生物化学第14章翻译讲解

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)
三、tRNA是蛋白质合成的搬运工具
氨基酸臂
反密码环
tRNA的功能： 1. 搬运氨基酸； 2. 活化氨基酸； 3. 在密码子与对应氨基酸之间起接合体
? 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) 。
? 真核mRNA 只编码一种蛋白质，为 单顺 反子(single cistron) 。
原核生物的多顺反子
?遗传密码的特点 1. 方向性
5?端 3?端
2. 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 。
?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) 。
3. 简并性(degeneracy)
?氨基酰tRNA 合成酶有20种，分别特异 性识别相应的 20种氨基酸 和相应的 tRNA. 。
?氨基酰-tRNA 合成酶具有校正活性 (proofreading activity) 。 ?氨基酰-tRNA 的表示方法：
Ala-tRNA Ala Ser-tRNA Ser Met-tRNA Met
（二）起始肽链合成的氨基酰 -tRNA
? 密码的通用性进一步证明各种生物进化 自同一祖先。
5. 摆动性(wobble)
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。
摆动配对
U
密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA 反密码子 第1位碱基
起始密码(initiation coden): AUG 终止密码(termination coden):
UAA，UAG，UGA
遗 传 密 码 表
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) 。
核蛋 白体 S 70S
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Βιβλιοθήκη Baidu
40S
18SrRNA
rpS 33 种
60S 28S-rRNA 5S-rRNA
5.8SrRNA
rpL 49 种
?合成原料：20种有遗传密码的氨基酸
?能源： ATP 主要参与氨基酸的活化； GTP 提供翻译起始、延长、终止阶段
所需能量
?参与的蛋白质因子、酶及酶的辅助因子：
如起始阶段的起始因子、延长阶段的延 长因子、终止阶段的释放因子，转肽酶、
氨基酰-tRNA 合成酶。
一、翻译模板mRNA及遗传密码
? mRNA 是遗传信息的携带者
2. 合成的蛋白质如何从无活性 变得有活性？
3. 蛋白质的靶向输送
第一节
蛋白质合成体系
Protein Biosynthesis System
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）
(adaptor) 的作用。
密码子—tRNA反密码子—氨基酸是对号入座。
如：密码子GGU--携带反密码子ACC的tRNA--Gly
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? 氨基酸的活化
（一）氨基酰-tRNA 合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酸 + tRNA 氨基酰-tRNA 合成酶 氨基酰- tRNA
第十四章
蛋白质的生物合成 （翻译）
Protein Biosynthesis ，Translation
?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 。
解决以下的几个问题：
1. 氨基酸的选择和参与
真核生物：
Met-tRNA
Met i
原核生物：
fMet-tRNA
fMet i
大肠杆菌起始密码子编码的met 须甲酰化
CH 3
CH 3
S
转甲酰基酶
S
CH 2 CH 2 H2N CH COO
除Met、Trp 外，其余氨基酸均由2个 以上密码子编码。 同义密码子
但每一个密码子仅对应一个氨基酸。
不同物种对密码子有“偏爱性”。
3. 简并性(degeneracy)
4. 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。
? 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、 植物细胞的叶绿体。
I
U G AC
mRNA 密码子 第3位碱基
U, C, A
A, G
U, C
U
G
二、核蛋白体是多肽链合成的装置
组成、结构与功能特点： 1. 结构复杂而精密 由数种rRNA（占60%左右） 及数十种蛋白质组成。
2. rRNA 起着主导的作用，蛋白质 协助维持rRNA 的功能区域。
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不同细胞核蛋白体的组成
ATP
AMP ＋PPi
第一步反应：酶找相应的氨基酸
氨基酸 ＋ATP-E —→ 氨基酰 -AMP-E ＋ AMP ＋ PPi
第二步反应：酶找相应的tRNA
氨基酰 -AMP-E ＋
tRNA
↓
氨基酰 -tRNA ＋
AMP ＋ E
?氨基酰tRNA 合成酶的活性是绝对 专一性的，酶同时对氨基酸和 tRNA 高度特异地识别。
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
? 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) 。