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1、第十一章 蛋白质的生物合成,掌握：RNA在蛋白质生物合成中的作用，蛋白质生物合成过程 ：翻译起始，核糖体循环，翻译的方向，多聚核糖体。 了解：蛋白质合成后加工，蛋白质生物合成与医学。,蛋白质的生物合成过程，就是将DNA传递给mRNA的遗传信息，再具体的解译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程，这一过程被称为翻译(translation)。,第一节 RNA在蛋白质生物合成中的作用,一、mRNA作为指导蛋白质生物合成的模板。mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为密码(coden)。共有64种不同的密码。,遗传密码具有以下特点： 连续性； 简并性； 通用性；（但在线粒
2、体或叶绿体中特殊） 方向性，即解读方向为5 3； 摆动性； 起始密码：AUG；终止密码：UAA、UAG、UGA。,遗传密码的连续性,遗传密码的简并性和通用性,遗传密码的摆动配对,二、tRNA和氨基酰tRNA在氨基酰tRNA合成酶催化下，特定的tRNA可与相应的 氨基酸结合，生成氨基酰tRNA，从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成。 tRNA反密码环中部的三个核苷酸构成三联体，可以识别mRNA上相应的密码，此三联体就称为反密码(anticoden)。,反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原则，即AU，GC配对。但反密码的第一个核苷酸与第三核苷酸之间的配对，并不严格遵循碱基互补原则。如反密码第一
3、个核苷酸为，则可与A、U或C配对，如为U，则可与A或G配对，这种配对称为不稳定配对，摆动性。,能够识别mRNA中5端起动密码AUG的tRNA是一种特殊的tRNA，称为起动tRNA。在原核生物中，起动tRNA是一种携带甲酰蛋氨酸的tRNA，即tRNAifmet；而在真核生物中，起动tRNA是一种携带蛋氨酸的tRNA，即tRNAimet。,氨基酰-tRNA合成酶,tRNA携带并转运氨基酸，氨基酸的结合位点是tRNA3-末端的-CCA-OH。氨基酸和tRNA在氨基酰-tRNA合成酶的催化下合成氨基酰-tRNA。,分两步完成：,（二）氨基酰-tRNA的表示方法,氨基酰-tRNA完整的写法：ala-tR
4、NAala； arg-tRNAargmet-tRNAemet； met-tRNAimet；fmet-tRNAfmet,氨基酰-tRNA生成反应：,起始密码子AUG同时编码甲硫氨酸；原核生物的起始密码只能辨认甲酰化的甲硫氨酸， 即N-甲酰甲硫氨酸,三、rRNA和核蛋白体原核生物中的核蛋白体大小为70S，可分为30S小亚基和50S大亚基。小亚基由16SrRNA和21种蛋白质构成，大亚基由5SrRNA，23SRNA和35种蛋白质构成。 真核生物中的核蛋白体大小为80S，也分为40S小亚基和60S大亚基。小亚基由18SrRNA和30多种蛋白质构成，大亚基则由5S rRNA，28S rRNA和50多种蛋
5、白质构成，在哺乳动物中还含有5.8 S rRNA。,核蛋白体的组装,核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：1小亚基：可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。,2大亚基：（1）具有两个不同的tRNA结合点。A位（右） 受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合；P位（左）给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合。（2）具有转肽酶活性：将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基酰tRNA，形成肽键。（3）具有GTPase活性，水解GTP，获得能量。（4）具有起动因子、延长因子及释放因子的结合部位。,在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋
6、白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。 由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多核蛋白体。,第二节 蛋白质的生物合成过程,翻译过程分为三个阶段一、翻译的起始二、翻译的延长三、翻译的终止,一、翻译的起始,翻译起始是把带有甲硫氨酸（原核生物为甲酰甲硫氨酸）的起始tRNA连同mRNA结合到核蛋白体上，生成翻译起始复合物（translational initiation complex）。,4. 核蛋白体大亚基结合,原核生物起始复合物的生成,1. 核蛋白体亚基的分离,2. mRNA在核蛋白体小亚基上就位,3. fmet-tRNA的结合,70S,SD序列：大肠杆菌m
7、RNA翻译起始子AUG的上游813个核苷酸之前有46个核苷酸 组成的富含嘌呤的序列。这一序列以AGGA为核心，称之为SD序列。该序列与30s小亚基上16srRNA 3-端富含嘧啶序列结合，稳固了mRNA与小亚基的结合。因此又称为核蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS）。,二、肽链的延长,翻译过程的肽链延长，也称为核蛋白体循环,延长过程所需的蛋白质因子称为延长因子（EF）：,每次核蛋白体循环可分为三步： 进位或注册、成肽、转位。每循环一次，肽链延长一个氨基酸，如此不断重复，直至肽链合成终止。,（一）进位,也称为注册，指氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引，进入核蛋白
8、体的A位。需EFT的协助。,（二）成肽,A、P位的氨基酸形成肽键,transpeptidase,P位上fmet-tRNAimet所携带的甲酰甲硫氨酰转移到A位，与A位上的氨基酸形成肽键,P位上无负载的tRNA脱落，P位空载,生成的二肽酰-tRNA在A位,（三）转位,由转位酶（translocase）催化，其活性存在于EF-G原有带肽链的tRNA由A位转移至P位,核蛋白体 向mRNA的3端 移动相当于一个密码子的距离，下一个密码子定位于A位，空着的A位等待接受下一个氨基酰-tRNA,第一个核蛋白体 循环P位为二肽,第二个循环 P位上为三肽,第三个循环 P位上为四肽,EFT,转位酶（EFG）,转肽
9、酶,三、肽链合成的终止,1. 终止密码的辨认 当翻译至A位出现mRNA的终止密码时，因无氨基酰-tRNA与之对应，RF-1、 RF-2能识别终止密码，进入A位。,2. RF-3激活核蛋白体上的转肽酶，水解使P位上肽与tRNA分离,3. 在RR的作用下，tRNA，mRNA及RF均从核蛋白体脱落,第三节 翻译后加工,翻译后加工（post-translational processing） ：肽链从核蛋白体释放后，经过细胞内各种修饰处理，成为有活性的成熟蛋白质的过程。,高级结构的修饰一级结构的修饰靶向输送,一、高级结构的修饰,（一）亚基聚合,（二）辅基连接,二、一级结构的修饰,（一）去除N-甲酰基或
10、N-甲硫氨酸,（二）个别氨基酸的修饰,（三）水解修饰,鸦片促黑皮质素原,促肾上腺皮质激素,促黑激素,脂酸释放激素,内啡肽,三、蛋白质合成后的靶向输运,蛋白质靶向运输（ protein targeting） 蛋白质合成后定向地到达其执行功能的目标地点。靶向输送是对分泌性蛋白质而言。,分泌性蛋白质（ secretory proteins ） 穿过合成所在的细胞到其它组织细胞去的蛋白质，可统称为分泌性蛋白质。例如各种肽类激素、各种血浆蛋白、凝血因子、抗体等。,分泌性蛋白质可穿过膜性结构（细胞膜、亚细胞结构膜）,信号肽（single peptide ）：未成熟分泌性蛋白质中可被细胞转运系统识别的特征性
11、氨基酸序列,富含疏水性氨基酸。有碱性N-末端、疏水核心区和加工区三个区段。,信号假说（the signal hypothesis）,信号肽识别粒子（signal peptide recognization particles, SRP） 对接蛋白（docking protein, DP）,1 SRP识别信号肽,2 SRP把核蛋白体带到膜内侧面,3 SRP与DP识别、结合,4 膜通道开放，信号肽带动合成的蛋白质沿通道穿过膜,5 信号肽再沿通道折回时被膜上的信号肽酶切除，成熟的蛋白质被分泌到膜外,第四节 蛋白质的生物合成的干扰和抑制,抗生素（antibiotics） :能杀灭或抑制细菌的一类药物，抑制细菌代谢过程或基因信息传递特别是翻译过程。,最早的抗生素是在微生物中提取，目前也可按其抑制代谢及信息传递的原理设计和化学合成。,常用抗生素对翻译过程的作用位点,1.四环素（tetracyclin）族 2.氯霉素（chloromycetin） 3.链霉素（streptomycin）卡那霉素（karamycin） 4.嘌呤酶素（puromycin） 5.放线菌酮（cycloheximide）,第四节 翻译与临床医学（自学）,
