第十三章蛋白质的生物合成1

⑶密码子的连续性（读码）（无标点、无重叠） 密码子的连续性（读码）（无标点、无重叠） ）（无标点
从起点开始至终止信号，密码子的排列是连续的。既无间隔 从起点开始至终止信号，密码子的排列是连续的。 无标点），也无重叠。 mRNA分子上插入或删去一个碱基 ），也无重叠 分子上插入或删去一个碱基， （无标点），也无重叠。在mRNA分子上插入或删去一个碱基，会使 该点以后的读码发生错误，称为移码 引起的突变称为移码突变 移码， 移码突变。 该点以后的读码发生错误，称为移码，引起的突变称为移码突变。
二者紧密连接，各占一个密码子的距离。 P位和A位，二者紧密连接，各占一个密码子的距离。 位和A P：结合起始的氨酰-tRNA和肽基-tRNA， 结合起始的氨酰-tRNA和肽基 tRNA， 和肽基结合新掺入的氨酰- tRNA。 A：结合新掺入的氨酰- tRNA。
多核糖体(大肠杆菌) 3. 多核糖体(大肠杆菌)
参与蛋白质合成的辅助因子（大肠杆菌） 四、参与蛋白质合成的辅助因子（大肠杆菌）
1、需GTP、ATP、Mg2+等参与 GTP、ATP、Mg2+等参与 协助IF IF1: 协助IF2、IF3起作用 2、起始因子 IF2:促进氨酰-tRNA结合在起始密码子上 促进氨酰-tRNA结合在起始密码子上 促进小亚基与mRNA mRNA结合 IF3:促进小亚基与mRNA结合 起始因子协助起始复合物的形成） （起始因子协助起始复合物的形成） 真核生物为eIF(13种）了解 真核生物为eIF(13种 eIF(13 EF-Tu:将氨酰 tRNA结合在核 将氨酰EF-Tu:将氨酰-tRNA结合在核 糖体A 糖体A位点 EF-Ts:重新生成EF-Tu重新生成EF 3、延长因子 EF-Ts:重新生成EF-Tu-GTP （促进肽 链延长） 链延长） EF-G:依赖于GTP，又称移位因子 EF-G:依赖于GTP， 依赖于GTP 真核EF1、EF2两种 真核 、 两种
5‘ 起始密 码子
3‘
⑷密码子的基本通用性（近于完全通用） 密码子的基本通用性（近于完全通用）
对于高等、低等生物都适用，只有一个例外： 对于高等、低等生物都适用，只有一个例外：真核生物线粒体 DNA。一些原核生物中利用终止密码翻译AA UGA-Trp\ AA（ DNA。一些原核生物中利用终止密码翻译AA（UGA-Trp\硒代半胱 氨酸） 氨酸）
A G C C T G U C G G A C
Ser Asp Ser
第一节 蛋白质合成体系的重要组分 mRNA和遗传密码 mRNA和遗传密码 tRNA rRNA和核糖体 rRNA和核糖体 参与合成的蛋白因子
mRNA和遗传密码 一、mRNA和遗传密码
mRNA分子中四种不同碱基（ mRNA分子中四种不同碱基（A、G、C和U）构成特定 分子中四种不同碱基 顺序决定蛋白质分子中20 AA所构成的序列 20种 所构成的序列。 顺序决定蛋白质分子中20种AA所构成的序列。 实验证明mRNA上相邻三个碱基编码一种AA，因而被 实验证明mRNA上相邻三个碱基编码一种AA， mRNA上相邻三个碱基编码一种AA 称为碱基三联体或密码子 四种核苷酸， 三联体或密码子。 称为碱基三联体或密码子。 四种核苷酸，有43 =64 组密码子 1966年已经完全查清了20种基本氨基酸所对应的 年已经完全查清了20种基本氨基酸所对应的61 1966年已经完全查清了20种基本氨基酸所对应的61 个密码子。 个密码子。其中有一个密码子也作为肽链合成的起 始密码子, 另外还有三个终止密码子。 始密码子, 另外还有三个终止密码子。
⑸起始密码子和终止密码子
AUG为甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，UAA， AUG为甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，UAA， 为甲硫氨酸的密码子 UAG，UGA为终止密码子 不编码任何氨基酸，称无义密码子。 为终止密码子， UAG，UGA为终止密码子，不编码任何氨基酸，称无义密码子。
⑹密码子的摆动性（变偶性） 密码子的摆动性（变偶性）
如丙氨酸：GCU，GCC，GCA，GCG，只第三位不同 ，显然密码子 如丙氨酸：GCU，GCC，GCA，GCG， 的专一性基本取决于前两位碱基，第三位碱基有较大灵活性。 的专一性基本取决于前两位碱基，第三位碱基有较大灵活性。发 tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对时 密码子的第一位、 上的反密码子与mRNA上的密码子配对时， 现tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对时，密码子的第一位、 第二位碱基配对是严格的，第三位碱基可以有一定变动， 第二位碱基配对是严格的，第三位碱基可以有一定变动，这种现 象称为密码的摆动性或变偶性（wobble）。 ）。I 配对。 象称为密码的摆动性或变偶性（wobble）。I→A、U、C配对。
CCA-OH 5’
5’
CCG GGC
I
3’
rRNA及核糖体 三、rRNA及核糖体
核糖体是由几十种蛋白质和几种rRNA组成的亚细胞 核糖体是由几十种蛋白质和几种rRNA组成的亚细胞 rRNA 颗粒,其中蛋白质与rRNA的重量比约为1:2 rRNA的重量比约为1:2。 颗粒,其中蛋白质与rRNA的重量比约为1:2。 真核生物：游离核糖体或与内质网结合 真核生物：游离核糖体或 原核生物：游离核糖体或与mRNA结合成串状的多核糖体 mRNA结合成串状的 原核生物：游离核糖体或与mRNA结合成串状的多核糖体 提高翻译效率) (提高翻译效率)。
甲酰化酶
fMet-tRNAf + FH4
真核生物：真核生物无甲基化过程，起始氨基酸是Met. 真核生物无甲基化过程，起始氨基酸是Met.
30S复合物形成： 30S复合物形成：
AUG
小亚基
AUG
IF3 IF3
fMet
IF3
GTP、IF1、 IF2 fMet-tRNAf
5′
P位点 UAC AUG
GTP、IF1、IF2
第十三章 蛋白质的生物合成
场所 原料 模板 酶等因子
蛋白质合成的场所是核糖体,原料是 蛋白质合成的场所是核糖体,原料是20 场所是核糖体 氨基酸，反应所需能量 ATP、 能量由 种L-氨基酸，反应所需能量由ATP、 GTP提供 此外还有Mg2+、 提供， GTP提供，此外还有Mg2+、K+ 等金属离 子参与。 子参与。 蛋白质合成体系主要由mRNA tRNA、 mRNA、 蛋白质合成体系主要由mRNA、tRNA、 rRNA、 rRNA、有关的酶以及几十种蛋白质因 子组成。 子组成。
1.不同来源核糖体的大小和RNA组成 1.不同来源核糖体的大小和RNA组成 不同来源核糖体的大小和RNA
核糖体（ 核糖体（S) 亚基（ 亚基（S) 50 rRNA (S) 23 5 30 16 28 60 5.8 5 40 18
原核生物
70
真核生物
80
核糖体存在两个重要的tRNA的结合部位（ tRNA的结合部位 2. 核糖体存在两个重要的tRNA的结合部位（大肠杆 菌） 5’ P A 3’
二、肽链合成的起始
起始密码子的识别： 起始密码子的识别： AUG 5 30S复合物形成） （30S复合物形成） ‘
AUG AUG
3 ‘
起始AUG一般位于距5 起始AUG一般位于距5‘端25个核苷酸以后，并在其上游（5’ AUG一般位于距 25个核苷酸以后，并在其上游（ 个核苷酸以后 10个核苷酸处有一段富含嘌呤的序列 SD序列），原 个核苷酸处有一段富含嘌呤的序列（ 序列）， 端）约10个核苷酸处有一段富含嘌呤的序列（SD序列），原 核生物核糖体30 小亚基上的16SrRNA3’端富含嘧啶的序列能与 30S 16SrRNA3 核生物核糖体30S小亚基上的16SrRNA3 端富含嘧啶的序列能与 之互补配对，这样30 亚基能与mRNA结合形成30 mRNA30S mRNA结合形成30S 之互补配对，这样30S亚基能与mRNA结合形成30S-mRNAfMetfMet-tRNAf
1、 活化 ： AA-AMP-E复合物的形成 、 复合物的形成 AA+ATP+E
Mg 2+ Mn
2+
AA-AMP-E + PPi AA-AMP-
O = -
E-CR1-C-O ~P-O- CH2 腺嘌呤 NH2 O OH O
高能酸苷键 2、 转移 、 AA-AMPAA-AMP-E+ tRNA 2′-OH连接AA，影响下一步 OH连接AA 连接AA， 肽键形成
OH OH
氨酰氨酰-tRNA + AMP+ E C CA
P P P
OH
O H O C-C-R NH3 +
氨基酸活化的总反应式是： 氨基酸活化的总反应式是：
氨酰氨酰-tRNA 合成酶
→氨酰 氨酰氨基酸+ 氨基酸+ATP+tRNA +H2O →氨酰-tRNA+AMP+PPi 氨酰-tRNA合成酶具有高度的专一性， 合成酶具有高度的专一性 氨酰-tRNA合成酶具有高度的专一性，它既能识别相 应的氨基酸（ 构型） 应的氨基酸 （ L- 构型 ） ， 又能识别与此氨基酸相对 应的tRNA 分子. 应的tRNA 分子.
70S复合物的形成： 70S复合物的形成：
tRNA有两个关键部位： 有两个关键部位：
⑴ 3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。需ATP提供活化氨基 CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。 ATP提供活化氨基 酸所需的能量。 酸所需的能量。 ⑵ 与mRNA结合部位—反密码子部位（tRNA的接头作用） mRNA结合部位—反密码子部位（tRNA的接头作用） 结合部位 的接头作用 密码子与反密码子的 阅读方向均为5 阅读方向均为5‘→ 3’， 两者反向平行配对。 两者反向平行配对。 3’
遗 传 密 码
阅读方向为5 阅读方向为5‘-3’
遗传密码的特点
⑴密码子的方向性 密码子的阅读方向及排列方向均为 阅读方向及排列方向均为5 密码子的阅读方向及排列方向均为5′-3’. ⑵密码子的简并性 64-3=61个代表20种氨基酸 仅甲硫氨酸、 个代表20种氨基酸， 64-3=61个代表20种氨基酸，仅甲硫氨酸、色氨酸只有 一个密码子。一个氨基酸可以有几个不同的密码子， 一个密码子。一个氨基酸可以有几个不同的密码子，编 码同一个氨基酸的一组密码子称为同义密码子 同义密码子。 码同一个氨基酸的一组密码子称为同义密码子。这种现 象称为密码子的简并性 密码子的简并性。 象称为密码子的简并性。
4.终止释放因子 4.终止释放因子
识别终止密码子UAA UAA和 RF1：识别终止密码子UAA和UAG 识别终止密码子UAA UAA和 RF2：识别终止密码子UAA和UGA 刺激RF 活性， RF3：刺激RF1和RF2活性，协助 肽链的释放
真核生物为eRF一 真核生物为eRF一种 eRF
第二节 蛋白质的合成过程
（大肠杆菌） 大肠杆菌）
氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链的延伸 肽链合成的终止与释放
一、氨基酸的活化
氨基酸的活化是指AA与相应的tRNA结合成氨酰 氨基酸的活化是指 AA与相应的 tRNA结合成 氨酰AA 与相应的 tRNA 结合成 氨酰 tRNA的过程 活化反应在氨酰 tRNA合成酶 的过程。 氨酰合成酶的催 tRNA 的过程 。 活化反应在 氨酰 - tRNA 合成酶 的催 化下进行。 化下进行。 活化反应分两步进行： 活化反应分两步进行：
真核
来自百度文库
原核
在大肠杆菌中, 起始密码子AUG 在大肠杆菌中, 起始密码子AUG 所编码的氨基 酸并不是甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨酸。 甲酰甲硫氨酸 酸并不是甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨酸。
•fMet-tRNA 的形成 fMetf
fMet-tRNAifMet
Met-tRNAf +
N10-甲酰FH4
二、tRNA:
同功受体tRNA:一种氨基酸可以有一种以上tRNA作为 同功受体tRNA:一种氨基酸可以有一种以上tRNA作为 tRNA tRNA 运载工具。 运载工具。把携带相同氨基酸而反密码子不同的一组 tRNA称为同功受体 称为同功受体tRNA tRNA称为同功受体tRNA 反密码子 tRNA分子上三个特定的碱基组成一个反密码子 分子上三个特定的碱基组成一个反密码子， tRNA分子上三个特定的碱基组成一个反密码子，位于 反密码子环上。 反密码子环上。