酰甲硫 亚基 氨酰tRNA IF1、IF2、 氨酰tRNAiMet及IF1、IF2、 IF3与GTP共同构成。 IF3与GTP共同构成。 共同构成
5’-磷酸末 端的碱基
中间的碱基 U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 C 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 A 酪氨酸 酪氨酸 终止信号 终止信号 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 G 半胱氨酸 半胱氨酸 终止信号 色氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 3’-OH末端的碱基 U C A G U C A G U C A G U C A G
U
亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸
C
亮氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸
A
异亮氨酸 甲硫氨酸和甲 酰甲硫氨酸 缬氨酸 缬氨酸
G
缬氨酸 缬氨酸
遗传密码
遗传密码的基本特性
三联体密码子 密码的简并性 密码的变偶性 密码的通用性和变异性 起始密码与终止密码 氨基酸特性与遗传密码的关系
蛋白质生物合成概述
蛋白质生物合成的模板—— mRNA 蛋白质生物合成的模板
翻译后的加工
新生肽链的折叠
帮助新生肽链折叠的蛋白质可以分为两大类： 帮助新生肽链折叠的蛋白质可以分为两大类： 一类是分子伴侣（ chaperone）， ），另一 一类是分子伴侣（molecular chaperone），另一 类则是催化同折叠过程直接相关的化学反应的酶， 类则是催化同折叠过程直接相关的化学反应的酶， 现在又称为“折叠酶” 现在又称为“折叠酶”。
真核生物翻译的起始机制
核糖体沿mRNA滑动识别翻译起始位点的机制 核糖体沿mRNA滑动识别翻译起始位点的机制 mRNA
核糖体小亚基先与mRNA的 核糖体小亚基先与mRNA的5’-末端帽子结构相结 mRNA 合后，就开始向3 端移动到达翻译起始密码子 端移动到达翻译起始密码子， 合后，就开始向3’端移动到达翻译起始密码子，通过 60S核糖体亚基的整合形成80S核糖体， 60S核糖体亚基的整合形成80S核糖体，起始蛋白质 核糖体亚基的整合形成80S核糖体 的翻译。 的翻译。
真核生物翻译的起始机制
核糖体从mRNA内部识别翻译起始位点的机制 核糖体从mRNA内部识别翻译起始位点的机制 mRNA
某些小RNA 某些小RNA 病毒mRNA的 非 病毒mRNA的5’非 mRNA 翻译区中有一个 约450nt的片段 450nt的片段 与内部起始有关， 与内部起始有关， 被称为内部核糖 体进入位点 (IRES)。 (IRES)。
新生肽链的折叠
蛋白质折叠 是指从多肽氨基 酸序列形成具有 正确三维空间结 构的蛋白质的过 程。
翻译后的加工
新生肽链的折叠假说
新生肽链的折叠在合成早期业已开始（ 新生肽链的折叠在合成早期业已开始（取决于特定蛋 白质分子氨基末端的氨基酸序列），而不是在合成完成后 白质分子氨基末端的氨基酸序列），而不是在合成完成后 ）， 才开始进行；随着肽链的延伸同时进行折叠， 才开始进行；随着肽链的延伸同时进行折叠，又不断进行 构象的调整，因此， 构象的调整，因此，在肽链延伸过程中形成的结构往往不 一定是最终功能蛋白中的结构。这样，新生肽链的合成、 一定是最终功能蛋白中的结构。这样，新生肽链的合成、 延伸、折叠、构象调整，直到最终三维结构的形成， 延伸、折叠、构象调整，直到最终三维结构的形成，都是 一个同时进行的、协调的动态过程。 一个同时进行的、协调的动态过程。
翻译后的加工
氨基端和羧基端的修饰 二硫键的形成 共价修饰 蛋白质前体中不必要肽段的切除 多蛋白的加工 亚单位的聚合和复合蛋白质形成
蛋白质的运输 蛋白质的运输
新生肽链中的信号肽只有和相应的识别系统相 新生肽链中的信号肽只有和相应的识别系统相 信号肽 互作用后，才能发挥作用。 互作用后，才能发挥作用。
翻译的起始
原核生物翻译的起始
30S起始复合体一旦形成，IF3也就脱落， 30S起始复合体一旦形成，IF3也就脱落，50S 起始复合体一旦形成 也就脱落 亚基随即与其结合。 亚基随即与其结合。 70S起始复合体由大、 70S起始复合体由大、 起始复合体由大 小亚基，mRNA与甲酰甲硫 小亚基，mRNA与甲酰甲硫 氨酰tRNA 共同构成。 氨酰tRNAiMet共同构成。
三位点模型
翻译的终止Fra Baidu bibliotek
mRNA分子上终止密码子出现在核糖体 分子上终止密码子出现在核糖体A 当mRNA分子上终止密码子出现在核糖体A 位时，多肽链的合成即转入终止阶段。 位时，多肽链的合成即转入终止阶段。 核糖体内多肽链的合成终止需要两类蛋白 质释放因子的参与。 质释放因子的参与。Ⅰ类释放因子包括原核生 物的RF1、RF2和真核生物的eRF1。 和真核生物的eRF1 物的RF1、RF2和真核生物的eRF1。Ⅱ类释放因 RF1 子包括原核生物的RF3和真核生物的eRF3。 子包括原核生物的RF3和真核生物的eRF3。 RF3和真核生物的eRF3
蛋白质生物合成的抑制剂
抗生素类抑制剂
蛋白质生物合成的抑制剂
作为蛋白质合成阻断剂的毒素 抑制人体 蛋白质合成的 天然蛋白质， 天然蛋白质， 常见者为细菌 毒素与植物毒 蛋白。 蛋白。
蛋白质生物合成的抑制剂
作为蛋白质合成阻断剂的其它蛋白质类物质
干扰素结合到未感染病毒的细胞膜上, 干扰素结合到未感染病毒的细胞膜上, 诱导这些细胞产生寡核苷酸合成酶、 诱导这些细胞产生寡核苷酸合成酶、核 酸内切酶和蛋白激酶, 酸内切酶和蛋白激酶,从而以不同的方式 阻断病毒蛋白质的合成。 阻断病毒蛋白质的合成。
mRNA作为蛋白质生物合成的直接模板， mRNA作为蛋白质生物合成的直接模板，决定 作为蛋白质生物合成的直接模板 蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。不同的蛋白质 蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。 有各自不同的mRNA，每个氨基酸是通过mRNA上连 有各自不同的mRNA，每个氨基酸是通过mRNA上连 mRNA mRNA 续排列的三个核苷酸组成的三联体密码子来决定， 续排列的三个核苷酸组成的三联体密码子来决定， 这些密码以连续排列的方式连接构成读码框架 (即阅读框)。 即阅读框)
肽链的延伸
肽链的延伸
转肽
催化这一过程的 酶是存在于核糖体大 亚基上的23S tRNA与 亚基上的23S tRNA与 酶蛋白， 酶蛋白，统称为肽酰 基转移酶。 基转移酶。
肽链的延伸
移位
核糖体向mRNA的 核糖体向mRNA的 mRNA 3’端移动相当于一个 端移动相当于一个 密码子的距离， 密码子的距离，使下 一个密码子准确定位 在A位，带有肽链的 tRNA由 位移至P tRNA由A位移至P位。
蛋白质的生物合成—翻译 第六讲 蛋白质的生物合成 翻译
遗传密码
遗传密码的破译
1955年 G.在 Nature》 1955年，Gamov G.在《Nature》杂志上首次 发表了遗传密码的理论研究文章。 发表了遗传密码的理论研究文章。 1961年 Nirenberg等用大肠杆菌无细胞体 1961年，Nirenberg等用大肠杆菌无细胞体 系研究了密码子和氨基酸。 系研究了密码子和氨基酸。 1961年 Crick和 S.等设计了一个 1961年，Crick和Brenner S.等设计了一个 实验有力地证实了三联密码的真实性。 实验有力地证实了三联密码的真实性。 1966年 编写出遗传密码字典。 1966年，编写出遗传密码字典。
翻译的起始
真核生物翻译的起始
目前已知真核细胞蛋白质翻译起始有两种方式： 目前已知真核细胞蛋白质翻译起始有两种方式： 依赖帽子结构的翻译起始和内部翻译起始。 依赖帽子结构的翻译起始和内部翻译起始。 真核细胞的核糖体主要由40S小亚基和60S大亚 真核细胞的核糖体主要由40S小亚基和60S大亚 40S小亚基和60S 基构成。40S核糖体亚基通过对mRNA 序列结构的识 基构成。40S核糖体亚基通过对mRNA 核糖体亚基通过对 别首先与mRNA 结合， 别首先与mRNA 结合，在到达正确的翻译起始密码 子后与60S核糖体亚基一起形成有活性的80S核糖体 子后与60S核糖体亚基一起形成有活性的80S核糖体 60S核糖体亚基一起形成有活性的80S 复合物，起始蛋白质的翻译。 复合物，起始蛋白质的翻译。