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1、第第1515章章 蛋白质翻译蛋白质翻译Protein Biosynthesis (Translation)Protein Biosynthesis (Translation)本章主要内容：4 翻译系统4 蛋白质生物合成的过程4 多肽链翻译后的修饰4 蛋白质的到位 基因在原核和真核细胞中最终得到表达原料氨基酸，20种mRNA是合成蛋白质的“蓝图（或模板）”tRNA是原料氨基酸的“搬运工”rRNA与多种蛋白质结合成核糖体作为合成多肽链的装 配机（操作台）1、蛋白质的翻译系统蛋白质翻译系统示意图mRNA是遗传信息的载体（载有遗传密码，genetic code），是合成蛋白质的蓝图（模板），它以一系列
2、三联体密码子（codon）的形式从DNA转录了遗传信息。每个密码子代表一个氨基酸。mRNA占细胞总RNA的5-10%，不稳定，寿命短。原核的mRNA 是多顺反子;真核的mRNA 是单顺反子。1.1、mRNA，信使RNA遗传密码上世纪60年代，利用均聚核苷酸实验，破译了遗传密码。遗传密码为三联体（每三个碱基代表一个氨基酸），由5到3阅读，无间断。即使在少数重叠基因（如病毒）中，其开放阅读框架（reading frame）仍按此原则。密码有简并性（degeneracy），即一个氨基酸可由几个密码子表示；通用性，大多数生物使用同样的遗传密码，但也会有所偏爱。一般起始密码为AUG。UAA，UAG和UG
3、A为终止密码。遗 传 密 码 表原核tRNA有30-40种，真核有50-60种，含70-90个核苷酸， 并有多种稀有碱基。tRNA是最小的RNA， 占细胞总RNA 的15%左右，其功能是搬运氨基酸和解读密码子。tRNA 具有“四环一臂”和“三叶草” 形的典型结构。注意：3端CCA氨基酸受位和反密码子环1.2、tRNA，转运RNAtRNA的结构“四环一臂” 倒L形的三级结构 tRNA的功能是解读mRNA上的密码子和搬运氨基酸tRNA上至少有4 个位点与多肽链合成有关：即3CCA氨基酸接受位点、氨基酰-tRNA合成酶识别位点、核糖体识别位点和反密码子位点。每一个氨基酸有其自身的tRNA。氨基酸的羧
4、基与tRNA的 3 CCA-OH以酯键结合。氨基酸与mRNA相应的密码子正确“对号”须依赖于tRNA的反密码子。密码子与反密码子的配对方式变偶性反密码子5端的碱基与密码子的第三位配对不严格核糖体是rRNA 与几十种蛋白质的复合体，有大、小两个亚基构成。含有合成蛋白质多肽链所必需的酶、起始因子（IF）、延伸因子（EF）、释放因子（RF）等。原核的核糖体（70S）= 30S小亚基 + 50S大亚基其中 30S小亚基含16S rRNA 和21种蛋白质50S大亚基含23S，5SrRNA和34种蛋白质真核的核糖体（80S）= 40S小亚基 + 60S大亚基其中 40S 小亚基含18S rRNA 和33种
5、蛋白质60S 大亚基含28S，5.8S，5SrRNA和45种蛋白质1.3、rRNA与核糖体（ribosome）rRNA 只有4-5种占细胞 RNA 的大部分 。图为原核生物的两种 16S rRNA和5S rRNA 的结 构小亚基大亚基tRNA核糖体原核70S核糖体和真核80S核糖体的结构和组成核糖体有4个基本功能1. 容纳mRNA，并能沿着mRNA由53 移动，由tRNA解读其密码；2. 氨基酰位点（A位点），可结合氨基酰-tRNA（AA-tRNA）；3. 肽酰基位点（P位点），可结合肽酰基-tRNA（肽-tRNA）；4. 肽酰基转移酶中心，是形成肽键的位点等。所有参与合成多肽链的氨基酸都要激
6、活，并由数十种高度专一的氨基酰-tRNA合成酶催化。该酶由两个识别位点，它们能识别特定的氨基酸和选择其所对应的tRNA，使两者连接起来（利用ATP）。反应如下：氨基酸的羧基与tRNA 的3端CCA-OH 以酯键相连，因此其氨基是自由的。2、蛋白质的生物合成过程2.1、氨基酸的活化氨基酸与tRNA的连接方式翻译起始时，第一个氨基酸一般是蛋氨酸，其氨基要甲酰化，予以保护。甲酰FH4甲酰基MettRNAfmetfMet-tRNA合成酶fMet-tRNA酯键首先IF3、IF1帮助30S小亚基与mRNA结合，IF2和GTP帮助甲酰甲硫氨酸-tRNA与AUG配对，接着IF3脱离，形成30S起始复合物。50
7、S大亚基进入，IF1和IF2脱离，形成50S起始复合物，需要GTP。甲酰甲硫氨酸-tRNA处于P位。2.2、起始复合物的形成起始密码AUG上游的S.D序列与16S rRNA3端互补 结合有利于30S起始复合物的形成一个嘌呤丰富区 起始密码2.3、肽键的形成和延伸（注意新的AA-tRNA如何定位，第一个肽键如何形成，核糖体如何移动）氨酰基tRNA进入A位 新的氨基酸-tRNA的进位依赖EF-Tu和Ts因子的协助肽键的形成 肽键的形成由肽酰基转移酶催化（此酶具有核酶的活性）原核生物肽链的延长 核糖体沿着mRNA 53方向移位 EF-G因子和GTP参与 空载的tRNA从E位点离开氨基酸进位，肽链形成
8、和延伸，核糖体沿着mRNA的53 方向移位，循环往复，新合成的肽链由氨基端向着羧基端不断延长，直至mRNA上出现终止密码，相应的肽链释放因子RF1（对应UAA、UAG），RF2（对应UAA、UGA）占据A位。肽链的合成终止，并从核糖体上释放。核糖体大、小亚基解聚，并进入下一轮合成。2.4、肽链的终止蛋白质合成的终止 多个核糖体结合在同一条mRNA上，由 53进行翻译，形成多核糖体（ polyribosome），翻译速率得以提高3.多肽链的修饰和加工(1)N端修饰 原核生物修饰时是由肽甲酰基酶除去甲酰基，多数情况甲 硫氨酸也被氨肽酶除去，真核生物中甲硫氨酸则全部被切 除。(2)多肽链的水解切除
9、水解切除其中多余的肽段，使之折叠成为有活性的酶或蛋白质。如酶原激活(3)氨基酸侧链的修饰 氨基酸侧链的修饰包括羟化、羧化、甲 基化及二硫链的形成等。 (4)糖基化修饰 糖蛋白是细胞蛋白质组成的重要成分。它是在翻译后的肽链上以共 价键与单糖或寡聚糖连接而成。糖基化是在酶 催化下进行的。信号肽（signal peptide）未成熟蛋白中，可被细胞识别系统识别的 特征性氨基酸序列。本 章 结 束动物生物化学练习（3）1无论是在DNA复制、还是RNA的转录或者是蛋白质翻译的过程， 我们都能看到碱基互补配对的原则贯穿在遗传信息从DNA传递到蛋 白质的各个环节。请做简要地介绍并评价其生物学意义。2.DNA的复制包括哪些主要阶段？为什么复制具有半保留性？为什 么说子链的合成是半不连续的？3.转录的终止出现在DNA分子中特定的碱基顺序上。原核DNA转录 的终止顺序有明显的结构特点，请予描述。除此以外，还有什么其 它的终止转录的方式？4.关于多肽链的生物合成，请你说明: 氨基酰-tRNA合成酶的特点； 图示原核70S 起始复合物；解释延伸因子Tu的作用；并指出肽酰 基转移酶何时起作用。5.为了克隆某个真核细胞的蛋白质的基因，研究人员更愿意先从组 织中分离它的mRNA，这样得到这个基因就不难了。为什么？
