12翻译57

蛋白质的生物合成（翻译）ProteinBiosynthesis，Translation第十二章蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由4种核苷酸的序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序蛋白质生物合成体系ProteinBiosynthesisSystem第一节一、mRNA是蛋白质生物合成的直接模板mRNA的基本结构StartofgeneticmessageCapEndTail5’-端非翻译区533’-端非翻译区开放阅读框架从mRNA5-端起始密码子AUG到3-端终止密码子之间的核苷酸序列，称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)•遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子•原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子mRNA•真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子mRNA原核生物的多顺反子mRNA真核生物的单顺反子mRNA非编码序列核蛋白体结合位点起始密码子终止密码子编码序列PPP53蛋白质PPPmG-53蛋白质密码子mRNA分子上从5至3方向，由起始密码子AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(tripletcoden)起始密码(initiationcoden):AUG终止密码(terminationcoden):UAA，UAG，UGA遗传密码表一个N端氨基酸为丙氨酸的20肽，其开放阅读框架至少应由多少个核苷酸残基组成（）A．20B．60C．63D．66一个mRNA的部分顺序及与序列对应的密码编号如下：AUG…CAGCUCUAACGGUAGAAUAGC…1…140141142143144145146…以此mRNA为模板，经翻译后生成多肽链含有的氨基酸残基数是（）A．140B．141C．142D．143E．146•遗传密码的特点（一）方向性（二）连续性（三）简并性（四）摆动性(五)通用性1.方向性(direction)与mRNA中的密码子GCA相对应的tRNA反密码子是（）A．TGCB．CGUC．UGCD．CGT2.连续性(commaless)各个三联体密码连续阅读，密码子间既无间断也无交叉•基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshiftmutation)3.简并性(degeneracy)目录编码密码子：编码氨基酸：61204.摆动性(wobble)转运氨基酸的tRNA的反密码环需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，摆动现象指反密码与密码子之间不严格遵守碱基配对规律，最常见的是反密码子第一位碱基与密码子的第三位碱基之间摆动配对密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUGUU5.通用性(universal)•蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用•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•遗传密码的特点（一）方向性（二）连续性（三）简并性（四）摆动性(五)通用性二、核糖体是蛋白质生物合成的场所原核生物真核生物核蛋白体小亚基大亚基核蛋白体小亚基大亚基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-RNA5S-rRNA23S-rRNA18S-RNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白质rpS21种rpL36种rpS33种rpL49种不同细胞核糖体的组成核糖体的组成原核生物翻译过程中核糖体结构模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)三、tRNA是氨基酸的运载工具与蛋白质生物合成的适配器反密码环氨基酸臂三级结构二级结构氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATPAMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶（一）氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)氨基酸的活化氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAlaSer-tRNASerMet-tRNAMet氨基酰-tRNA合成酶的特点是（）A．存在于细胞核内B．只对氨基酸的识别有专一性C．只对tRNA的识别有专一性D．对氨基酸和tRNA的识别都有专一性E．催化反应需要GTP真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAfMet（二）起始氨基酰-tRNA5’3’N新生肽链5’3’氨基酸5’3’mRNA5’3’tRNA的适配器功能蛋白质生物合成过程TheProcessofProteinBiosynthesis第三节翻译的起始(initiation)翻译的延长(elongation)翻译的终止(termination)整个翻译过程可分为：翻译过程从阅读框架的5´-AUG开始，按照mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现一、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核糖体结合而形成翻译起始复合物(translationalinitiationcomplex)起始复合物形成核糖体大小亚基分离mRNA在小亚基定位结合起始氨基酰-tRNA的结合核糖体大亚基结合IF-3IF-11.核糖体大小亚基分离AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合S-D序列:位于原核mRNA起始密码子AUG上游约8-13个核苷酸位置的富含嘌呤碱基的一段保守序列，通常为AGGAGG,因其可以与原核生物核糖体小亚基中16SRNA通过碱基配对而结合，又称核糖体结合位点IF-3IF-1IF-2-GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'IF-3IF-1IF-2-GTPGDPPi4.核糖体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPGDPPi二、肽链合成延长肽链合成的延长阶段是指：在mRNA密码序列的指导下，氨基酸依次进入核糖体并聚合成多肽链的过程这一阶段是在核糖体上连续性循环进行的，称为核糖体循环(ribosomalcycle)，每次循环增加一个氨基酸，核糖体从mRNA的开放阅读框由5’向3’方向移动一个密码子。核糖体循环又分为三步：进位、成肽、转位又称注册(registration)（一）进位指根据mRNA下一组遗传密码的指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位（二）成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程（三）转位延长因子EF-G有转位酶(translocase)活性，可结合并水解1分子GTP，促进核糖体向mRNA的3'侧移动。进位转位成肽ribosomalcycle三、肽链合成的终止当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止原核肽链合成终止过程UAG5'3'RF原料(底物)：20种氨基酸酶及众多蛋白因子，如IF、eIFATP、GTP、无机离子小结：参与蛋白质生物合成体系的物质包括三种RNA–mRNA（模板）–rRNA（与蛋白构成的核糖体是蛋白合成场所，“装配机”）–tRNA（氨基酸运载体，破译密码子，“适配器”）多聚核糖体(polysome)——使蛋白质合成高速、高效进行53DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶电镜下的多聚核糖体现象第四节*蛋白质翻译后修饰和靶向输送PosttranslationalModificationandTargetingTransferofProtein从核糖体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白主要包括•加工与修饰(肽链一级结构)•折叠与组装(高级结构修饰)•靶向输送蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送•蛋白质的靶向输送(proteintargeting)蛋白质结构中存在N末端特异氨基酸序列信号肽（signalpeptide）：新生分泌性蛋白质中可被细胞转运系统识别的保守特征性氨基酸序列,可以分为碱性N-末端、疏水核心区和加工区三个区段。蛋白质生物合成的干扰和抑制第五节*抗生素(antibiotics)是微生物产生的能够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四环素族氯霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素放线菌酮常用抗生素对翻译过程的作用位点P318二、其他干扰蛋白质生物合成的物质•毒素(toxin)•干扰素(interferon)：真核细胞自身分泌干扰素是一组具有多种功能的活性蛋白质（主要是糖蛋白），它们在同种细胞上具有广谱的抗病毒、调节细胞生长和分化、调节免疫功能等多种生物活性目录Review翻译体系中主要组分的结构与功能起始与终止密码子及代表的氨基酸，理解密码子的特点氨基酸的活化以原核生物为例，说明蛋白质生物合成的过程（1）起始：大小亚基分离，小亚基与mRNA的结合，起始氨基酰tRNA的结合，大亚基的结合（2）延长：注册，成肽，转位，每一次循环延长一个氨基酸长度（核糖体循环）（3）终止：遇到终止密码子UAA,UAG或UGA,释放因子识别终止信号，将多肽链水解。翻译过程完成目录思考：（1）此图表示的是什么现象？（2）指出①②③④分别代表什么？（3）请于图上表出①③两者的方向；（4）此机制属于原核生物还是真核生物？为什么？