第13章翻译.ppt

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1、目目 录录蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成（翻译（翻译）Protein Biosynthesis，Translation目目 录录l蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成，即，即翻译翻译，就是将核酸中由，就是将核酸中由 4 种种核苷酸序列核苷酸序列编码的遗传信息，通过编码的遗传信息，通过遗传密码遗传密码破破译的方式解读为蛋白质一级结构中译的方式解读为蛋白质一级结构中20种种氨基酸的氨基酸的排列顺序排列顺序。目目 录录蛋白质合成体系蛋白质合成体系Protein Biosynthesis System第第 一一 节节 目目 录录l20种氨基酸种氨基酸(AA)作为原料作为原料l酶及众多蛋白因子，如酶及众多

2、蛋白因子，如IF、eIF lATP、GTP、无机离子、无机离子l 三种三种RNAmRNA（messenger RNA,信使信使RNA）rRNA（ribosomal RNA,核蛋白体核蛋白体RNA）tRNA（transfer RNA,转移转移RNA）目目 录录一、翻译模板一、翻译模板mRNA及遗传密码及遗传密码l mRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反顺反子子(cistron)。原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相可编码几

3、种功能相关的蛋白质，为关的蛋白质，为多顺反子多顺反子(polycistron)。真核真核mRNA只编码一种蛋白质，为只编码一种蛋白质，为单顺反子单顺反子(single cistron)。原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG-5 3 蛋白质蛋白质目目 录录目目 录录l mRNA上存在遗传密码上存在遗传密码mRNA分子上从分子上从5 至至3 方向，由方向，由AUG开开始，每始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个核苷酸为

4、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，个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为称为三联体密码三联体密码(triplet coden)。起始密码起始密码(initiation coden):AUG 终止密码终止密码(termination coden):UAA，UAG，UGA 遗遗传传密密码码表表目目 录录目目 录录1.连续性连续性(commaless)l遗传密码的特点遗传密码的特点编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密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。码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。目目 录录基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的

5、碱基发生阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift mutation)。2.简并性简并性(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至个或多至6个三联体为其编码。个三联体为其编码。目目 录录2.简并性简并性(degeneracy)目目 录录目目 录录3.通用性通用性(universal)蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。人类都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植已

6、发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。物细胞的叶绿体。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。一祖先。目目 录录4.方向性方向性5 5，3，二、核蛋白体是多肽链合成的装置二、核蛋白体是多肽链合成的装置目目 录录原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site)目目 录录目目 录录三、三、tRNA与氨基酸的活化与氨基酸的活化反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂目目 录录氨

7、基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶（一）（一）氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l 氨基酸的活化氨基酸的活化目目 录录l氨基酰氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和合成酶对底物氨基酸和tRNA都有都有高度特异性。高度特异性。l氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性合成酶具有校正活性(proofreading activity)。l氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法：的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 目目 录录蛋白质生物合成过程蛋白质生

8、物合成过程 The Process of Protein Biosynthesis 第第 二二 节节 目目 录录l翻译的起始翻译的起始(initiation)l翻译的延长翻译的延长(elongation)l翻译的终止翻译的终止(termination)整个翻译过程可分为整个翻译过程可分为：翻译过程从阅读框架的翻译过程从阅读框架的5-AUG开始，按开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。至终止密码出现。目目 录录一、肽链合成起始一、肽链合成起始指指mRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分别分别与核蛋白体结合而形成与核蛋白体结合而形成翻译

9、起始复合物翻译起始复合物(translational initiation complex)。目目 录录（一）原核生物翻译起始复合物形成（一）原核生物翻译起始复合物形成l核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；lmRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；l起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合；的结合；l核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离目目 录录A U G53IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合目目 录录IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合

10、到结合到小亚基小亚基A U G53目目 录录IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成A U G53目目 录录IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi目目 录录目目 录录（二）真核生物翻译起始复合物形成（二）真核生物翻译起始复合物形成l核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；l起始氨基酰起始氨基酰-tRNA结合；结合；lmRNA在核蛋白体小亚基就位；在核蛋白体小亚基就位；l核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E,elF

11、4G,elF4A,elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻译起始真核生物翻译起始复合物形成过程复合物形成过程目目 录录二、肽链合成延长二、肽链合成延长指根据指根据mRNA密码序列的指导，次序添加密码序列的指导，次序添加氨基酸从氨基酸从N端向端向C端延伸肽链，直到合成终止端延伸肽链，直到合成终止的过程。的过程。l肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为称为核蛋白体循环核蛋白体循环，每次循环增加一个氨基酸，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：包括以下三步：进位进位(entrance)成肽成肽(peptide bon

12、d formation)转位转位(translocation)目目 录录l延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(EF)原核生物：原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：真核生物：EF-1、EF-2 又称注册又称注册(registration)（一）进位（一）进位指根据指根据mRNA下下一组遗传密码指导，一组遗传密码指导，使相应氨基酰使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体进入核蛋白体A位。位。目目 录录目目 录录延长因子延长因子EF-T催化催化进位（原核生物）进位（原核生物）目目 录录目目 录录Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP目目

13、录录目目 录录（二）成肽（二）成肽是由转肽酶是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键催化的肽键形成过程。形成过程。目目 录录（三）转位（三）转位延长因子延长因子EF-G有转位酶有转位酶(translocase)活性，可结合并水解活性，可结合并水解1 1分子分子GTP，促进核蛋，促进核蛋白体向白体向mRNA的的3 3侧移动侧移动 。fMetA U G53fMetTuGTP目目 录录目目 录录进进位位转转位位成肽成肽目目 录录 三、肽链合成的终止三、肽链合成的终止当当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，中释出

14、，mRNA、核、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。目目 录录终止相关的蛋白因子称为释放因子终止相关的蛋白因子称为释放因子(RF)一是识别终止密码，如一是识别终止密码，如RF-1特异识别特异识别UAA、UAG；而；而RF-2可识别可识别UAA、UGA。二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋上，使肽链从核蛋白体上释放。白体上释放。释放因子的功能释放因子的功能原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放

15、因子：eRF 目目 录录原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 U A G53RFCOO-目目 录录目目 录录多聚核蛋白体多聚核蛋白体(polysome)使蛋白质合成高使蛋白质合成高速、高效进行。速、高效进行。目目 录录目目 录录蛋白质合成后加工和输送蛋白质合成后加工和输送Posttranslational Processing&Protein Transportation第第 三三 节节目目 录录从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。工过程才转

16、变为天然构象的功能蛋白。主要包括主要包括l多肽链折叠为天然的三维结构多肽链折叠为天然的三维结构 l肽链一级结构的修饰肽链一级结构的修饰l高级结构修饰高级结构修饰 目目 录录一级结构的修饰一级结构的修饰（一）肽链（一）肽链N端的修饰端的修饰（二）个别氨基酸的修饰（二）个别氨基酸的修饰（三）多肽链的水解修饰（三）多肽链的水解修饰目目 录录高级结构的修饰高级结构的修饰（一）亚基聚合（一）亚基聚合 （二）辅基连接（二）辅基连接（三）疏水脂链的共价连接（三）疏水脂链的共价连接 目目 录录蛋白质生物合成与医学蛋白质生物合成与医学第第 四四 节节目目 录录一、分子病一、分子病 由于分子的基因缺陷，使和蛋白质由于分子的基因缺陷，使和蛋白质合成异常，导致机体某些结构与功能障合成异常，导致机体某些结构与功能障碍所造成的疾病。碍所造成的疾病。目目 录录镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人Hb(HbS)亚基亚基N-val his leu thr pro val glu C 肽链肽链CAC GTG基因基因正常成人正常成人Hb(HbA)亚基亚基N-val his leu thr pro glu glu C 肽链肽