遺傳信息的傳遞與表達方式遺傳密碼蛋白質生物合成的機制肽鏈合成后的加工與折疊第十四章

蛋白質的生物合成1第一節、遺傳信息的傳遞與表達方式生物的遺傳信息從DNA傳遞給mRNA的過程稱為轉錄mRNA鏈上的遺傳信息合成蛋白質的過程，被稱為翻譯遺傳信息從DNA到RNA再到蛋白質的過程稱為基因表達2ReversetranscriptionReplication一.中心法則3二、核糖體核糖體可游離存在，真核中，也可同內質網結合，形成粗糙的內質網。原核中，與mRNA形成串狀—多核糖體1.存在形式42.核糖體的組成及其成分563.核糖體的基本功能71.tRNA的功能三.tRNA修飾核苷酸8結合攜帶氨基酸：一種氨基酸有幾種tRNA攜帶，氨基酸結合在tRNA3‘-CCA的位置。反密碼子：每種tRNA的反密碼子，決定了所帶氨基酸能準確的在mRNA上對號入座。核糖體的識別位點：將氨基酸準確地帶到核糖體上。氨基酰-tRNA合成酶的識別位點：將氨基酸準確地與tRNA特異性結合。92.

密碼子與反密碼子配對的規律性——擺動性假說

反密碼子與mRNA的第1,2個核苷酸配對時，嚴格遵從堿基配對原則,但反密碼子與mRNA的第三個核苷酸配對時，不嚴格遵從堿基配對原則,出現U-G,I-U.C.A配對現象,表現出一定的靈活性,擺動性.10四.mRNA攜帶著DNA的遺傳信息，是多肽鏈的合成模板。在原核細胞內，存在時間短，在轉錄的同時翻譯。在真核細胞內，較穩定。11原核生物，蛋白質合成時，mRNA５’端有一個5’-AGGAGGU-3’,稱SD序列（ShineandDalgarno）.這個富含嘌呤區與30S亞基中的16SrRNA3’端的富含嘧啶區的５’－ＧＡＵＣＡＣＣＵＣＣＵＵＡ－３’互補.而結合于核糖體小亞基上。真核生物，mRNA的由４０Ｓ中蛋白質因子eIF4E（由帽子結合蛋白識別），大亞基結合起始帶氨基酸的tRNA，tRNA的反密碼子與mRNA起始密碼子配對，ATP供能，合成蛋白質12五.參與蛋白質合成的輔助因子131.確立41=4,42=16,43=64,44=256第二節、遺傳密碼一.密碼子的概念二.密碼子的確立及證明142.證明UUUUUUUUUUUU----------Phe-Phe-UUC---------Phe-Phe-UCU---------Ser-Ser-CUU---------Leu-Leu-UUCUUCUUCUUCUUC核糖體結合試驗證明:1960-1965年，Nirenberg用polyU加入14C標記的20種氨基酸,僅有苯丙氨酸的寡肽,UUU=苯丙氨酸,用此法破譯了全部密碼，編出遺傳密碼表。15遺傳密碼161.方向性密碼子是不重疊的，每個三聯體中的三個核苷酸只編碼一個氨基酸，核苷酸不重疊使用噬菌體x174中某些基因之間有重疊現象。mRNA上無不編碼的核苷酸,兩個密碼子之間沒有標點符號。4.簡并性(degeneracy)三.遺傳密碼子的特點幾種密碼子對應于相同一種氨基酸。這些密碼子為同義密碼子3.連續性2.不重疊性從mRNA5’—3’方向閱讀。175.通用性絕大多數密碼子對各種生物都適用，某些線粒體中遺傳密碼有例外6.起始密碼與終止密碼起始密碼:AUG-真核/原核,真核中起始為Met、原核中起始為fMet,翻譯中間為Met.GUG-原核起始為fMet,翻譯中間為Val.終止密碼:

UAG、UAA、UGA18第三節、蛋白質生物合成的機制①合成模板:mRNA②合成原料：20種氨基酸③運載工具：tRNA④合成場所：核糖體⑤參入的酶：氨酰tRNA合成酶、肽基轉移酶、移位酶⑥輔助因子：IF、EF、RF、以及無機離子（Mg2+/K+）⑦供能成分：ATP、GTP：蛋白質合成體系包括：19(一).氨基酸活化過程一.氨基酸的活化氨基酰-tRNA的形成是一個兩步反應過程：第一步：氨基酸與ATP作用,形成氨基酰腺嘌呤核苷酸；H2N-CH-C-OHRO=+ATP核糖—腺嘌呤+PPiH2N-CH-C∽

O-P-O-RO=O=OH蛋白質合成過程包括：

氨基酸的活化過程多肽鏈的合成過程20第二步：氨基酰基轉移到tRNA的3’-OH端上,形成氨基酰-tRNA。氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨基酰-tRNA+AMP+PPi氨基酰-tRNA合成酶

核糖—腺嘌呤H2N-CH-C∽O-P-O-RO=O=OH+AMP21Phe氨酰tRNA合成酶tRNAPhePhe連接到tRNAPhe(二).氨基酸活化機制22(三).氨基酰-tRNA合成酶的特點23(一).多肽鏈合成的起始二.原核生物多肽鏈的合成核糖體的活化30s起始復合物的形成70s起始復合物的形成參與因子：起始因子IF1、IF2、IF3、GTP、氨酰tRNAfMet24IF-3IF-1+50S30S亞基50S亞基IF-3IF-11.核糖體的活化252.30s起始復合物的形成核糖體小亞基上的16SrRNA和mRNA的SD序列（位于起始位點上游4－13個核苷酸）結合,辨認出mRNA鏈上的起始點（AUG）。IF3IF1IF2GTPfMetIF2,GTP,tRNAffMet263.70s起始復合物的形成IF3IF1IF2GTPfMetGTPGDP+PiIF3IF2IF150SA位Ｐ位fMet271.進位參與因子：延長因子EFTu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA（二）.肽鏈的延長進位轉肽移位28292.轉肽30313.移位（translocase）在移位因子（移位酶）EF－G的作用下，核糖體沿mRNA（5’-3’）作相對移動，使原來在A位點的肽酰－tRNA回到P位點32肽鏈的延伸過程33終子因子進入A位識別mRNA的終止密碼子。RF1-UAA、UAGRF3-UAA、UGA，RF2影響肽鏈的釋放速度。(三).肽鏈合成的終止與釋放1.終子因子進入A位終子因子進入A位肽鏈釋放核糖體脫落3435肽酰基轉移酶變成水解酶，水解所合成肽鏈與tRNA間的酯鍵，釋放肽鏈2.肽鏈釋放36RF2幫助P位點的tRNA殘基脫落，GTP水解放能，而后核糖體脫落3.核糖體脫落3738(四）.合成過程是一個耗能過程蛋白質合成過程中哪些步驟需要能量？活化每個氨基酸需要2個高能鍵肽鏈的起始要1GTP進位1GTP移位1GTP終止釋放1GTP39原核生物合成一個n肽所需能量：在真核生物中，肽鏈合成的起始需GTP外，還需要多1個ATP，（40S亞基與mRNA的結合），則真核生物合成一個n肽所需能量4×n+14041線粒體、葉綠體內蛋白質的合成同于原核細胞三、真核細胞蛋白質合成的特點42四.多核糖體與核糖體循環43(一).抗生素類阻斷劑五.蛋白質合成的抑制劑鏈霉素、卡那霉素、新霉素等:

主要抑制革蘭氏陰性細菌蛋白質合成的三個階段：①起始復合物的形成，使氨基酰tRNA從復合物中脫落②在肽鏈延伸階段，使氨基酰tRNA與mRNA錯配③終止階段，阻礙終止因了與核糖體結合，使已合成的多肽鏈無法釋放，而且還抑制70S核糖體的解離。442.四環素和土霉素:

抑制氨基酰tRNA與核糖體A位結合，也抑制fMet-tRNAfMet與核糖體結合3.氯霉素：作用于30S亞基45(三).亞胺環己酮（放線菌酮）(二).白喉霉素（diphtheriatoxin）由白喉桿菌所產生的白喉霉素是真核細胞蛋白質合成抑制劑。它對真核生物的延長因子-2（EF-2）起共價修飾作用，生成EF-2腺苷二磷酸核糖衍生物，從而使EF-2失活，它的催化效率很高，只需微量就能有效地抑制細胞整個蛋白質合成，而導致細胞死亡只抑制真核60S亞基的肽酰轉移酶活性46第四節、肽鏈合成后的加工與折疊一.共價鍵的修飾

1.共價鍵的斷裂

2.共價鍵的形成二.非共價鍵的修飾

1.非共價鍵的形成

2.肽鏈折疊471.N端改造：