蛋白質生物合成

（翻譯）

1/70蛋白質生物合成，即翻譯，就是將核酸中由4種核苷酸序列編碼遺傳信息，經過遺傳密碼破譯方式解讀為蛋白質一級結構中20種氨基酸排列次序。2/70蛋白質合成體系第一節3/7020種氨基酸(AA)作為原料酶及眾多蛋白因子，如IF、eIF

ATP、GTP、無機離子參加蛋白質生物合成物質包含三種RNAmRNA（信使RNA）rRNA（核蛋白體RNA）tRNA（轉移RNA）4/70一、翻譯模板mRNA及遺傳密碼mRNA是遺傳信息攜帶者遺傳學將編碼一個多肽遺傳單位稱為順反子。原核細胞中數個結構基因常串聯為一個轉錄單位，轉錄生成mRNA可編碼幾個功效相關蛋白質，為多順反子。真核mRNA只編碼一個蛋白質，為單順反子。

5/70原核生物多順反子真核生物單順反子非編碼序列核蛋白體結合位點起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP5

3

蛋白質PPPmG-5

3

蛋白質6/70mRNA上存在遺傳密碼mRNA分子上從5

至3

方向，由AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質合成起始、終止信號，稱為三聯體密碼。起始密碼:AUG

終止密碼:UAA，UAG，UGA

7/70遺傳密碼表8/701.連續性遺傳密碼特點編碼蛋白質氨基酸序列各個三聯體密碼連續閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。

9/70基因損傷引發mRNA閱讀框架內堿基發生插入或缺失，可能造成框移突變。10/702.簡并性遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個或多至6個三聯體為其編碼。11/7012/703.通用性蛋白質生物合成整套密碼，從原核生物到人類都通用。已發覺少數例外，如動物細胞線粒體、植物細胞葉綠體。密碼通用性深入證實各種生物進化自同一祖先。

13/704.擺動性轉運氨基酸tRNA反密碼需要經過堿基互補與mRNA上遺傳密碼反向配對結合，但反密碼與密碼間不嚴格恪守常見堿基配對規律，稱為擺動配對。

14/70密碼子、反密碼子配對擺動現象tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U,C,AA,GU,CUG15/70密碼子與反密碼子擺動配對16/70U擺動配對17/70閱讀框架開放閱讀框(ORF):從起始密碼AUG到終止密碼處正確可閱讀序列。18/70原核生物mRNA特點S-D序列：原核生物mRNA起始密碼AUG上游8~13核苷酸處，存在一段5′-UAAGGAGG-3′保守序列，稱為S-D序列。是mRNA與核蛋白體識別、結合位點19/70真核生物mRNA特點真核生物沒有S-D序列，靠帽子結構識別核糖體真核生物起始密碼位于Kozak序列（CCACCAUGG）中，增加翻譯起始效率20/70二、核蛋白體是多肽鏈合成裝置21/70原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小亞基大亞基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質rpS21種rpL36種rpS33種rpL49種

不一樣細胞核蛋白體組成

22/70核蛋白體組成23/70原核生物翻譯過程中核蛋白體結構模式:A位：氨基酰位P位：肽酰位E位：排出位24/70三、tRNA與氨基酸活化反密碼環氨基酸臂25/70tRNA三級結構示意圖26/70氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶（一）氨基酰-tRNA合成酶氨基酸活化27/70第一步反應氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E＋AMP＋PPi

28/70第二步反應氨基酰-AMP-E＋tRNA↓氨基酰-tRNA＋AMP＋E29/70

tRNA與酶結合模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP30/70氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。氨基酰-tRNA合成酶含有校正活性。氨基酰-tRNA表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

31/70真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet（二）起始肽鏈合成氨基酰-tRNA32/70蛋白質生物合成過程

第二節33/70翻譯起始翻譯延長翻譯終止整個翻譯過程可分為：翻譯過程從閱讀框架5′-AUG開始，按mRNA模板三聯體密碼次序延長肽鏈，直至終止密碼出現。

34/70一、肽鏈合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋白體結合而形成翻譯起始復合物。35/70表12-4原核、真核生物各種起始因子生物功效

36/70（一）原核生物翻譯起始復合物形成核蛋白體大小亞基分離；mRNA在小亞基定位結合；起始氨基酰-tRNA結合；核蛋白體大亞基結合。37/70IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離38/70AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結合39/70由小亞基中16SrRNA3'端:富含嘧啶堿序列與mRNA分子中AUG上游5'端：富含嘌呤堿序列

（稱為SD序列）互補結合在起始密碼子上游約4～7個核苷酸之前還有一段富含嘌吟5′…AGGAGG…3′短小序列，它能夠與16SrRNA3′端3′…UCCUCC…5′區段完全互補。mRNA上這段序列稱為SD序列40/70IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)結合到小亞基AUG5'3'41/70IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白體大亞基結合，起始復合物形成AUG5'3'42/70IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi43/70（二）真核生物翻譯起始復合物形成核蛋白體大小亞基分離；起始氨基酰-tRNA結合；mRNA在核蛋白體小亞基就位；核蛋白體大亞基結合。44/70met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、eIF-6①elF-3②GDP+Pi各種elF釋放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2

-GTP真核生物翻譯起始復合物形成過程45/70二、肽鏈合成延長指依據mRNA密碼序列指導，次序添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止過程。肽鏈延長在核蛋白體上連續性循環式進行，又稱為核蛋白體循環，每次循環增加一個氨基酸，包含以下三步：進位成肽轉位（移位）46/70延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子(EF)原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：EF-1、EF-2

47/70原核延長因子生物功效對應真核延長因子EF-Tu促進氨基酰-tRNA進入A位，結合分解GTPEF-1-αEF-Ts調整亞基EF-1-βγEFG有轉位酶活性，促進mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促進卸載tRNA釋放EF-2肽鏈合成延長因子

48/70又稱注冊（一）進位指依據mRNA下一組遺傳密碼指導，使對應氨基酰-tRNA進入核蛋白體A位。

49/70延長因子EF-T催化進位（原核生物）

50/7051/70TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP52/70（二）成肽是由轉肽酶催化肽鍵形成過程。53/70（三）轉位延長因子EF-G有轉位酶(translocase)活性，可結合并水解1分子GTP，促進核蛋白體向mRNA3'側移動。54/70fMetAUG5'3'fMetTuGTP55/70進位轉位成肽56/70真核生物肽鏈合成延長過程與原核基本相同，但有不一樣反應體系和延長因子。另外，真核細胞核蛋白體沒有E位，轉位時卸載tRNA直接從P位脫落。（四）真核生物延長過程57/70三、肽鏈合成終止當mRNA上終止密碼出現后，多肽鏈合成停頓，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。

58/70終止相關蛋白因子稱為釋放因子(RF)一是識別終止密碼，如RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。二是誘導轉肽酶改變為酯酶活性，相當于催化肽?；D移到水分子-OH上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。

釋放因子功效原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3真核生物釋放因子：eRF59/70原核肽鏈合成終止過程

60/70UAG5'3'RFCOO-61/70多聚核蛋白體——使蛋白質合成高速、高效進行。62/70電鏡下多聚核蛋白表達象63/70蛋白質合成后加工和輸送第三節64/70從核蛋白體釋放出新生多肽鏈不具備蛋白質生物活性，必需經過不一樣翻譯后加工過程才轉變為天然構象功效蛋白。此種加工隨蛋白質而異，大致包含三個步驟：65/70（一）構象形成蛋白質二級、三級及四級結構形成都直接由其蛋白質或亞基一級結構決定。肽鏈折疊在翻譯還未完成之前即可發生，從核蛋白釋放出來多肽鏈，再深入調整形成一定空間結構，才表現出生物活性。66/70（二）肽鏈水解剪裁及其氨基酸側鏈修飾（1）切除N端甲硫（蛋）氨酸：因為多肽合成N端總是Met殘基（真核細胞）或甲酰Met殘基（原核細胞），而成熟后絕大多數蛋白質N端不是Met殘基，這說明由多肽鏈合成后經加工改造為成熟蛋白質，必須切除N端一個或幾個AA殘基。67/70（2）水解修剪：細胞內合成份泌性蛋白質時，當N端信號肽已引導多肽鏈經過內質網膜磷脂雙分子層進入內質網間隙后，在內質網膜上信號肽酶催化下，切除N端信號肽。有蛋白質切除了信號肽后仍不含有生物學功效，還需要在專一性蛋白酶催化下，切除一些肽段或氨基酸殘基，才能形成有生物學功效蛋白質。68/70（3）氨基酸殘基側鏈修飾