1、第十三章第十三章蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成本章重点本章重点 重点：重点：掌握遗传密码的特点。熟悉掌握遗传密码的特点。熟悉mRNAmRNA、tRNAtRNA、核糖体在蛋白质合成过程中的作用。掌握原核生物核糖体在蛋白质合成过程中的作用。掌握原核生物蛋白质的合成过程。了解肽链合成后的加工处理及蛋白质的合成过程。了解肽链合成后的加工处理及运输。运输。 蛋白质是绝大多数信息途径的终产物蛋白质是绝大多数信息途径的终产物。一个普通的细胞在任何。一个普通的细胞在任何时候都需要成千上百中蛋白。这些蛋白必须在需要的时候合时候都需要成千上百中蛋白。这些蛋白必须在需要的时候合成，并运输（定位）到适当的细胞位置。
2、当细胞不需要它们成，并运输（定位）到适当的细胞位置。当细胞不需要它们时又要被降解。时又要被降解。蛋白质合成机制是最复杂的生物合成机制蛋白质合成机制是最复杂的生物合成机制。需要众多的物质参。需要众多的物质参加完成。一个典型的细菌细胞中（加完成。一个典型的细菌细胞中（100nm100nm3 3体积左右）含有体积左右）含有2000020000个核糖体，个核糖体，100000100000个相关蛋白质和酶类，个相关蛋白质和酶类，200000200000个个tRNAtRNA，约占细胞干重的，约占细胞干重的35%35%以上。以上。尽管蛋白质合成具有巨大的复杂性，但其尽管蛋白质合成具有巨大的复杂性，但其合成速
3、率确相当惊人合成速率确相当惊人。在一个大肠杆菌细胞中，合成一个完整的含在一个大肠杆菌细胞中，合成一个完整的含100100个氨基酸残基个氨基酸残基的多肽在的多肽在3737只需只需5 5秒。秒。蛋白质合成需要消耗大量能量蛋白质合成需要消耗大量能量，约占全部生物合成反应总耗能，约占全部生物合成反应总耗能量的量的90%90%。所需能量由。所需能量由ATPATP和和GTPGTP提供。提供。 在明确在明确DNADNA含有基本的遗传信息后很长的一段时间内，人含有基本的遗传信息后很长的一段时间内，人们对于遗传信息是如何表达的可以说是一无所知。核苷酸序列们对于遗传信息是如何表达的可以说是一无所知。核苷酸序列的差
4、异是怎样转化成一头大象和一只跳蚤之间的悬殊差别呢？的差异是怎样转化成一头大象和一只跳蚤之间的悬殊差别呢？即使在即使在WatsonWatson和和CrickCrick于于19531953年提出年提出DNADNA双螺旋结构以后的几年双螺旋结构以后的几年里，科学家对上述问题仍然是一筹莫展。里，科学家对上述问题仍然是一筹莫展。 1960 1960年，年，Franois JacobFranois Jacob和和Matthew MeselsonMatthew Meselson确定了蛋确定了蛋白质是在细胞质的核糖体上组装的。这个重要的发现表明细胞白质是在细胞质的核糖体上组装的。这个重要的发现表明细胞核里的染
5、色体和细胞质中的核糖体之间必然有一种联系的桥梁核里的染色体和细胞质中的核糖体之间必然有一种联系的桥梁，即细胞内存在一种将细胞核里的遗传信息转移到细胞质的机，即细胞内存在一种将细胞核里的遗传信息转移到细胞质的机制。于是，他们提出了制。于是，他们提出了mRNAmRNA假说。假说。19641964年，用实验证明了年，用实验证明了mRNAmRNA假说是正确的。假说是正确的。 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成，即即翻译翻译，指将，指将mRNAmRNA链上的链上的核甘酸从一个特定的起始核甘酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核甘位点开始，按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则，酸代表一个氨基酸的原则，依次合成
6、一条多肽链的过依次合成一条多肽链的过程，类似一种语言翻译成程，类似一种语言翻译成另一种语言时的情形，所另一种语言时的情形，所以称为翻译。以称为翻译。 蛋白质合成的场所是蛋白质合成的场所是核糖体核糖体蛋白质合成的模板是蛋白质合成的模板是mRNAmRNA模板与氨基酸之间的接合体是模板与氨基酸之间的接合体是tRNAtRNA蛋白质合成的原料是蛋白质合成的原料是2020种氨基酸种氨基酸2020种氨基酸种氨基酸(AA)(AA)作为原料作为原料酶及众多蛋白因子酶及众多蛋白因子 如如IFIF、eIFeIF ATPATP、GTPGTP参与蛋白质生物合成的物质：参与蛋白质生物合成的物质：l 三种三种RNARNAm
7、RNAmRNA（messenger RNAmessenger RNA）rRNArRNA（ribosomal RNAribosomal RNA）tRNAtRNA（transfer RNAtransfer RNA）第一节第一节 遗传密码遗传密码一、翻译模板一、翻译模板mRNAmRNA及遗传密码及遗传密码 mRNAmRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的转录生成的mRNAmRNA可编码几种功能相关的蛋白质，可编码几种功能相关的蛋白
8、质，为多顺反子为多顺反子mRNAmRNA 。 真核一个真核一个mRNAmRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子只编码一种蛋白质，为单顺反子。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l mRNAmRNA上存在遗传密码上存在遗传密码mRNAmRNA分子上从分子上从5 5 至至3 3 方向，由方向，由AUGAUG开始，每开始，每3 3个个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质核苷酸为一组，决定肽链上某
9、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。合成的起始、终止信号，称为三联体密码。起始密码起始密码: AUG: AUG终止密码终止密码: UAA: UAA，UAGUAG，UGAUGA 遗传密码子遗传密码子为一个氨基酸编码进入蛋白质多肽链特定线性位置的三个核为一个氨基酸编码进入蛋白质多肽链特定线性位置的三个核苷酸单位称为密码子或三联体密码。苷酸单位称为密码子或三联体密码。密码子的发现密码子的发现 统计学方法统计学方法人工合成仅由一种核苷酸组成的多聚核苷酸，推测由哪一种人工合成仅由一种核苷酸组成的多聚核苷酸，推测由哪一种氨基酸合成的多肽氨基酸合成的多肽核糖体结合试验核糖体结合试验 19
10、651965年，年，NirenbergNirenberg用用poly upoly u加入加入C14C14标标记的记的2020种种aaaa, ,仅有苯丙氨酸的寡肽仅有苯丙氨酸的寡肽,UUU=,UUU=苯丙氨酸苯丙氨酸, ,用此法用此法破译了全部密码，编出遗传密码表。破译了全部密码，编出遗传密码表。遗遗传传密密码码表表从从mRNA 5mRNA 5 端起始密码子端起始密码子AUGAUG到到3 3 端终止密码子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，称为开放阅读框架一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(open (open r
11、eading frame, ORF)reading frame, ORF)。 遗传密码的特点遗传密码的特点连续性连续性( (commalesscommaless) )：密码之间没有间断：密码之间没有间断简并性简并性(degeneracy)(degeneracy)： 大多数氨基酸有大多数氨基酸有2-62-6个密码个密码摆动性摆动性(wobble)(wobble)：密码的第三位碱基与反密码的第：密码的第三位碱基与反密码的第一位碱基配对不严格一位碱基配对不严格通用性通用性(universal)(universal)：全世界生物共用：全世界生物共用1.1.连续性连续性(commaless)(comma
12、less)编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码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。连续阅读，密码间既无间断也无交叉。密码之间没有核苷酸间断密码之间没有核苷酸间断 G C A G U A C A U G U C不连续的读法：不连续的读法：G C A C A G A G U G U A .基因损伤引起基因损伤引起mRNAmRNA阅读框架内的碱基阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift(frameshift mutation) mutation)。 Tyr Gly Ser ArgPro Thr Asp2.
13、2.简并性简并性(degeneracy)(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有一个密码子外，其余氨基酸有2 2、3 3、4 4个或个或多至多至6 6个三联体为其编码。个三联体为其编码。生物学意义：减少了有害突变。生物学意义：减少了有害突变。2. 简并性简并性(degeneracy)(degeneracy)3.3.通用性通用性(universal)(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。 少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞少数例外
14、，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。的叶绿体。4. 4. 摆动性摆动性(wobble)(wobble)转运氨基酸的转运氨基酸的tRNAtRNA的反密码需要通过的反密码需要通过碱基互补与碱基互补与mRNAmRNA上的遗传密码反向配对结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。碱基配对规律，称为摆动配对。 摆动性摆动性密码与反密码配对辨认时，有时并密码与反密码配对辨认时，有时并不完全按照碱基互补规律。尤其不完全按照碱基互补规律。尤其是密码的第三碱基对反密码的第是密码的第三碱基对反密码的第一位碱基，更常出现这种摆动现
15、一位碱基，更常出现这种摆动现象。象。mRNA密码子密码子密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象tRNAtRNA反密码子反密码子第第1 1位碱基位碱基IUGACmRNAmRNA密码子密码子第第3 3位碱基位碱基U, C, AA, GU, CUG密码中第三位碱基具有较小的专一性密码中第三位碱基具有较小的专一性。密码子的专一性主要。密码子的专一性主要由前两位碱基决定，第三位碱基的重要性不大，简并性往往由前两位碱基决定，第三位碱基的重要性不大，简并性往往只涉及第三位碱基。只涉及第三位碱基。第二节第二节 核核 糖糖 体体一、核蛋白体是多肽链合成的部位一、核蛋白体是多肽链合成的部位核
16、糖体是肽链合成的场所核糖体是肽链合成的场所氨基酸首先在核糖氨基酸首先在核糖体内合成蛋白质，体内合成蛋白质，再输送至细胞其再输送至细胞其它组分中。它组分中。核糖体由大、小亚核糖体由大、小亚基构成。亚基中基构成。亚基中含有不同的蛋白含有不同的蛋白质和质和RNARNA。核糖体是肽链合成的场所核糖体是肽链合成的场所大亚基：大亚基：tRNAtRNA结合位点结合位点 P P位：给出位：给出AAAA，释放，释放tRNA tRNA A A位：接受位：接受tRNA-AAtRNA-AA转肽酶，合成肽键转肽酶，合成肽键转位酶转位酶小亚基：小亚基：识别起始位点识别起始位点与与mRNAmRNA形成复合物形成复合物原核生
17、物核糖体的组成原核生物核糖体结构示意图原核生物核糖体结构示意图二、核糖体的组成和结构二、核糖体的组成和结构核糖体的结构核糖体的结构 核糖体是由核糖体是由rRNArRNA和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的。颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的。蛋白质亚单位核糖体原核生物原核生物真核生物真核生物核核蛋蛋白白体体的的组组成成三、核糖体的功能三、核糖体的功能 核糖体的功能位点核糖体的功能位点: :1)1)与与mRNAmRNA的结合位点的结合位点2)2)A A位点：位点：与新掺入的氨酰与新掺入的氨酰-t
18、RNA-tRNA的结合位点的结合位点氨酰基氨酰基位点。位点。3)3)P P位点位点与延伸中的肽酰与延伸中的肽酰-tRNA-tRNA的结合位点的结合位点肽酰基位肽酰基位点。点。4)4)E E位点位点(exit site)(exit site)：肽酰转移后即将释放的：肽酰转移后即将释放的tRNAtRNA的的结合位点。结合位点。5)5)肽酰转移酶的催化位点肽酰转移酶的催化位点6)6)与肽酰与肽酰tRNAtRNA从从A A位点转移到位点转移到P P位点有关的转移酶位点有关的转移酶( (即延即延伸因子伸因子EF-G)EF-G)的结合位点的结合位点7)7)与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和终与蛋白
19、质合成有关的其它起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点止因子的结合位点 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 A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)(aminoacyl site)P P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)(peptidyl site)E E位：排出位位：排出位(exit site)(exit site)第三节第三节转移转移RANRAN的功能的功能 tRNA tRNA 结构：二级结构结构：二级结构-三叶草形三叶草形 主要组成主要组成: :四臂三环四臂三环OCCHRN H2O3氨基酸臂氨基酸臂功能：结合氨基
20、酸功能：结合氨基酸T C环环额外环额外环（可变环）（可变环）反密码子反密码子功能：识别密码子功能：识别密码子反密码环反密码环DHU环环功能：与核糖功能：与核糖体体rRNA结合结合二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶假尿嘧啶假尿嘧啶tRNA 结构结构 结构结构受体臂（氨基酸臂）TC环反密码子环D环（双氢尿嘧啶环）额外环特征特征55端和端和33端配对端配对（常为（常为7 7bpbp）形成的）形成的茎区。在茎区。在33端永远端永远是是4 4个碱基（个碱基（XCCAXCCA）的单链区的单链区常由常由5 5bpbp的茎和的茎和7 7ntnt的环的环组成组成常由常由5 5bpbp的的茎区和茎区和7 7ntnt的环区组的环
21、区组成成茎区长度常为茎区长度常为4 4bpbp，含，含2-32-3个个D D而得名而得名可变性大，可变性大，从从4 4 ntnt到到2121ntnt不等不等功能功能在其末端有在其末端有3-3-OHOH，是被氨基酰化位点。是被氨基酰化位点。负责携带特异的氨基负责携带特异的氨基酸酸负责和负责和核糖体核糖体上的上的rRNA rRNA 识识别结合别结合负责对密负责对密码子的识码子的识别与配对别与配对负责和氨基酰负责和氨基酰tRNAtRNA聚合酶结聚合酶结合合在倒在倒L L型三型三维结构中负维结构中负责连接两个责连接两个区域（区域（D D环环- -反密码子环反密码子环和和TC-TC-受受体臂）体臂）tR
22、NAtRNA的功能和功能位点的功能和功能位点 功能：功能：1 1、解读、解读mRNAmRNA的遗传信息的遗传信息 2 2、运输的工具，运载氨基酸、运输的工具，运载氨基酸 功能位点：功能位点：1 1、33端端CCACCA上的氨基酸接受位上的氨基酸接受位点点 2 2、识别胺酰、识别胺酰- -tRNAtRNA合成酶的位点合成酶的位点 3 3、核糖体识别位点、核糖体识别位点 4 4、反密码子位点、反密码子位点tRNAtRNA的功能的功能在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联体密码子在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送译成氨基酸提
23、供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。到核糖体上提供运送载体。a、1988. Schimmel 和侯雅明和侯雅明G3 : U70G3 : U70 是决定是决定tRNAtRNA 负载负载 Ala Ala 的特异密码信息的特异密码信息 b、 1991. schumman L. 证明；证明；tRNAmetf 的的paracodon 位于位于anti-codon贮存在贮存在mRNAmRNA的遗传密码称为第一套密码系统。的遗传密码称为第一套密码系统。tRNAtRNA分子中也分子中也贮存着遗传密码，称为第二套密码系统。贮存着遗传密码，称为第二套密码系统。密密码码子子与与反反密密码
24、码子子的的配配对对关关系系反密码子反密码子tRNA5 3 A U C5 mRNA3 密码子密码子1 2 3 tRNAtRNA与酶结与酶结合模型合模型tRNA氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶ATPp氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶对底物氨基酸和合成酶对底物氨基酸和tRNAtRNA都有都有高高度特异性度特异性。p氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶具有合成酶具有校正活性校正活性(proofreading (proofreading activity) activity) 。p氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA的表示方法：的表示方法：Ala-tRNAAla-tRNAAlaAla S
25、er-tRNASer-tRNASerSerMet-tRNAMet-tRNAMetMet 第四节第四节 蛋白质合成的分子机制蛋白质合成的分子机制 蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程 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 5 -AUG-AUG开始，按开始，按mRNAmRNA模板模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现 氨基酸的激活氨基酸的激活起动阶段起动阶段肽链的延长肽链的延长肽链合成的终止肽链合成的终止折叠和加工处理折叠和加工处理氨基酸氨基酸 + tRNA+ tRNA氨基酰氨基酰- tRNA- tRN
26、AATPATP AMPAMPPPiPPi氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶1 1、氨基酰、氨基酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)(aminoacyl-tRNA synthetase)特异性强特异性强, ,催化特定的氨基酸与特异的催化特定的氨基酸与特异的tRNAtRNA结合，每种结合，每种氨基酸有特异的合成酶催化。氨基酸有特异的合成酶催化。一、氨基酸的激活一、氨基酸的激活2、氨基酸的激活氨基酸的激活tRNAtRNA在氨基酰在氨基酰-tRNA -tRNA 合成酶的帮助下，能够识别相应的氨基合成酶的帮助下，能够识别相应的氨基酸，并通过酸
27、，并通过tRNAtRNA氨基酸臂的氨基酸臂的 3-OH 3-OH 与氨基酸的羧基形成与氨基酸的羧基形成活化酯氨基酰活化酯氨基酰-tRNA-tRNA。氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA的形成是一个两步反应过程：第一步是氨基酸的形成是一个两步反应过程：第一步是氨基酸与与 ATP ATP 作用作用, , 形成氨基酰腺嘌呤核苷酸；形成氨基酰腺嘌呤核苷酸； 第二步是氨基第二步是氨基酰基转移到酰基转移到 tRNA tRNA 的的 3-OH 3-OH 端上端上, , 形成氨基酰形成氨基酰-tRNA-tRNA。第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi第二步反应第二步反应氨基
28、酰氨基酰-AMP-E -AMP-E tRNA tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA -tRNA AMPAMP E E 起始肽链合成的氨基酰起始肽链合成的氨基酰-tRNA-tRNA真核生物：起始密码子真核生物：起始密码子AUG AUG 所编码的氨基酸是所编码的氨基酸是MetMet，起始起始AA-tRNAAA-tRNA为为Met-tRNAMet-tRNAMetMet。原核生物：起始密码子原核生物：起始密码子AUG AUG 所编码的氨基酸并不是甲所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身硫氨酸本身, , 而是甲酰甲硫氨酸，起始而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNAAA-tRNA为为fMet-tRNAfMet-tRN
29、AfMetfMet二、在核糖体上合成多肽二、在核糖体上合成多肽 （一）（一）原核生物原核生物翻译起始复合物形成翻译起始复合物形成 指指mRNAmRNA和起始和起始氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA分别与分别与核蛋白体核蛋白体结合而结合而形成形成翻译起始复合物翻译起始复合物所需成分：所需成分：30S30S小亚基小亚基 50S50S大亚基大亚基 模板模板mRNA mRNA fMet-tRNA fMet-tRNAfMetfMet GTP GTP、MgMg2+2+翻译起始因子：翻译起始因子：IF-1IF-1、IF-2IF-2、IF-3IF-3、 起始阶段起始阶段1.1.核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小
30、亚基分离；2.mRNA2.mRNA与小亚基结合；与小亚基结合；3.3.起始氨基酰起始氨基酰-tRNA-tRNA与小亚基结合；与小亚基结合； 4.4.核蛋白体大亚基结合；核蛋白体大亚基结合；IF-3IF-11. 1. 核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离A U G53IF-3IF-12. mRNA2. mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合30S30S小亚基通过小亚基通过SDSD序列与序列与mRNAmRNA模板相结合。模板相结合。S-DS-D序列序列（原核生物（原核生物mRNAmRNA的起始信号部位）的起始信号部位）核糖体结合序列核糖体结合序列：原核生物的：原核生物的mRNAmRNA有一非
31、常保守的序列，与核有一非常保守的序列，与核糖体的糖体的16S-rRNA16S-rRNA结合，引导结合，引导mRNAmRNA进入核糖体，这样的序列称为进入核糖体，这样的序列称为S-DS-D序列，也叫核糖体结合序列。序列，也叫核糖体结合序列。IF-3IF-1IF-2GTP3. 3. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAtRNA( fMet-tRNAi ifmetfmet ) )结合到小亚基结合到小亚基A U G53在在IF-2IF-2和和GTPGTP的帮助下，的帮助下， fMet-tRNAfMetfMet-tRNAfMet进入小亚基的进入小亚基的P P位，位，tRNAtRNA上的反密
32、码子与上的反密码子与mRNAmRNA上的起始密码子配对。上的起始密码子配对。IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4. 4. 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带有带有tRNAtRNA、mRNAmRNA和和3 3个起始因子的小亚基复合物个起始因子的小亚基复合物, GTP, GTP水解，释放水解，释放起始因子。与起始因子。与50S50S大亚基大亚基结合。结合。此时核糖体的此时核糖体的P P位被起始氨酰位被起始氨酰-tRNA-tRNA占据，占据，A A位空着，等待能与第二个密码位空着，等待能与第二个密码子匹配的氨酰子匹配的氨酰-tRNA-tRNA进
33、位。进位。（二）（二）真核生物真核生物翻译起始复合物形成翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰起始氨基酰- -tRNAtRNA结合小亚基；结合小亚基；mRNAmRNA在核蛋白体小亚基就位；在核蛋白体小亚基就位；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, elF4G, 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原核、真核生物各种起始因子的生物功能原核、真核生物各种起始因子的生物功能 促促进进
34、核核蛋蛋白白体体分分离离成成大大小小亚亚基基eIF-6促促进进各各种种起起始始因因子子从从小小亚亚基基解解离离，进进而而结结合合大大亚亚基基eIF-5eIF-4F复复合合物物成成分分，结结合合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF-4F复复合合物物成成分分，结结合合mRNA5帽帽子子eIF-4E结结合合mRNA，促促进进mRNA扫扫描描定定位位起起始始AUGeIF-4BeIF-4F复复合合物物成成分分，有有解解螺螺旋旋酶酶活活性性，促促进进mRNA结结合合小小亚亚基基IF-4A最最先先结结合合小小亚亚基基促促进进大大小小亚亚基基分分离离eIF-2B，eIF-3促促进进起起始始tRNA与与小小
35、亚亚基基结结合合eIF-2真真核核生生物物促促进进大大小小亚亚基基分分离离，提提高高P位位对对结结合合起起始始tRNA敏敏感感性性EIF-3促促进进起起始始tRNA与与小小亚亚基基结结合合EIF-2占占据据A位位防防止止结结合合其其他他tRNAIF-1原原核核生生物物生生物物功功能能起起始始因因子子促促进进核核蛋蛋白白体体分分离离成成大大小小亚亚基基eIF-6促促进进各各种种起起始始因因子子从从小小亚亚基基解解离离，进进而而结结合合大大亚亚基基eIF-5eIF-4F复复合合物物成成分分，结结合合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF-4F复复合合物物成成分分，结结合合mRNA5帽帽子子eIF
36、-4E结结合合mRNA，促促进进mRNA扫扫描描定定位位起起始始AUGeIF-4BeIF-4F复复合合物物成成分分，有有解解螺螺旋旋酶酶活活性性，促促进进mRNA结结合合小小亚亚基基IF-4A最最先先结结合合小小亚亚基基促促进进大大小小亚亚基基分分离离eIF-2B，eIF-3促促进进起起始始tRNA与与小小亚亚基基结结合合eIF-2真真核核生生物物促促进进大大小小亚亚基基分分离离，提提高高P位位对对结结合合起起始始tRNA敏敏感感性性EIF-3促促进进起起始始tRNA与与小小亚亚基基结结合合EIF-2占占据据A位位防防止止结结合合其其他他tRNAIF-1原原核核生生物物生生物物功功能能起起始始
37、因因子子（三）（三）肽链合成延长肽链合成延长指根据指根据mRNAmRNA密码序列的指导，按次序添加氨基密码序列的指导，按次序添加氨基酸从酸从N N端端向向C C端端延伸肽链，直到合成终止的过程延伸肽链，直到合成终止的过程 肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋核蛋白体循环白体循环，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位进位成肽成肽转位转位延伸过程所需蛋白因子称为延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延长因子(elongation (elongation factor, factor, EFEF) )原核
38、生物：原核生物：EF-T (EF-TuEF-T (EF-Tu, EF-Ts), EF-Ts)EF-GEF-G真核生物：真核生物：EF-1 EF-1 、EF-2 EF-2 （1 1）进位进位又称又称注册注册指根据指根据mRNAmRNA下一组下一组遗传密码指导，使相应遗传密码指导，使相应氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA进入核蛋白进入核蛋白体体A A位位核蛋白体有核蛋白体有校正作校正作用用原核生物原核生物（2 2）成肽）成肽是由是由转肽酶转肽酶催化的肽键形成过程，数种催化的肽键形成过程，数种大亚大亚基基蛋白组成转肽酶活性蛋白组成转肽酶活性 （3）转位）转位延长因子延长因子EF-GEF-G有有转位酶转
39、位酶活性，可结合并水解活性，可结合并水解1 1分子分子GTPGTP，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向mRNAmRNA的的33侧移动侧移动 进进位位转转位位成肽成肽真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。似，但有不同的反应体系和延长因子。另外，真核细胞核蛋白体另外，真核细胞核蛋白体没有没有E E位位，转位时，转位时卸载的卸载的tRNAtRNA直接从直接从P P位脱落位脱落。（4 4）真核生物延长过程）真核生物延长过程 (四四)肽链合成的终止肽链合成的终止当当mRNAmRNA上上终止密码终止密码出现后，多肽链合成停止，出现后，多肽
40、链合成停止，肽链肽链从肽酰从肽酰-tRNA-tRNA中释出，中释出，mRNAmRNA、核蛋白体核蛋白体等分离，等分离，这些过程称为肽链合成终止。这些过程称为肽链合成终止。终止相关的蛋白因子称为终止相关的蛋白因子称为释放因子释放因子 (release factor, (release factor, RFRF) ) 一是一是识别终止密码识别终止密码，如，如RF-1RF-1特异识别特异识别UAAUAA、UAGUAG；而而RF-2RF-2可识别可识别UAAUAA、UGAUGA。二是诱导二是诱导转肽酶转肽酶改变为改变为酯酶活性酯酶活性，相当于催化，相当于催化肽酰基转移到水分子肽酰基转移到水分子-OH-
41、OH上，使肽链从核蛋白上，使肽链从核蛋白体上释放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-1RF-1，RF-2RF-2，RF-3RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRFeRF 肽链合成的终止及释放（1 1）释放因子）释放因子RFRF1 1或或RFRF2 2进入核进入核糖体糖体A A位。位。 （2 2）多肽链的）多肽链的释放释放（3 3）70S70S核糖体核糖体解离解离tRNARFRF参与翻译的蛋白质因子参与翻译的蛋白质因子阶段原核阶段原核 真核真核 功功 能能IF1IF1IF2IF2 e eIF2 IF2 参与起始复合物的形成参与起始复合物的形成
42、IF3IF3 e eIF3IF3、e eIF4CIF4C起始起始 CBP I CBP I 与与mRNAmRNA帽子结合帽子结合 e eIF4A B F IF4A B F 参与寻找第一个参与寻找第一个AUGAUG e eIF5 IF5 协助协助eIF2eIF2、eIF3eIF3、eIF4CeIF4C的释放的释放 e eIF6 IF6 协助协助60S60S亚基从无活性的核糖体上解离亚基从无活性的核糖体上解离EF-TuEF-Tu e eEF1EF1 协助氨酰协助氨酰-tRNA-tRNA进入核糖体进入核糖体延长延长EF-TsEF-Ts e eEF1EF1 帮助帮助EF-TuEF-Tu 、 eEF1eE
43、F1 周转周转 EF-GEF-G e eEF2 EF2 移位因子移位因子终止终止 RF-1 RF-1 e eRF RF 释放完整的肽链释放完整的肽链 RF-2RF-2因子前加因子前加“e” e” 表示真核生物表示真核生物(eukaryotic)(eukaryotic) 蛋白质生物合成是耗能过程，细胞用于合成蛋白蛋白质生物合成是耗能过程，细胞用于合成蛋白质消耗能量可占到所有生物合成总耗能的质消耗能量可占到所有生物合成总耗能的9090。 延长时每个氨基酸活化为氨基酰延长时每个氨基酸活化为氨基酰-tRNA-tRNA消耗消耗2 2个个高高能键，能键，进位进位、转位转位各消耗各消耗一个一个高能键，每增加
44、一高能键，每增加一个肽键实际消耗可能多于个肽键实际消耗可能多于4 4个个高能键。高能键。多聚核蛋白体多聚核蛋白体mRNAmRNA和多个核蛋白体和多个核蛋白体聚合物称多聚核蛋白聚合物称多聚核蛋白体，使蛋白质合成高体，使蛋白质合成高速、高效进行。速、高效进行。三、蛋白质合成后加工三、蛋白质合成后加工 肽链合成后的肽链合成后的“加工处理加工处理”：初生的多肽链经折叠和：初生的多肽链经折叠和加工后，才能成为活性形式。在蛋白质合成过程中加工后，才能成为活性形式。在蛋白质合成过程中（或合成后），多肽链自发地形成天然构象，使它具（或合成后），多肽链自发地形成天然构象，使它具有最大限度的氢键、范德华力、离子键
45、和疏水作用力。有最大限度的氢键、范德华力、离子键和疏水作用力。mRNAmRNA线性的（一维的）遗传信息以这种方式转变成蛋线性的（一维的）遗传信息以这种方式转变成蛋白质的三维结构。一些新合成的蛋白获得它最终的活白质的三维结构。一些新合成的蛋白获得它最终的活性结构必须进行一个或多个称为翻译后修饰。性结构必须进行一个或多个称为翻译后修饰。新生蛋白质的新生蛋白质的“加工处理加工处理”，一般主要有，一般主要有8 8个方面。个方面。见见P283P283。蛋白质前体的加工与修饰 刚翻译完的蛋白称为刚翻译完的蛋白称为前体蛋白，前体蛋白，缺乏正常的空间结构和功缺乏正常的空间结构和功能，必须经过翻译后的加工。能，
46、必须经过翻译后的加工。氨基端和羧基端的修饰氨基端和羧基端的修饰: : 去除去除MetMet或或fMetfMet除去信号肽除去信号肽: : 到达特定位置后由酶水解到达特定位置后由酶水解羟基磷酸化羟基磷酸化: :SerSer、ThrThr、TyrTyr羧化反应：羧化反应：针对氨基酸针对氨基酸-羧基羧基 甲基化：甲基化：赖氨酸或谷氨酸赖氨酸或谷氨酸加糖基（链）加糖基（链）：天冬氨酸、丝氨酸或苏氨酸：天冬氨酸、丝氨酸或苏氨酸加辅基：加辅基：血红素血红素二硫键的形成二硫键的形成蛋白质前体的裂解蛋白质前体的裂解蛋白质自我剪接蛋白质自我剪接核酸、蛋白质的生物合成练习题核酸、蛋白质的生物合成练习题名词解释名词
47、解释中心法则中心法则 半保留复制半保留复制 转录转录 反转录反转录 有意义链有意义链 反意义链反意义链 冈崎片段冈崎片段 cDNAcDNA是非题（在题后括号内打是非题（在题后括号内打或或） 1 1、蛋白质生物合成所需的能量都由、蛋白质生物合成所需的能量都由ATPATP直接供给。（直接供给。（ ） 2 2、生物遗传信息的流向，只能由、生物遗传信息的流向，只能由DNADNARNARNA而不能由而不能由RNARNADNADNA。（。（ ）3 3、原核细胞新生肽链、原核细胞新生肽链N N端第一个残基为端第一个残基为fMetfMet，真核细胞新生肽，真核细胞新生肽链肽链链肽链N N端第一个氨基酸残基为端
48、第一个氨基酸残基为MetMet。（。（ ）4 4、DNADNA复制与转录的共同点在于都是以双链复制与转录的共同点在于都是以双链DNADNA为模板，以半为模板，以半保留方式进行，最后形成链状产物。（保留方式进行，最后形成链状产物。（ ） 5 5、DNADNA半不连续复制是指复制时一条链的合成方向是半不连续复制是指复制时一条链的合成方向是5353而另一条链方向是而另一条链方向是3535。（。（ ）6 6、核糖体是细胞内进行蛋白质生物合成的部位。（、核糖体是细胞内进行蛋白质生物合成的部位。（ ）7 7、RNARNA的合成和的合成和DNADNA的合成一样，在起始合成前亦需要有的合成一样，在起始合成前亦
49、需要有RNARNA引物参加。（引物参加。（ ）8 8、真核生物、真核生物mRNAmRNA多数为多顺反子，而原核生物多数为多顺反子，而原核生物mRNAmRNA多数为多数为单顺反子。（单顺反子。（ ）9 9、在蛋白质生物过程中、在蛋白质生物过程中mRNAmRNA是由是由3-3-端向端向55端进行翻译的。端进行翻译的。（ ）1010、逆转录病毒、逆转录病毒RNARNA并不需要插入寄主细胞的染色体也可完并不需要插入寄主细胞的染色体也可完成其生命循环。（成其生命循环。（ ） 选择题 1 1、逆转录酶是一类：（、逆转录酶是一类：（ ）A A、DNADNA指导的指导的DNADNA聚合酶聚合酶 B B、DNA
50、DNA指导的指导的RNARNA聚合酶聚合酶C C、RNARNA指导的指导的DNADNA聚合酶聚合酶 D D、RNARNA指导的指导的RNARNA聚合酶聚合酶2 2、绝大多数真核生物、绝大多数真核生物mRNA5mRNA5端有端有 （ ）A A、帽子结构、帽子结构 B B、PolyA CPolyA C、起始密码、起始密码 D D、终止密码、终止密码3 3、能与密码子、能与密码子ACUACU相识别的反密码子是（相识别的反密码子是（ ）A A、UGA BUGA B、IGA CIGA C、AGI DAGI D、AGU AGU 4 4、tRNAtRNA的作用是的作用是 （ ）A A、 把一个氨基酸连到另一
