生物化学教程王镜岩朱圣庚徐长法蛋白质的生物合成(课堂PPT)

第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
蛋白质生物合成体系 氨基酸与tRNA的连接 肽链的生物合成过程 蛋白质合成后加工和靶向输送 蛋白质生物合成的干扰和抑制
第一节
蛋白质生物合成的体系
Protein Biosynthesis System
蛋白质合成的模板：mRNA 模板与氨基酸之间的接合体：tRNA 蛋白质合成的场所：核糖体
酶及众多蛋白因子 如IF、eIF 能量：ATP、GTP
蛋白质合成的原料： 20种氨基酸
一、mRNA是蛋白质生物合成的信息模板 mRNA结构简图
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)。
密码的通用性进一步证明各种生物进化 自同一祖先。
21
目录
已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、 植物细胞的叶绿体。
AUA AGA AGG UGA
通用密码 异亮 精 精 终止
Baidu Nhomakorabea
线粒体密码 蛋、起始 终止 终止 色
22
目录
二、氨基酰-tRNA通过其反密码子与 mRNA中对应的密码子互补结合
tRNA的作用
读码方向
5
3
N
C
肽链延伸方向
13
目录
2. 连续性(non-punctuated) 编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密
码连续阅读，密码子及密码子的各碱基之间 既无间隔也无交叉。
5…….A U G G C A G U A C A U …… U A A 3
Met Ala Val His
终止密码
14
目录
由于密码子的连续性，在开放阅读框中发生插入 或缺失1个或2个碱基的基因突变，都会引起mRNA阅 读框架发生移动，称为移码（frame shift），使后续 的氨基酸序列大部分被改变，其编码的蛋白质彻底丧 失功能，称之为移码突变。
➢ 运载氨基酸：氨基酸各由其特异的tRNA携带， 一种氨基酸可有几种对应的tRNA，氨基酸结合 在tRNA 3ˊ-CCA的位置，结合需要ATP供能；
➢ 充当“适配器”：每种tRNA的反密码子决定了 所携带的氨基酸能准确地在mRNA上对号入座。
23
目录
tRNA的构象
氨基酸臂
二级结构
反密码环
24
三级结构 目录
➢ 转位酶(translocase)，催化核蛋白体向mRNA3’-端移 动一个密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。
35
目录
➢ 起始因子（initiation factor，IF） ➢ 延长因子（elongation factor，EF） ➢ 释放因子（release factor，RF）
36
目录
rRNA + Protein = Ribosome
核蛋白体的组成
核蛋 白体
70S
原核生物
30S
50S
rRNA
16S
5S 23S
蛋白 质
rpS 21种 rpL 36种
真核生物
80S 40S
60S
28S
18S
5S
5.8S
rpS 33种 rpL 49种
在单个核糖体上，可化分多个功能活性中心， 在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能。 ●mRNA结合部位——小亚基 ●结合或接受aa-tRNA部位（A位）——大亚基 ●结合或接受肽酰tRNA的部位（P位）——大亚基 ●tRNA排出部位——大亚基
tRNA分子具有： 3 ˊ CCA-OH氨基酸接受位点 识别氨基酰-tRNA合成酶位点 核糖体识别位点 反密码子位点
•一种 tRNA只与一种氨基酸结合 •一种氨基酸可与几种 tRNA结合 •至少需要32种 tRNA去识别所有的密码子
二、核糖体是蛋白质生物合成的场所 •核糖体位于粗面内质网
参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能
种类 起始因子
延长因子
释放因子
生物学功能
IF-1 占据核糖体A位，防止A位结合其他tRNA
IF-2 促进fMet-tRNAfMet与小亚基结合
起始密码(initiation coden): AUG 终止密码(termination coden): UAA，UAG，UGA
遗传密码的特点
1. 方向性(directional) 翻译时遗传密码的阅读方向是5→3，即读
码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5→3 的方向逐一阅读，直至终止密码子。
tRNA反密码子 第1位碱基
mRNA密码子 第3位碱基
I
U
G AC
U, C, A A, G U, C U G
19
目录
反密码子与密码子的识别方式与摆动配 对
5. 通用性(universal) 从简单的病毒到高等的人类，几乎使用
同一套遗传密码，因此，遗传密码表中的这 套“通用密码”基本上适用于生物界的所有 物种，具有通用性。
核糖体在翻译中的功能部位
33
目录
四、肽链生物合成需要酶类和 蛋白质因子
➢ 氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl tRNA synthetase)， 催化氨基酸的活化；
➢ 转肽酶(peptidase)，催化核蛋白体P位上的肽酰基转 移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合 形成肽键;并受释放因子的作用后发生变构，表现出 酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离；
缬
丙
酪
甘
缬
丙
丝
精
缬
脯
苏
天冬
15
目录
3. 简并性(degeneracy) 一种氨基酸可具有2个或2个以上的密码
子为其编码。这一特性称为遗传密码的简并 性。
除色氨酸和甲硫氨酸仅有1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。为同一种氨基酸编码的各密码子称 为简并性密码子，也称同义密码子 。
第十七章 蛋白质的生物合成（翻译）
Protein synthesis，Translation
生化教研室 崔安芳
×
mRNA
蛋白质的生物合成过程就是将mRNA 分子中由碱基序列组成的遗传信息，通 过遗传密码破译的方式转变成为蛋白质 中的氨基酸排列顺序，因而称为翻译 （translation)。
本章主要内容
16
目录
各种氨基酸的密码子数目
17
目录
密码子的特异 性主要由前两 位核苷酸决定， 即第三位碱基 的改变往往不 改变其密码子 编码的氨基酸。
18
目录
4. 摆动性(wobble) 反密码子与密码子之间的配对有时并不
严格遵守常见的碱基配对规律，这种现象称 为摆动配对(wobble base pairing)。