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1、第四章翻译及其调控第四章翻译及其调控mRNA: 遗传信息的携带者蛋白质遗传信息的携带者蛋白质: 生命活动的执行者生命活动的执行者氨基酸 （氨基酸 （20字符）字符）A、U、G、C （4字符）字符）1960年，年，Crick预言了分子转换器的存在预言了分子转换器的存在CRH3NHCOO-UUUUUCCCGGGA mRNA三联体 密码子连接物氨基酸氨基酸结合位三联体 密码子连接物氨基酸氨基酸结合位分子转化器分子转化器蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成?也称翻译（也称翻译（translation）：以）：以mRNA为模板， 指导蛋白质合成的过程。为模板， 指导蛋白质合成的过程。掌握：掌握：1蛋白质合成
2、体系蛋白质合成体系2mRNA、tRNA、rRNA的作用的作用3遗传密码的特性遗传密码的特性4. 蛋白质合成过程及核糖体循环蛋白质合成过程及核糖体循环熟悉：熟悉：蛋白质分子的折叠与加工，蛋白质的靶向运输，真核生物两种主要的蛋白质转运机制：信号肽与导肽假说。蛋白质分子的折叠与加工，蛋白质的靶向运输，真核生物两种主要的蛋白质转运机制：信号肽与导肽假说。了解：了解：蛋白质合成调控蛋白质合成调控学 习 要 求学 习 要 求?模板：模板：mRNA?原料：原料：20种氨基酸（种氨基酸（amino acid: aa）?运载体：运载体：tRNA?合成场所：合成场所：核蛋白体（核蛋白体（rRNA+蛋白质）蛋白质）
3、?蛋白质因子：蛋白质因子： IF EF RF RR?酶：酶：氨基酰氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶等合成酶、转肽酶等?能量：能量：GTP、ATP参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质mRNA1tRNA2核蛋白体核蛋白体3辅助蛋白质因子辅助蛋白质因子4内容内容蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程5一、一、一、一、 mRNAmRNAmRNAmRNA与遗传密码与遗传密码与遗传密码与遗传密码?遗传密码遗传密码 (genetic code): 能能编码蛋白质氨基酸编码蛋白质氨基酸序列的基因中的序列的基因中的核苷酸体系核苷酸体系称之为遗传密码。称之为遗传密码。?密码子密码子 (codon)：mRNA上
4、每上每3个相邻个相邻的的核苷酸核苷酸编码蛋白质多肽链中的编码蛋白质多肽链中的一个氨基酸一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码，这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码 (triplet codon)。I. mRNA通用遗传密码及相应的氨基酸通用遗传密码及相应的氨基酸 (p184)64个遗传密码子个遗传密码子61个编码个编码aa1个起始密码子：个起始密码子： AUG3个终止密码子：个终止密码子： UAA、UAG、 UGA无义密 码子无义密 码子for their interpretation of the genetic code and its function in prote
5、in synthesisRobert Holley, Har Gobind Khorana tRNA与aa不正确的结合;氨基酰-tRNA的表示方法：氨基酰-tRNA的表示方法：ala-tRNAala-tRNAAlaAlaarg-tRNAarg-tRNAargarg氨酰-tRNA合成酶：氨酰-tRNA合成酶：二、起始的过程（原核生物）二、起始的过程（原核生物）1.核糖体大小亚基的分离核糖体大小亚基的分离2.mRNA与核糖体小亚基定位结合：与核糖体小亚基定位结合：SD序列识别核糖体小亚基序列识别核糖体小亚基16S rRNA1.起始起始fMet-tRNAifMet就位就位2.70S起始复合物的形成起
6、始复合物的形成2) 起始复合物的形成起始复合物的形成以E.coil为例以E.coil为例 a）所需材料：a）所需材料：?核糖体核糖体30S30S亚基、50S亚基；亚基、50S亚基；?带起始密码的mRNA；带起始密码的mRNA；?fMet- tRNAfMet- tRNAiMetiMet；?起始因子（IF起始因子（IF1 1、IF、IF2 2、IF、IF3 3）；）；?2个GTP；2个GTP；?MgMg2+2+。b) 起始复合物的形成过程起始复合物的形成过程 核蛋白体大小亚基分离； 核蛋白体大小亚基分离； mRNA与小亚基结合； 起始氨基酰与小亚基结合； 起始氨基酰-tRNA与小亚基结合；核蛋白体
7、大亚基结合。与小亚基结合；核蛋白体大亚基结合。IF-3IF-1 核蛋白体大小亚基分离 核蛋白体大小亚基分离目 录目 录A U G53IF-3IF-1 mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合目 录目 录S-D序列IF-3IF-1IF-2GTP 起始氨基酰 起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet)结合到 小亚基结合到 小亚基A U G53目 录目 录IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi 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 录目 录IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi目 录目 录b) 起始复合物的形
8、成过 程起始复合物的形成过 程 核蛋白体大小亚基分离； 核蛋白体大小亚基分离； mRNA与小亚基结合； 起始氨基酰与小亚基结合； 起始氨基酰-tRNA与小亚基结合；核蛋白体大、小亚基结合。与小亚基结合；核蛋白体大、小亚基结合。定义：定义：指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸，从指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸，从N端N端向向C端C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合成的延长阶段肽链合成的延长阶段肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：肽链延长在核蛋白体上连续
9、性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位成肽转（移）位进位成肽转（移）位核糖体循环（核糖体循环（ribosomal cycle)延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation factor, EF)延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation factor, 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)1）进 位）进 位根据根据mRNA下一组mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进
10、入核蛋白体遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A A位位2）转 肽）转 肽由由肽酰基转移酶(transpeptidase)肽酰基转移酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程催化的肽键形成过程3）移位3）移位延长因子延长因子EF-G有有转位酶转位酶( translocase )活性，可结合并水解活性，可结合并水解GTP，促进，促进核蛋白体核蛋白体向向mRNA的的3侧移动侧移动进位成肽移位进位成肽移位消耗消耗GTP肽链合成的延长阶段肽链合成的延长阶段进位（注册）进位（注册）转肽（成肽）转肽（成肽）移位（转位）移位（转位）氨基酰氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引，进入核糖体的
11、根据遗传密码的指引，进入核糖体的A位。位。在在转肽酶转肽酶的作用下，将的作用下，将P位点上 的肽酰基转移到位点上 的肽酰基转移到A位点的氨基酰位点的氨基酰- tRNA上，上，在在A位 形成肽键。位 形成肽键。核蛋白体在核蛋白体在mRNA上以上以53移动三个核苷酸的距离，将下一个密码子置于移动三个核苷酸的距离，将下一个密码子置于A位点位点。游离的。游离的tRNA离开离开P位点，位点，在在A位点上新形成的肽酰位点上新形成的肽酰-tRNA又移到又移到P位点上位点上。当当mRNA上终止密码 出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰上终止密码 出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRN
12、A、核蛋白体等分离。、核蛋白体等分离。3. 肽链合成的终止肽链合成的终止RFRF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 (release factor, RF) ?原核生物：原核生物：RF-1，RF-2，RF-3?真核生物：真核生物：eRF释放因子 的功能释放因子 的功能识别终止密码识别终止密码RF-1特异识别特异识别UAA，UAG；RF-2可识别可识别UAA、UGA与终止密码结合与终止密码结合改变肽酰基转移酶活性，改变肽酰基转移酶活性，转肽酶变为水解酶转肽酶变为水解酶，多肽链与，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，多肽链释放之间的酯键被水解，多肽链释放都需都需mRNA、t
13、RNA、核蛋 白体；都需蛋白质因子参 与；原料都是、核蛋 白体；都需蛋白质因子参 与；原料都是20种氨基酸种氨基酸蛋白质合成 体系相同蛋白质合成 体系相同氨基酸合成 肽链时都需 要活化氨基酸合成 肽链时都需 要活化肽链都需要 进行翻译 后加工肽链都需要 进行翻译 后加工合成过程基 本相同合成过程基 本相同都包括起始、延长（注 册、成肽、转位）、终 止三阶段都包括起始、延长（注 册、成肽、转位）、终 止三阶段原核生物和真核生物 翻译过程的异同点原核生物和真核生物 翻译过程的异同点相同点相同点?大小亚基先解离大小亚基先解离?起始氨基酸就位起始氨基酸就位?mRNA的的帽子在 帽结合因子的帮助下 在小
14、亚基中就位帽子在 帽结合因子的帮助下 在小亚基中就位?大小亚基聚合大小亚基聚合?大小亚基先解离，大小亚基先解离，?mRNA的的SD序列与小亚 基中的序列与小亚 基中的16SrRNA的互补序列 结合的互补序列 结合?起始氨基酸就位起始氨基酸就位?大小亚基聚合大小亚基聚合起始过程起始过程1种种3种种释放因子释放因子EF-1、EF-2EF-T、EF-G延长因子延长因子至少至少9种种3种种起始因子起始因子不需甲酰化不需甲酰化需甲酰化需甲酰化起始氨基酸起始氨基酸80S70S核糖体的大小核糖体的大小真核生物原核生物真核生物原核生物不同点不同点与原核生物的与原核生物的与原核生物的与原核生物的小亚基小亚基小亚
15、基小亚基结合，结合，结合，结合， 引起小亚基构象改变引起小亚基构象改变引起小亚基构象改变引起小亚基构象改变，导致，导致，导致，导致 读码错误读码错误读码错误读码错误与细胞核糖体与细胞核糖体与细胞核糖体与细胞核糖体50S50S亚基结合，亚基结合，亚基结合，亚基结合， 可逆抑制蛋白质合成，氯霉可逆抑制蛋白质合成，氯霉可逆抑制蛋白质合成，氯霉可逆抑制蛋白质合成，氯霉 素抑制肽酰基转移酶活性素抑制肽酰基转移酶活性素抑制肽酰基转移酶活性素抑制肽酰基转移酶活性与与与与30S30S小亚基小亚基小亚基小亚基结合，阻止氨结合，阻止氨结合，阻止氨结合，阻止氨 基酰基酰基酰基酰- -tRNAtRNA向向向向30S3
16、0S亚基上的亚基上的亚基上的亚基上的 A A位点结合位点结合位点结合位点结合蛋白质合成与药物蛋白质合成与药物?氯霉素、林氯霉素、林氯霉素、林氯霉素、林 可霉素和大环可霉素和大环可霉素和大环可霉素和大环 内酯类抗生素内酯类抗生素内酯类抗生素内酯类抗生素?四环素四环素四环素四环素?链霉素链霉素链霉素链霉素 和卡那霉素和卡那霉素和卡那霉素和卡那霉素思 考 题思 考 题1.名词解释：名词解释：S-D 序列、核糖体循环序列、核糖体循环2.试述遗传密码的性质。试述遗传密码的性质。3.原核生物和真核生物翻译过程的异同点原核生物和真核生物翻译过程的异同点4. 阻断蛋白质合成的抗生素的作用位点各有哪些？阻断蛋白质合成的抗生素的作用位点各有哪些？
