翻译及翻译后加工

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1、蛋白质的生物合成（翻译）Protein Biosynthesis or TranslationDNA复制RNA转录翻译 蛋白质多肽链靶向运输折叠遗传信息的传递过程逆转录.三种RNA:mRNA（messenger RNA, 信使RNA）rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体RNA ）tRNA（transfer RNA, 转移RNA）2020种氨基酸种氨基酸(amino acid)(amino acid)作为原料作为原料酶及众多蛋白因子，如酶及众多蛋白因子，如IFIF、eIFeIF ATPATP、GTPGTP、无机离子、无机离子一.生物合成的模板mRNA（一）原核生物mRNA的特点原核生

2、物mRNA的起始密码AUGAUG上游上游7 7个核苷酸以外有一段个核苷酸以外有一段5 5 -UAAGGAGG- -UAAGGAGG- 3 3 的保守序列称为S-D(Shine-Dalgarno Sequence)该序列是核糖体识别结合的位点1. S-D(Shine-Dalgarno )序列2.多顺反子(polycistron) 顺反子(cistron)遗传学将编码一个多肽的mRNA上的遗传单位称为顺反子5335YAZ乳糖操纵子模型53mRNA转录翻译多顺反子ZYAOPDNA调控区CAP结合位点启动序列操纵序列结构基因Z： -半乳糖苷酶Y： 透酶A：乙酰基转移酶转录mRNA多肽链1多肽链2多肽链

3、3乳糖操纵子结构翻译多顺反子（二）真核生物mRNA的特点起始密码子常处于CCACCAUGG序列中，这段保守序列的存在能增加翻译起始的效率，这段序列称为Kozark序列(Marilyn Kozark) . Kozark序列 (Marilyn Kozark) 原核生物mRNA真核生物mRNA非翻译区核蛋白体结合位点 起始密码子终止密码子编码序列PPP53蛋白质PPPmG -53蛋白质AAA二、蛋白质生物合成的场所场所：核糖体（ribosome)结构: Mg2+,蛋白质，rRNA（一） 核蛋白体（rRNA）蛋白质蛋白质， rRNA蛋白质组成 两个亚单位，称之为大小亚基完整核糖体 大亚基 小亚基原核生

4、物 70 S 50 S 30 S真核生物 80 S 60 S 40 S核糖体的沉降系数(S)和亚单位不同细胞核蛋白体的组成 原核生物原核生物真核生物真核生物S S核蛋核蛋 白体白体小亚基小亚基大亚基大亚基核核 蛋蛋 白白 体体小亚基小亚基大亚基大亚基70S70S30S30S50S50S80S80S40S40S60S60SrRNArRNA16S-16S- rRNArRNA5S-rRNA5S-rRNA 23S-rRNA23S-rRNA18S-18S- rRNArRNA28S-rRNA28S-rRNA 5S-rRNA5S-rRNA 5.8S-rRNA5.8S-rRNA蛋白蛋白 质质rpS 21rpS

5、 21 种种rpL 36rpL 36种种rpS 33rpS 33 种种rpL 49rpL 49种种原核生物各组分的功能:1.大亚基rRNA具有肽酰基转移酶活性,催化肽键的合成.2. 小亚基具有mRNA上S-D互补的序列,是识 别结合mRNA 的位点.3.核糖体大亚基5SrRNA具有两个保守序列,其中一个与tRNA的T互补识别序列,另一个与23SrRNA互补识别序列,稳定核糖体结构.(二)核糖体蛋白作用1.维系核糖体稳定结构的骨架2.保护rRNA防止被核酸酶降解.3.与rRNA构成功能活性区域.如: 肽酰基转移酶活性蛋白因子结合位点P、A、E氨基酰 tRNA结合位点 。mRNA结合位点核蛋白体与

6、起始fmettRNAfmet的结合三、蛋白质生物合成的机制（一）合成元件 tRNA、 rRNA和蛋白因子1.tRNAtRNA种类：30种同工tRNA：指携带不同的密码子，但识别相同的氨基酸的一组tRNA。2.tRNA与氨基酸的活化：反密码环氨基酸臂tRNA的三级结构示意图核塘体活性结合位点（1）氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)2.氨基酸的活化活化反应：氨基酸 + tRNA氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰-tRNA合成酶活化反应:形成酯键.氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。通过其活性部位实现的。.氨基酰-tRNA合

7、成酶具有校正活性，将错配的进行校正。氨基酰-tRNA合成酶的特点（2）活化过程： 第一步反应氨基酸 ATP-E 氨基酰-AMP-E AMP PPi 第二步反应氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰-tRNA AMPE（3）活化氨基酸的表示方法：氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA的表示方法：的表示方法：Ala-tRNAAla-tRNAAlaAlaSer-tRNASer-tRNASerSerMet-tRNAMet-tRNAMet Met 4蛋白因子3rRNA（）起始因子：原核生物IF ：IF，IF,IF真核生物eIF： eIFeIF ,eIF 帽结合蛋白（CBP/ eIF )eIF（）延长因子EF：原

8、核生物： EF-T， EF-G真核生物：EF-EF-（）释放因子 RF：原核生物：RF-1， RF-2 ,RF-3，真核生物： eRF第一节 遗传密码(genetic code)一.遗传密码及密码的破译(一) 遗传密码(genetic code) :指编码蛋白质氨基酸序列基因中的核苷酸体系.从从mRNA 5mRNA 5 端起始密码子端起始密码子AUGAUG开始，开始，每三个核苷酸为一组决定肽链中的一种氨每三个核苷酸为一组决定肽链中的一种氨基酸基酸 ，称为，称为三联体密码。三联体密码 (termination corden): 起始密码（initiation coden ):第一个AUGAUG

9、意义：编码甲硫氨酸，原核生物为甲酰化甲硫氨酸（二）特殊密码：(special coden)UAA、 UAG 、 UGA （赭石） （琥珀） （乳白石）终止密码（terminatiom coden ）（三）密码总数：61个编码20种氨基酸（四）阅读方向：5 5 3 3 新生肽链方向新生肽链方向 从从N CN C二、遗传密码的特性（一）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。 mRNA简图A U G G G C A A U每三个一组连续阅读氨基酸氨基酸氨基酸(二).简并性 (degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子

10、外，其余氨基酸有一个以上密码子。目 录两种简并性第一和第二位碱基简并性第三位碱基简并性（最常见）异亮氨酸密码子精氨酸密码子AUUAUCAUAAGACGACGGAGG密码子家族（coden family)：编码相同氨基酸 的密码子。例如：GUU GUC GUA GUG 编码缬氨酸同义密码子：密码子家族成员之间互称同义密码子。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，但反密码第一位与密码子的第三位不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。 活化的氨基酸与与密码子结合U A UmRNA35摆动配对tRNA反密码子 第1位碱基IUGACmRNA密码子 第3位碱基

11、U, C, AA, GU, CUG结果：一种tRNA能与多个一二位相同的三联体密码配对 （简并密码子）（四）通用性(universality) 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生 物到人类都通用,又称通用遗传密码。 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体 、植物细胞的叶绿体。 密码的通用性进一步证明各种生物进化 自同一祖先。 遗传密码的偏爱性（bias or preference)多数氨基酸有一个以上的密码子但这些密码子使用的频率各不相同，称之遗传密码的偏爱性。密码子使用的频率与细胞内相应的tRNA含量有关线粒体密码（mitochondrial coden)AUA AUG AUC AUU=起始Me

12、tAUA AUG=链内部Met密码子UGA=TrpUAA/UAG=GLnAGA/AGG=stop coden三、阅读框架（reading frame)指mRNA中一段含有翻译密码的碱基序列密码阅读从5 5 3 3 ，且以三个 核苷酸为一组连续阅读阅读框架1UUAUGAGCGCUAAAU阅读框架2UUAUGAGCGCUAAAULeuStopAlaLeuAsnTyrGluArgStop阅读框架3 UUAUGAGCGCUAAAUMetSerAlaLys阅读框架可能存在的形式核糖体选择正确的开放框架封 闭指mRNA中从从5 5 端起始密码子端起始密码子AUGAUG开开始到 始到3 3 端终止密码子端终

13、止密码子之间正确可读序之间正确可读序列 列. .开放阅读框架 （open reading frame)A U G G G C A A U C C CU A A终止 密码开放阅读框架（二）合成过程起始、延长、终止核糖体读码方向:53肽链合成方向:N C1.起始：指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物.需起始因子（initiation factor,IF)参与,并消耗能量GTP(1个）原核生物翻译起始复合物(30S)的形成核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基上定位结合；起始fMet-tRNAiMet的结合； 核蛋白体大亚基结合。起始氨基酸的进位消耗能量GTP（IF

14、-2分解 ）原核生物合成起始IF-1核蛋白体大小亚基分离目 录IF1促 进大小 亚基分 离mRNA在小亚基定位结合IF-3促进mRNA在小亚基定位结合IF-1IF3AUG(1). mRNA位于起始密码上游8-13核苷酸部位,存在4-9个核苷酸保守序UAAGGAGG(S-D)（2）原核生物小亚基的3端存在与之互补序列AUUCCUCC反向互补配对mRNA定位基础 ：RNA-RNA识别 RNA-蛋白质识别mRNA固定小亚基 ,使AUG固定于P位IF-1IF-2GTP起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小 亚基A U G53目 录反密码子识别P位密码子,使起始氨基酰tRNA( f

15、Met-tRNAimet )结合到小亚基就位.IF-3IF-2GTP起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )三元复合物IF-3IF-1IF-2GTPAUG53目 录反密码子识别P位密码子,使起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚基就位.IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4. 核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成A U G53目 录大亚基结合，水解GTP消耗能量,释放起始因子IF-3IF-1A U G53IF-2-GTPIF-2GDPPi目 录4.核蛋白体大亚基结合。消耗GTP,释放各因子.1.核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；2.起始氨基酰起始氨基酰-tRNA-tRNA与小亚基与小亚基P P位结合；位结合；3. mRNAmRNA在核蛋白体小亚基准确就位；在核蛋白体小亚基准确就位；40S40S60S60S真核生物翻译起始 复合物形成过程40S40S60S60SeIF-2BeIF-2B、eIF-3eIF-3、GDP+Pi各种各种elFelF释放释放elF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB帽子结合 蛋白， pol