蛋白質(zhì)生物合成

1、目錄目錄目錄目錄模板模板原料原料酶酶產(chǎn)物產(chǎn)物配對(duì)配對(duì)全部基因組兩條鏈均被復(fù)制全部基因組兩條鏈均被復(fù)制 僅部分基因的模板鏈被轉(zhuǎn)錄僅部分基因的模板鏈被轉(zhuǎn)錄dNTPdNTPNTPNTPDNADNA聚合酶聚合酶RNARNA聚合酶聚合酶子代雙鏈子代雙鏈DNADNA各種各種RNARNAA-TA-TA-UA-U轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制加工修飾加工修飾不需要不需要需要需要鏈的合成鏈的合成半不連續(xù)半不連續(xù)連續(xù)連續(xù)引物引物需要需要不需要不需要2目錄目錄原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程起始，延長(zhǎng)，終止起始，延長(zhǎng)，終止目錄目錄nRNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合大腸桿菌內(nèi)有一些不同的大腸桿菌內(nèi)

2、有一些不同的RNA pol全酶，其差全酶，其差異是異是亞基亞基的不同。的不同。目錄目錄開(kāi)始轉(zhuǎn)錄開(kāi)始轉(zhuǎn)錄T T G A C AA A C T G T-35 區(qū)區(qū)(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-10 區(qū)區(qū)1-30-5010-10-40-205 3 3 5 RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)辨認(rèn)位點(diǎn)(recognition site) 5 5 RNA聚合酶保護(hù)區(qū)聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因3 3 nRNA聚合酶保護(hù)法研究轉(zhuǎn)錄起始區(qū)聚合酶保護(hù)法研究轉(zhuǎn)錄起始區(qū)目錄目錄2 . D N A 雙 鏈雙 鏈 打 開(kāi)打 開(kāi) ， 形 成， 形 成 開(kāi) 放 轉(zhuǎn) 錄 復(fù) 合 體

3、開(kāi) 放 轉(zhuǎn) 錄 復(fù) 合 體 ( o p e n transcription complex) ；DNA分子接近分子接近-10區(qū)域區(qū)域的部分的部分雙螺旋解開(kāi)后轉(zhuǎn)錄開(kāi)始。雙螺旋解開(kāi)后轉(zhuǎn)錄開(kāi)始。 DNA雙鏈解開(kāi)的范圍只在雙鏈解開(kāi)的范圍只在17 bp左右，這比復(fù)制中形成的復(fù)制叉小得多。左右，這比復(fù)制中形成的復(fù)制叉小得多。 1. RNA聚合酶全酶聚合酶全酶( 2)識(shí)別識(shí)別并結(jié)合啟動(dòng)子，形成并結(jié)合啟動(dòng)子，形成閉合閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體（轉(zhuǎn)錄復(fù)合體（closed transcription comple）；3. 第一步第一步聚合聚合反應(yīng)。反應(yīng)。n轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程：轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程：5 -pppG -OH + NTP 5 -

4、pppGpN -OH 3 + ppi目錄目錄原核生物以轉(zhuǎn)錄泡的形式開(kāi)始延伸原核生物以轉(zhuǎn)錄泡的形式開(kāi)始延伸轉(zhuǎn)錄泡轉(zhuǎn)錄泡(transcription bubble)：RNA-pol （核心酶）（核心酶） DNA RNA目錄目錄依賴(lài)依賴(lài) 因子的轉(zhuǎn)錄終止因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴(lài)非依賴(lài) 因子的轉(zhuǎn)錄終止因子的轉(zhuǎn)錄終止原核生物轉(zhuǎn)錄終止原核生物轉(zhuǎn)錄終止n依據(jù)是否需要蛋白質(zhì)因子的參與，原核生物依據(jù)是否需要蛋白質(zhì)因子的參與，原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為：轉(zhuǎn)錄終止分為： 目錄目錄n 因子的作用原理：因子的作用原理：富含富含C的的因子結(jié)因子結(jié)合區(qū)合區(qū)結(jié)合結(jié)合RNA后的后的 因子和因子和RNA pol都發(fā)生構(gòu)象變化，使都發(fā)生構(gòu)象變

5、化，使RNA pol移動(dòng)停止，移動(dòng)停止， 因子發(fā)揮其解旋酶活性使因子發(fā)揮其解旋酶活性使DNA/RNA雜化雙鏈拆離，釋放雜化雙鏈拆離，釋放RNA產(chǎn)物。產(chǎn)物。目錄目錄 RNA鏈出現(xiàn)莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的終止。u這樣這樣的結(jié)構(gòu)改變的結(jié)構(gòu)改變RNA聚合酶的聚合酶的構(gòu)象，使酶不再向下移動(dòng)構(gòu)象，使酶不再向下移動(dòng)。uDNA和和RNA各自形成自己各自形成自己的局的局部雙鏈，使雜化鏈更加不穩(wěn)定部雙鏈，使雜化鏈更加不穩(wěn)定，以致轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于以致轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解體。解體。u接著的一接著的一串串多聚多聚U，則更是則更是促進(jìn)促進(jìn)RNA新鏈從模板上新鏈從模板上脫落。脫落。n 不依賴(lài)不依賴(lài) 因子的轉(zhuǎn)錄終止模式因子的轉(zhuǎn)錄終止

6、模式10目錄目錄真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程起始，延長(zhǎng)，終止，修飾起始，延長(zhǎng)，終止，修飾目錄目錄真核生物的真核生物的RNA聚合酶聚合酶種類(lèi)種類(lèi)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物rRNA的前體的前體45S rRNAmRNA前體前體hnRNA, lncRNA, piRNA, miRNAtRNA, 5S rRNA snRNA對(duì)鵝膏蕈對(duì)鵝膏蕈堿的反應(yīng)堿的反應(yīng)耐受耐受敏感敏感高濃度下敏感高濃度下敏感細(xì)胞內(nèi)定細(xì)胞內(nèi)定位位核仁核仁核內(nèi)核內(nèi)核內(nèi)核內(nèi)目錄目錄轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合體的形成轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合體的形成 RNA-pol 模板模板 轉(zhuǎn)錄因子（轉(zhuǎn)錄因子（transcriptional factors, TF） 目錄目錄 TAT

7、A 盒Hognest盒 CAAT 盒 GC 盒 增強(qiáng)子 順式作用元件順式作用元件 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因-GCGC-CAAT-TATA轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)真核生物真核生物類(lèi)類(lèi)啟動(dòng)子有啟動(dòng)子有3 3個(gè)保守個(gè)保守序列序列-20 -30 bp upstreamInitiator-70bp upstreamDNADNA在此處開(kāi)始解鏈在此處開(kāi)始解鏈RNARNA聚合酶結(jié)合聚合酶結(jié)合轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子結(jié)合轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子結(jié)合14目錄目錄DNA解旋形成開(kāi)放復(fù)合體進(jìn)行延伸解旋形成開(kāi)放復(fù)合體進(jìn)行延伸當(dāng)合成當(dāng)合成6070個(gè)核苷酸的個(gè)核苷酸的RNA時(shí)，時(shí)，E和和F釋放，釋放，RNA pol II進(jìn)入轉(zhuǎn)錄進(jìn)入轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)期延長(zhǎng)期FEH60

8、70nt目錄目錄RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體核小體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄延延長(zhǎng)長(zhǎng)中中的的核核小小體體移移位位轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向目錄目錄5 -AAUAAA-5 -AAUAAA- Poly (A)mRNARNA酶降解酶降解-GUGUGUGAATAAA GTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)5533RNA-pol核酸酶切斷核酸酶切斷真核生物轉(zhuǎn)錄終止真核生物轉(zhuǎn)錄終止 和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)目錄目錄1 1、首、尾的修飾、首、尾的修飾 5 端形成端形成 帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp )，7-甲基鳥(niǎo)嘌呤。甲基鳥(niǎo)嘌呤。鳥(niǎo)苷酸轉(zhuǎn)移酶，鳥(niǎo)苷酸轉(zhuǎn)移酶，甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶(met

9、hyltransferase) 。 3 端加上端加上多聚腺苷酸尾巴多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)，多聚腺苷酸聚多聚腺苷酸聚合酶。合酶。18真核生物轉(zhuǎn)錄修飾真核生物轉(zhuǎn)錄修飾經(jīng)加工成為成熟的經(jīng)加工成為成熟的mRNA才能被轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖體，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。才能被轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖體，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。 去除初級(jí)轉(zhuǎn)錄物上的內(nèi)含子，把外顯子連接為成熟去除初級(jí)轉(zhuǎn)錄物上的內(nèi)含子，把外顯子連接為成熟RNA的過(guò)程稱(chēng)為的過(guò)程稱(chēng)為mRNA剪接。剪接。 邊界序列。邊界序列。 可變剪接（可變剪接（alternative splicing），），又稱(chēng)又稱(chēng)選擇性剪接。選擇性剪接。2 2、剪接、剪接3 3、剪切、剪切4 4、編輯

10、、編輯目錄目錄目錄目錄蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）（翻譯）第十七章第十七章Protein Biosynthesis (Translation)目錄目錄蛋白質(zhì)生物合成的概念蛋白質(zhì)生物合成的概念生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)以生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)以mRNA為模板而合成。在這為模板而合成。在這一過(guò)程中，一過(guò)程中，mRNA上來(lái)自上來(lái)自DNA基因編碼的基因編碼的核苷酸序列核苷酸序列信息轉(zhuǎn)換為蛋白質(zhì)中的信息轉(zhuǎn)換為蛋白質(zhì)中的氨基酸序列氨基酸序列，故稱(chēng)為，故稱(chēng)為翻譯翻譯（translation）。）。翻譯翻譯是指在多種因子輔助下，由是指在多種因子輔助下，由tRNA攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)相應(yīng)氨基酸，識(shí)別相應(yīng)氨基酸，識(shí)別

11、mRNA上的三聯(lián)體密碼子，在上的三聯(lián)體密碼子，在核糖核糖體體上合成具有特定序列多肽鏈的過(guò)程。上合成具有特定序列多肽鏈的過(guò)程。 目錄目錄主要主要內(nèi)容內(nèi)容 翻譯體系翻譯體系 氨基酸的激活與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的激活與轉(zhuǎn)運(yùn) 翻譯的起始翻譯的起始 翻譯的延伸翻譯的延伸 翻譯終止翻譯終止 翻譯產(chǎn)物的加工修飾翻譯產(chǎn)物的加工修飾 22目錄目錄第一節(jié)第一節(jié)蛋白質(zhì)生物合成體系蛋白質(zhì)生物合成體系Protein biosynthesis system目錄目錄蛋白質(zhì)的翻譯體系蛋白質(zhì)的翻譯體系1. 原料：氨基酸原料：氨基酸2. 模板：模板：mRNA3. 運(yùn)載工具：運(yùn)載工具：tRNA4. 裝配場(chǎng)所：核糖體裝配場(chǎng)所：核糖體5. 能量

12、：能量：GTP，ATP6. 酶：氨基酰酶：氨基酰tRNA合成酶；轉(zhuǎn)肽酶合成酶；轉(zhuǎn)肽酶7. 蛋白因子：蛋白因子：起始、延長(zhǎng)、終止各階段均有蛋白因子參與，起始、延長(zhǎng)、終止各階段均有蛋白因子參與，如果是真核生物，則在這些因子前加如果是真核生物，則在這些因子前加“e” (eukaryotic)，如：如：eIF、eRF等。等?？偣残枰蠹s總共需要大約200種生物大分子的參與種生物大分子的參與24目錄目錄一、一、mRNA是蛋白質(zhì)合成的信息模板是蛋白質(zhì)合成的信息模板nmRNA的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)Start of genetic messageCapEndTail5 -端非翻譯區(qū)端非翻譯區(qū) 5 3 3 -端非

13、翻譯區(qū)端非翻譯區(qū) 開(kāi)放閱讀框架開(kāi)放閱讀框架 從從mRNA 5 -端起始密碼子端起始密碼子AUG到到3 -端終止密端終止密碼子之間的核苷酸序列，稱(chēng)為開(kāi)放閱讀框架碼子之間的核苷酸序列，稱(chēng)為開(kāi)放閱讀框架(open reading frame, ORF)。原核生物的多順?lè)醋釉松锏亩囗樂(lè)醋诱婧松锏膯雾樂(lè)醋诱婧松锏膯雾樂(lè)醋臃蔷幋a序列非編碼序列核糖體結(jié)合位點(diǎn)核糖體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子起始密碼子終止密碼子終止密碼子編碼序列編碼序列PPP5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)PPPmG -5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)AAA 目錄目錄 即結(jié)構(gòu)基因的同義詞，為決定一條多肽鏈合成的功能單位。即結(jié)構(gòu)基因的同義詞，為決定一條多肽鏈合成的功能

14、單位。 順?lè)醋樱樂(lè)醋樱╟istron） 單順?lè)醋樱▎雾樂(lè)醋樱╩onocistron）多順?lè)醋樱ǘ囗樂(lè)醋樱╬olycistron） 真核生物中，一個(gè)編碼基因轉(zhuǎn)錄只生成一個(gè)真核生物中，一個(gè)編碼基因轉(zhuǎn)錄只生成一個(gè)mRNA分子，編碼一個(gè)蛋白質(zhì)，稱(chēng)為單順?lè)醋印７肿?，編碼一個(gè)蛋白質(zhì)，稱(chēng)為單順?lè)醋印?原核生物中，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的原核生物中，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA通?？梢跃幋a多個(gè)蛋白通?？梢跃幋a多個(gè)蛋白質(zhì)，稱(chēng)為多順?lè)醋樱ㄙ|(zhì)，稱(chēng)為多順?lè)醋樱╩ulticistron）。）。目錄目錄n遺傳密碼遺傳密碼在在mRNA的開(kāi)放閱讀框架區(qū)，以每的開(kāi)放閱讀框架區(qū)，以每3個(gè)相鄰的個(gè)相鄰的核苷酸為一組，代表一種氨基酸核苷酸為一組，代表一種

15、氨基酸(或其他信息或其他信息)，這，這種三聯(lián)體形式的核苷酸序列稱(chēng)為密碼子。種三聯(lián)體形式的核苷酸序列稱(chēng)為密碼子。起始密碼子起始密碼子(initiation codon)：AUG終止密碼子終止密碼子(termination codon) ：UAA、UAG、UGA密碼子（密碼子（codon）起始密碼子和終止密碼子：起始密碼子和終止密碼子：目錄目錄遺遺傳傳密密碼碼表表目錄目錄30 密碼子的方向性密碼子的方向性 密碼子的連續(xù)性密碼子的連續(xù)性 密碼子的簡(jiǎn)并性密碼子的簡(jiǎn)并性 密碼子的擺動(dòng)性密碼子的擺動(dòng)性 密碼子的通用性密碼子的通用性遺傳密碼的特點(diǎn)遺傳密碼的特點(diǎn)30“擺放用并聯(lián)”目錄目錄n遺傳密碼的特點(diǎn)遺傳密

16、碼的特點(diǎn)1. 方向性方向性(directional)翻譯時(shí)遺傳密碼的閱讀方向是翻譯時(shí)遺傳密碼的閱讀方向是5 3 ，即讀，即讀碼從碼從mRNA的起始密碼子的起始密碼子AUG開(kāi)始，按開(kāi)始，按5 3 的的方向逐一閱讀，直至終止密碼子。方向逐一閱讀，直至終止密碼子。 NC肽鏈延伸方向肽鏈延伸方向53讀碼方向讀碼方向目錄目錄2. 連續(xù)性連續(xù)性(non-punctuated)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼子及密碼子的各堿基之間碼連續(xù)閱讀，密碼子及密碼子的各堿基之間既無(wú)間隔也無(wú)交叉。既無(wú)間隔也無(wú)交叉。 AlaValHisMet終止密碼終止密碼目錄目錄由于

17、密碼子的連續(xù)性，在開(kāi)放閱讀框中發(fā)生插入由于密碼子的連續(xù)性，在開(kāi)放閱讀框中發(fā)生插入或缺失或缺失1個(gè)或個(gè)或2個(gè)堿基的基因突變，都會(huì)引起個(gè)堿基的基因突變，都會(huì)引起mRNA閱閱讀框架發(fā)生移動(dòng)，稱(chēng)為讀框架發(fā)生移動(dòng)，稱(chēng)為移碼移碼（frame shift），使后續(xù)），使后續(xù)的氨基酸序列大部分被改變，其編碼的蛋白質(zhì)徹底喪的氨基酸序列大部分被改變，其編碼的蛋白質(zhì)徹底喪失功能，稱(chēng)之為失功能，稱(chēng)之為移碼突變移碼突變。 目錄目錄3. 簡(jiǎn)并性簡(jiǎn)并性(degeneracy)一種氨基酸可具有一種氨基酸可具有2個(gè)或個(gè)或2個(gè)以上的密碼個(gè)以上的密碼子為其編碼。這一特性稱(chēng)為遺傳密碼的子為其編碼。這一特性稱(chēng)為遺傳密碼的簡(jiǎn)并簡(jiǎn)并性。性

18、。目錄目錄各種氨基酸的密碼子數(shù)目各種氨基酸的密碼子數(shù)目除色氨酸和甲硫氨酸僅有除色氨酸和甲硫氨酸僅有1個(gè)密碼子外，其余氨基酸有個(gè)密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個(gè)或個(gè)或多至多至6個(gè)三聯(lián)體為其編碼。為同一種氨基酸編碼的各密碼子稱(chēng)為個(gè)三聯(lián)體為其編碼。為同一種氨基酸編碼的各密碼子稱(chēng)為簡(jiǎn)簡(jiǎn)并性密碼子并性密碼子，也稱(chēng)，也稱(chēng)同義密碼子同義密碼子 。目錄目錄降低基因突變的生物學(xué)效應(yīng)目錄目錄4. 擺動(dòng)性擺動(dòng)性(wobble) 反密碼子第反密碼子第1 1位與密碼子第位與密碼子第3 3位之間的配對(duì)有時(shí)位之間的配對(duì)有時(shí)并不嚴(yán)格遵守常見(jiàn)的堿基配對(duì)規(guī)律，這種現(xiàn)象稱(chēng)為并不嚴(yán)格遵守常見(jiàn)的堿基配對(duì)規(guī)律，這種現(xiàn)象稱(chēng)為擺動(dòng)配對(duì)。擺

19、動(dòng)配對(duì)。 I： A、U、CU：A、G 目錄目錄 各種低等和高等生物，包括病毒、細(xì)菌及真核生各種低等和高等生物，包括病毒、細(xì)菌及真核生物，基本上共用同一套遺傳密碼。物，基本上共用同一套遺傳密碼。有例外：真核生物有例外：真核生物線粒體線粒體DNA的編碼方式與通常遺傳密碼有所不同。的編碼方式與通常遺傳密碼有所不同。38 通用密碼通用密碼 線粒體密碼線粒體密碼AUA 異亮異亮 蛋、起始蛋、起始AGA 精精 終止終止AGG 精精 終止終止UGA 終止終止 色色5. 通用性通用性(universal)目錄目錄tRNAtRNA（transfertransfer RNA RNA）在蛋白質(zhì)合成中，在蛋白質(zhì)合成中

20、，起著運(yùn)載氨基酸的作用，按照起著運(yùn)載氨基酸的作用，按照mRNAmRNA鏈上的密鏈上的密碼子所決定的氨基酸順序?qū)被徂D(zhuǎn)運(yùn)到核糖碼子所決定的氨基酸順序?qū)被徂D(zhuǎn)運(yùn)到核糖體的特定部位體的特定部位。39二級(jí)結(jié)構(gòu)反密碼環(huán)反密碼環(huán)氨基酸臂氨基酸臂tRNA的命名：的命名： tRNAtyr Tyr - tRNAtyr二、二、氨基酸運(yùn)輸：氨基酸運(yùn)輸：tRNA目錄目錄 tRNA有兩個(gè)關(guān)鍵部位：有兩個(gè)關(guān)鍵部位：35ICCA-OH53CCA-OHG G CC C G密碼子與反密碼子的密碼子與反密碼子的閱讀方向均為閱讀方向均為53，兩者反向平行配對(duì)。兩者反向平行配對(duì)。氨基酸臂的氨基酸臂的3 3端端CCACCA：接受氨

21、基酸，形成接受氨基酸，形成氨基氨基酰酰- -tRNAtRNA，需，需ATPATP提供提供活化氨基酸所活化氨基酸所需的能量。需的能量。與與mRNAmRNA結(jié)合部位結(jié)合部位- -反密碼子部位：反密碼子部位：tRNAtRNA的接頭的接頭作用作用目錄目錄三、核糖體是肽鏈三、核糖體是肽鏈 “ “裝配廠裝配廠”n核糖體的組成核糖體的組成核糖體核糖體又稱(chēng)又稱(chēng)核蛋白體核蛋白體，是由，是由rRNA和多種蛋和多種蛋白質(zhì)結(jié)合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，是白質(zhì)結(jié)合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，是蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。存在方式：存在方式：真核生物：游離核糖體或與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合。真核生物：游離核糖體或

22、與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合。原核生物：游離核糖體或與原核生物：游離核糖體或與mRNA結(jié)合成串狀的結(jié)合成串狀的多核糖體多核糖體（提高翻譯效率）。（提高翻譯效率）。核糖體的核糖體的組成組成目錄目錄原核生物原核生物真核生物真核生物核糖體核糖體小亞基小亞基大亞基大亞基核糖體核糖體小亞基小亞基大亞基大亞基S值值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA23S-rRNA5S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5.8S-rRNA5S-rRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)rpS 21種種rpL 36種種rpS 33種種rpL 49種種 不同細(xì)胞核糖體的組成不同細(xì)胞核糖體的組成目錄目錄 核糖體小亞基：核糖體小亞基：1

23、 1、參與翻譯起始復(fù)合物的形成，對(duì)、參與翻譯起始復(fù)合物的形成，對(duì)mRNAmRNA模板進(jìn)行序模板進(jìn)行序列特異的列特異的識(shí)別與結(jié)合識(shí)別與結(jié)合。2 2、含有、含有肽酰位（肽酰位（P P位）位）。 核糖體大亞基：核糖體大亞基：1 1、含有、含有氨基酰位（氨基酰位（A A位）位）。2 2、轉(zhuǎn)肽酶活性轉(zhuǎn)肽酶活性，催化氨基酸間形成肽鍵，使肽鏈延長(zhǎng)。，催化氨基酸間形成肽鍵，使肽鏈延長(zhǎng)。3 3、在大亞基內(nèi)還有一垂直的通道為中央管，所合成的、在大亞基內(nèi)還有一垂直的通道為中央管，所合成的多肽鏈由此排放，以免受蛋白酶的分解。原核生物的多肽鏈由此排放，以免受蛋白酶的分解。原核生物的核糖體的大亞基上還有核糖體的大亞基上還

24、有出口位（出口位（E E位）位）。核糖體大、小亞基的功能核糖體大、小亞基的功能在活細(xì)胞中，核糖體的大小亞基處于一種不斷解聚與聚合的動(dòng)態(tài)平衡中，在活細(xì)胞中，核糖體的大小亞基處于一種不斷解聚與聚合的動(dòng)態(tài)平衡中，隨功能而變化，執(zhí)行功能時(shí)為聚合狀態(tài)、功能完成后解聚為大、小亞基。隨功能而變化，執(zhí)行功能時(shí)為聚合狀態(tài)、功能完成后解聚為大、小亞基。目錄目錄n 核糖體在翻譯中的主要功能部位核糖體在翻譯中的主要功能部位 A位：位：結(jié)合氨基酰結(jié)合氨基酰-tRNA，稱(chēng)為稱(chēng)為氨基酰位氨基酰位（aminoacyl site）。）。P位：位：結(jié)合肽酰結(jié)合肽酰-tRNA位，位，稱(chēng)為稱(chēng)為肽酰位肽酰位（peptidyl site

25、）。E位：位：出口位出口位（exit site）。釋放已經(jīng)卸載了氨基酸的釋放已經(jīng)卸載了氨基酸的tRNA。真核生物沒(méi)有。真核生物沒(méi)有E位，位，tRNA直接從直接從P位脫落。位脫落。大亞基大亞基 P位位 A位位E位位 氨基酸氨基酸多肽鏈多肽鏈沿模板沿模板mRNA鏈從鏈從5端向端向3端移動(dòng)端移動(dòng)目錄目錄四、四、肽鏈生物合成需要酶類(lèi)和肽鏈生物合成需要酶類(lèi)和蛋白質(zhì)因子蛋白質(zhì)因子氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化；催化氨基酸的活化；轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)肽酶(peptidase)，催化核糖體，催化核糖體P位上的肽?；簧系碾孽；D(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移至至A位氨基酰

26、位氨基酰-tRNA的氨基上，使?；c氨基結(jié)合形的氨基上，使?；c氨基結(jié)合形成肽鍵成肽鍵;并受釋放因子的作用后發(fā)生變構(gòu)，表現(xiàn)出酯并受釋放因子的作用后發(fā)生變構(gòu)，表現(xiàn)出酯酶的酶的水解水解活性，使活性，使P位上的肽鏈與位上的肽鏈與tRNA分離；分離；轉(zhuǎn)位酶轉(zhuǎn)位酶(translocase)，催化核糖體向，催化核糖體向mRNA3-端移動(dòng)端移動(dòng)一個(gè)密碼子的距離，使下一個(gè)密碼子定位于一個(gè)密碼子的距離，使下一個(gè)密碼子定位于A位。位。 目錄目錄目錄目錄 名稱(chēng)名稱(chēng)原核細(xì)胞原核細(xì)胞真核細(xì)胞真核細(xì)胞IF1, IF2, IF3eIFn (10余種余種)延長(zhǎng)因子延長(zhǎng)因子Elongation factorEFTu, EFTs

27、, EFGeEF1( , , ),EF2釋放因子釋放因子Release factorRF1, RF2, RF3eRF起始因子起始因子Initiation factor蛋白因子蛋白因子起始、延長(zhǎng)、終止各階段均有蛋白因子參與，如果是真起始、延長(zhǎng)、終止各階段均有蛋白因子參與，如果是真核生物，則在這些因子前加核生物，則在這些因子前加“e” (eukaryotic)e” (eukaryotic)目錄目錄主要內(nèi)容主要內(nèi)容 翻譯體系翻譯體系 氨基酸的激活與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的激活與轉(zhuǎn)運(yùn) 翻譯的起始翻譯的起始 翻譯的延伸翻譯的延伸 翻譯終止翻譯終止 翻譯產(chǎn)物的加工修飾翻譯產(chǎn)物的加工修飾 49目錄目錄第二節(jié)第二節(jié)氨基酸

28、與氨基酸與tRNA的連接的連接 氨基酸的活化與氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)目錄目錄氨基酸與特異的氨基酸與特異的tRNA結(jié)合形成氨基酰結(jié)合形成氨基酰-tRNA的過(guò)程稱(chēng)為的過(guò)程稱(chēng)為氨基酸的活化氨基酸的活化。參與氨基酸的活化的酶：參與氨基酸的活化的酶：氨基酰氨基酰-tRNA合合成酶成酶，耗能反應(yīng)。，耗能反應(yīng)。目錄目錄n反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)過(guò)程一、一、氨基酰氨基酰-tRNA合成酶識(shí)別特定氨合成酶識(shí)別特定氨基酸和基酸和tRNA氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶 mRNA的信息是由的信息是由tRNA的反密碼子環(huán)識(shí)別的，因此的反密碼子環(huán)識(shí)別的，因此tR

29、NA與氨基酸的正確結(jié)合與氨基酸的正確結(jié)合是保證多肽鏈正確合成的關(guān)鍵。是保證多肽鏈正確合成的關(guān)鍵。 氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶都具有高度都具有高度專(zhuān)一性專(zhuān)一性，既能識(shí)別特異，既能識(shí)別特異的氨基酸，又能辨認(rèn)應(yīng)該結(jié)合該種氨基酸的的氨基酸，又能辨認(rèn)應(yīng)該結(jié)合該種氨基酸的tRNA分子。分子。 目錄目錄氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi 第一步反應(yīng)第一步反應(yīng)E：氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶氨基酰氨基酰-AMP：活化的活化的 氨基酸氨基酸目錄目錄 第二步反應(yīng)第二步反應(yīng)氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA氨基酰氨基酰-tRNA AMP E目錄目錄一種氨基酸可由一種氨基酸可由26

30、種種tRNA特異地運(yùn)載；但是一特異地運(yùn)載；但是一種種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種特定的氨基酸。只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種特定的氨基酸。氨基酰氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都有高都有高度度特異性特異性。氨基酰氨基酰tRNA合成酶具有合成酶具有校讀活性校讀活性。能將錯(cuò)誤結(jié)合能將錯(cuò)誤結(jié)合的氨基酸水解釋放。保證氨基酸和的氨基酸水解釋放。保證氨基酸和tRNA結(jié)合反應(yīng)結(jié)合反應(yīng)的誤差小于的誤差小于10-4。目錄目錄n氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法丙氨酰丙氨酰-tRNA：Ala-tRNAAla精氨酰精氨酰-tRNA：Arg-tRNAArg甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA： Met-tRNAM

31、et各種氨基酸和對(duì)應(yīng)的各種氨基酸和對(duì)應(yīng)的tRNA結(jié)合后形成的結(jié)合后形成的氨基酰氨基酰-tRNA表示為：表示為：氨基酸的三字母縮寫(xiě)氨基酸的三字母縮寫(xiě)-tRNA氨基酸的三字母縮寫(xiě)氨基酸的三字母縮寫(xiě) 例如：例如：目錄目錄二、二、肽鏈合成的起始需要特殊的起肽鏈合成的起始需要特殊的起始氨基酰始氨基酰-tRNAMet-tRNAMetMet-tRNAiMet 真核細(xì)胞起始用甲硫氨酰真核細(xì)胞起始用甲硫氨酰tRNA真核細(xì)胞延伸用甲硫氨酰真核細(xì)胞延伸用甲硫氨酰tRNAfMet-tRNAfMet 原核細(xì)胞起始用甲酰甲硫氨酰原核細(xì)胞起始用甲酰甲硫氨酰tRNA以上兩種Met-tRNA在結(jié)構(gòu)上是有差別的，是兩種不同的tR

32、NA。目錄目錄主要內(nèi)容主要內(nèi)容 翻譯體系翻譯體系 氨基酸的激活與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的激活與轉(zhuǎn)運(yùn) 翻譯的起始翻譯的起始 翻譯的延伸翻譯的延伸 翻譯終止翻譯終止 翻譯產(chǎn)物的加工修飾翻譯產(chǎn)物的加工修飾 58目錄目錄第三節(jié)第三節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程肽鏈的生物合成過(guò)程The biosynthesis process of peptide chain目錄目錄翻譯過(guò)程包括起始（翻譯過(guò)程包括起始（initiation）、延長(zhǎng)）、延長(zhǎng)（elongation）和終止（）和終止（termination）三個(gè)階）三個(gè)階段。段。真核生物的肽鏈合成過(guò)程與原核生物的肽鏈真核生物的肽鏈合成過(guò)程與原核生物的肽鏈合成過(guò)程基本相似，只是反應(yīng)

33、更復(fù)雜、涉及合成過(guò)程基本相似，只是反應(yīng)更復(fù)雜、涉及的蛋白質(zhì)因子更多。的蛋白質(zhì)因子更多。 目錄目錄（一）原核生物翻譯（一）原核生物翻譯起始起始復(fù)合物的形成復(fù)合物的形成 指指mRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分別與核糖分別與核糖體結(jié)合而形成體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物翻譯起始復(fù)合物的過(guò)程。的過(guò)程。一、翻譯起始復(fù)合物的裝配啟動(dòng)肽鏈合成一、翻譯起始復(fù)合物的裝配啟動(dòng)肽鏈合成目錄目錄1、核糖體2、mRNA3、tRNAMet-tRNAiMetfMet-tRNAfMet4、起始因子、起始因子 IF，eIF 5、GTP，Mg2+3AUGUAA翻譯起始復(fù)合物的構(gòu)成翻譯起始復(fù)合物的構(gòu)成62目錄目錄1. 核糖體

34、大小亞基分離；核糖體大小亞基分離；2. 核糖體小亞基結(jié)合于核糖體小亞基結(jié)合于mRNA的起始密碼子的起始密碼子附近；附近；3. fMet-tRNAfMet結(jié)合在核糖體結(jié)合在核糖體P位位 ； 4. 核糖體大亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物。核糖體大亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物。翻譯起始的步驟翻譯起始的步驟目錄目錄IF-3IF-11.1.核糖體大小亞基分離核糖體大小亞基分離IF1，IF3穩(wěn)定大、小亞基的分離狀態(tài)。穩(wěn)定大、小亞基的分離狀態(tài)。目錄目錄A U G53IF-3IF-12. 核糖體小亞基結(jié)合于核糖體小亞基結(jié)合于mRNA的起始密碼子附近的起始密碼子附近 目錄目錄如何確定起始如何確定起始碼的位置？碼的位置？53A

35、UGAUGAUG原核生物原核生物 S-D共有序列共有序列66rpS-1結(jié)合序列目錄目錄n核糖體小亞基的準(zhǔn)確定位和結(jié)合涉及兩種機(jī)制核糖體小亞基的準(zhǔn)確定位和結(jié)合涉及兩種機(jī)制機(jī)制機(jī)制1：原核生物在各種：原核生物在各種mRNA起始起始AUG上游約上游約813核苷酸部位，存在一段由核苷酸部位，存在一段由49個(gè)核苷酸組個(gè)核苷酸組成的一致序列，富含嘌呤堿基，如成的一致序列，富含嘌呤堿基，如-AGGAGG-，稱(chēng)為稱(chēng)為S-D序列序列，又稱(chēng)，又稱(chēng)核糖體結(jié)合位點(diǎn)核糖體結(jié)合位點(diǎn)(ribosomal binding site, RBS)。一條多順?lè)醋?。一條多順?lè)醋觤RNA序列上序列上的每個(gè)基因編碼序列均擁有各自的的每個(gè)

36、基因編碼序列均擁有各自的S-D序列和起序列和起始始AUG。目錄目錄小亞基對(duì)小亞基對(duì)S-D序列的識(shí)別序列的識(shí)別小亞基中的小亞基中的16S-rRNA 3 -端有一富含嘧啶堿基端有一富含嘧啶堿基的短序列，如的短序列，如-UCCUCC-，通過(guò)與，通過(guò)與S-D序列堿序列堿基互補(bǔ)而使基互補(bǔ)而使mRNA與小亞基結(jié)合。與小亞基結(jié)合。目錄目錄機(jī)制機(jī)制2：mRNA上鄰近上鄰近RBS下游，還有一段短核苷下游，還有一段短核苷酸序列，可被小亞基蛋白酸序列，可被小亞基蛋白rpS-1識(shí)別并結(jié)合。識(shí)別并結(jié)合。通過(guò)上述通過(guò)上述RNA-RNA、RNA-蛋白質(zhì)相互作用，小蛋白質(zhì)相互作用，小亞基可以準(zhǔn)確定位亞基可以準(zhǔn)確定位mRNA上

37、的起始上的起始AUG。目錄目錄IF-3IF-1IF-2GTP3. fMet-tRNAfMet結(jié)合在核糖體結(jié)合在核糖體P位位A U G53目錄目錄IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.4.核糖體大亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物核糖體大亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物A U G53目錄目錄IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始復(fù)合物形成過(guò)程起始復(fù)合物形成過(guò)程目錄目錄（二）真核生物翻譯起始復(fù)合物的形成（二）真核生物翻譯起始復(fù)合物的形成1. 核糖體大小亞基分離；核糖體大小亞基分離；2. Met-tRNAiMet定位結(jié)合于小亞基定位結(jié)合于小亞基P位；位； 3. mRNA與核糖體小

38、亞基定位結(jié)合；與核糖體小亞基定位結(jié)合；4. 核糖體大亞基結(jié)合。核糖體大亞基結(jié)合。mRNA的的5端帽子、端帽子、3 尾結(jié)構(gòu)、帽結(jié)合蛋白和尾結(jié)構(gòu)、帽結(jié)合蛋白和Poly(A) 結(jié)合蛋白都結(jié)合蛋白都為翻譯起始為翻譯起始所所必需。必需。目錄目錄40S Met tRNAimet GTP80S Met tRNAfmet mRNA40S mRNA Met tRNAimet GTP+ 60S大亞基大亞基MettRNAimet + GTP+ eIF-2MettRNAimet-GTP-eIF-243S前起始復(fù)合物48S前起始復(fù)合物+ mRNA帽帽、尾、尾結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白80S核糖體核糖體+eIF-3、eIF-2Be

39、IF-680S起始復(fù)合物40S小亞基小亞基eIF-3 eIF-2B+ 60S大亞基大亞基真核生物真核生物80S 起始復(fù)合物的形成起始復(fù)合物的形成目錄目錄如何確定起始如何確定起始碼的位置？碼的位置？53AUGAUGAUG2、Kozak共有序共有序列（真核生物）列（真核生物） AUG周?chē)亩痰耐ㄓ眯蛄校褐車(chē)亩痰耐ㄓ眯蛄校篊CRCCAUGG（R為為A或或G），），被被18S rRNA識(shí)別和結(jié)合。識(shí)別和結(jié)合。1、eIF-4F復(fù)合物復(fù)合物亦稱(chēng)為帽結(jié)合蛋亦稱(chēng)為帽結(jié)合蛋白復(fù)合物，幫助白復(fù)合物，幫助Met-tRNAiMet識(shí)識(shí)別起始密碼子。別起始密碼子。目錄目錄原核生物、真核生物起始復(fù)合物形成過(guò)原核生物、真

40、核生物起始復(fù)合物形成過(guò)程的主要異同程的主要異同相同相同1 1、都要經(jīng)歷核糖體大小亞基先解聚再聚合的、都要經(jīng)歷核糖體大小亞基先解聚再聚合的過(guò)程。過(guò)程。2 2、都消耗、都消耗GTPGTP形成形成GDPGDP。不同不同1 1、過(guò)程的順序。、過(guò)程的順序。2 2、核糖體小亞基對(duì)起始密碼子識(shí)別的機(jī)制。、核糖體小亞基對(duì)起始密碼子識(shí)別的機(jī)制。目錄目錄 翻譯起始復(fù)合物形成后，核糖體從翻譯起始復(fù)合物形成后，核糖體從mRNAmRNA的的5 5 端向端向3 3 端移動(dòng)，依據(jù)密碼子順序，端移動(dòng)，依據(jù)密碼子順序，從從N N端開(kāi)始端開(kāi)始向向C C端合成多肽鏈端合成多肽鏈。 二、在核糖體上重復(fù)進(jìn)行的三步反應(yīng)二、在核糖體上重復(fù)

41、進(jìn)行的三步反應(yīng)延長(zhǎng)延長(zhǎng)肽鏈肽鏈目錄目錄1. 進(jìn)位進(jìn)位(positioning)/注冊(cè)注冊(cè)(registration)2. 成肽成肽(peptide bond formation)3. 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位(translocation) 肽鏈延長(zhǎng)在核糖體上連續(xù)循環(huán)式進(jìn)行，又稱(chēng)肽鏈延長(zhǎng)在核糖體上連續(xù)循環(huán)式進(jìn)行，又稱(chēng)為核糖體循環(huán)為核糖體循環(huán)(ribosomal cycle)，包括以下三，包括以下三步：步： 每輪循環(huán)使多肽鏈增加一個(gè)氨基酸殘基。每輪循環(huán)使多肽鏈增加一個(gè)氨基酸殘基。 這一過(guò)程除了需要這一過(guò)程除了需要mRNA，tRNA，核糖體外，核糖體外，還需要數(shù)種還需要數(shù)種延長(zhǎng)因子（延長(zhǎng)因子（EF）和和GTP等參與

42、。等參與。目錄目錄原核生物原核生物功能功能真核生物真核生物EF-Tu促進(jìn)氨基酰促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)入進(jìn)入A位，位，結(jié)合并水解結(jié)合并水解GTPEF-1- EF-Ts EF-Tu的調(diào)節(jié)亞基的調(diào)節(jié)亞基EF-1- 、 EF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)肽酰有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)肽酰-tRNA由由A 位移至位移至P位，水解位，水解促進(jìn)促進(jìn)tRNA卸載與釋放卸載與釋放EF-2延長(zhǎng)因子延長(zhǎng)因子 elongation factors，EF79目錄目錄1. 進(jìn)位（進(jìn)位（entrance）又稱(chēng)又稱(chēng)注冊(cè)注冊(cè)(registration)，是指一個(gè)氨基酰是指一個(gè)氨基酰-tRNA按照按照mRNA模板的指令模板的指令進(jìn)入并結(jié)合到核糖

43、體進(jìn)入并結(jié)合到核糖體A位的過(guò)程。位的過(guò)程。 需要延長(zhǎng)因子需要延長(zhǎng)因子EFEF- -1 1 和和EF-EF-1 1，原核中為，原核中為EF-EF-TuTu，EF-TsEF-Ts 核糖體校對(duì)氨基酰核糖體校對(duì)氨基酰- -tRNAtRNA目錄目錄Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP 進(jìn)位進(jìn)位 81目錄目錄2.成肽成肽 成肽是指成肽是指肽基轉(zhuǎn)移酶（轉(zhuǎn)肽酶）肽基轉(zhuǎn)移酶（轉(zhuǎn)肽酶）催化兩個(gè)氨催化兩個(gè)氨基酸間肽鍵形成的反應(yīng)?；衢g肽鍵形成的反應(yīng)。 注意：注意：u 肽鍵形成是肽鍵形成是轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)肽酶肽酶( (肽基轉(zhuǎn)移肽基轉(zhuǎn)移酶酶) )催化催化u 轉(zhuǎn)肽過(guò)程不消轉(zhuǎn)肽過(guò)程不消耗耗ATPATP或或GTPGTP。目

44、錄目錄3. 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位指的是核糖體沿著指的是核糖體沿著mRNA的的的的3末端移動(dòng)一末端移動(dòng)一個(gè)密碼子的距離移位。個(gè)密碼子的距離移位。轉(zhuǎn)位需要延長(zhǎng)因子參與。轉(zhuǎn)位需要延長(zhǎng)因子參與。EF-G/eEF2作為轉(zhuǎn)作為轉(zhuǎn)位酶位酶GTP水解提供能量水解提供能量目錄目錄fMetA U G53fMetTuGTP 成肽成肽 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位 下一輪進(jìn)位下一輪進(jìn)位目錄目錄真核生物肽鏈延長(zhǎng)過(guò)程真核生物肽鏈延長(zhǎng)過(guò)程目錄目錄基本過(guò)程一致?；具^(guò)程一致。所需延長(zhǎng)因子不同，如所需延長(zhǎng)因子不同，如eEF。核糖體上沒(méi)有核糖體上沒(méi)有E位，空載位，空載tRNA直接從直接從P位解離。位解離。真核生物真核生物與真核生物與真核生物肽鏈延長(zhǎng)肽鏈延長(zhǎng)的過(guò)

45、程的過(guò)程86目錄目錄終止密碼子不被任何氨基酰終止密碼子不被任何氨基酰-tRNA-tRNA識(shí)別，識(shí)別，只有只有釋放因子（釋放因子（RFRF）能識(shí)別終止密碼子而進(jìn)能識(shí)別終止密碼子而進(jìn)入入A A位，這一識(shí)別過(guò)程需要水解位，這一識(shí)別過(guò)程需要水解GTPGTP。 三、終止密碼子和釋放因子導(dǎo)致肽鏈三、終止密碼子和釋放因子導(dǎo)致肽鏈合成合成停止停止當(dāng)當(dāng)mRNAmRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰成停止，肽鏈從肽酰-tRNA-tRNA中釋出，中釋出，mRNAmRNA、核蛋白體等分離，這些過(guò)程稱(chēng)為肽鏈合成終核蛋白體等分離，這些過(guò)程稱(chēng)為肽鏈合成終止。止。 目錄目錄 釋放因子：

46、與終止相關(guān)的蛋白因子稱(chēng)為釋放因子釋放因子：與終止相關(guān)的蛋白因子稱(chēng)為釋放因子(release factor, RF) 原核生物釋放因子：原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物釋放因子：真核生物釋放因子：eRF88目錄目錄 RF-3 RF-3可結(jié)合核糖體其他部位，有可結(jié)合核糖體其他部位，有GTPGTP酶活性，酶活性，能介導(dǎo)能介導(dǎo)RF-1RF-1、RF-2RF-2與核糖體的相互作用與核糖體的相互作用 釋放因子的功能釋放因子的功能 識(shí)別終止密碼子識(shí)別終止密碼子RF-1RF-1特異識(shí)別特異識(shí)別UAAUAA、UAGUAGRF-2RF-2特異識(shí)別特異識(shí)別UAAUAA、UGAUGAeRFeR

47、F識(shí)別三種密碼子識(shí)別三種密碼子 誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ富钚哉T導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ富钚源呋律呋律逆滊逆溑c結(jié)合在與結(jié)合在P P位的位的tRNAtRNA之間之間的酯鍵水解，使肽鏈從核糖體上釋放的酯鍵水解，使肽鏈從核糖體上釋放89目錄目錄多肽鏈合成的終止過(guò)程多肽鏈合成的終止過(guò)程肽鏈終止階段：肽鏈終止階段：核蛋白體沿核蛋白體沿mRNA鏈滑動(dòng)，不鏈滑動(dòng)，不斷使多肽鏈延長(zhǎng)，直到終止密斷使多肽鏈延長(zhǎng)，直到終止密碼子進(jìn)入碼子進(jìn)入A位。位。1、識(shí)別：、識(shí)別：RF識(shí)別終止密碼，識(shí)別終止密碼，進(jìn)入核蛋白體的進(jìn)入核蛋白體的A位。位。 2、水解：、水解：RF使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗罐D(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗饷?，多肽鏈與解酶，多肽鏈與tR

48、NA之間的酯之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。鍵被水解，多肽鏈釋放。 3、解離：、解離：通過(guò)水解通過(guò)水解GTP，使，使核蛋白體與核蛋白體與mRNA分離，分離，tRNA、RF脫落，核蛋白體解離為大、脫落，核蛋白體解離為大、小亞基。小亞基。 90目錄目錄U A G53RFCOO-原核生物的翻譯終止原核生物的翻譯終止91目錄目錄多聚核糖體多聚核糖體(polysome) 1條條mRNA模板鏈都可附模板鏈都可附著著10100個(gè)核糖體，這些核個(gè)核糖體，這些核糖體依次結(jié)合起始密碼子并糖體依次結(jié)合起始密碼子并沿沿5 3 方向讀碼移動(dòng)，同時(shí)方向讀碼移動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行肽鏈合成，這種進(jìn)行肽鏈合成，這種mRNA與多個(gè)核糖體形

49、成的聚合物與多個(gè)核糖體形成的聚合物稱(chēng)為多聚核糖體稱(chēng)為多聚核糖體(polysome) 。高速、高效。高速、高效。 目錄目錄電鏡下的多聚核糖體電鏡下的多聚核糖體目錄目錄消耗的高能鍵消耗的高能鍵(原核細(xì)胞原核細(xì)胞)甲酰甲酰-甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA合成：合成：ATP AMP 2起始（起始（IF-2）：）：GTP GDP 1第二個(gè)第二個(gè)aa-tRNA合成：合成：ATP AMP 2第二個(gè)第二個(gè)aa-tRNA進(jìn)入核糖體（進(jìn)入核糖體（EF-TU）：）：GTP GDP 1核糖體轉(zhuǎn)位（核糖體轉(zhuǎn)位（EF-G）：）：GTP GDP 1終止：終止：GTP GDP 1合成二肽（形成一個(gè)肽鏈）需合成二肽（形成一個(gè)肽鏈）

50、需8個(gè)高能鍵個(gè)高能鍵，其后每加一個(gè)，其后每加一個(gè)aa需需4個(gè)高能鍵個(gè)高能鍵。問(wèn)：合成問(wèn)：合成200個(gè)個(gè)aa殘基的多肽，至少消耗多少高殘基的多肽，至少消耗多少高 能鍵？能鍵？ 8+4(n-2)=8+1984=800 (n表示氨基酸個(gè)數(shù)表示氨基酸個(gè)數(shù))蛋白質(zhì)合成中的能量計(jì)算蛋白質(zhì)合成中的能量計(jì)算94目錄目錄主要內(nèi)容主要內(nèi)容 翻譯體系翻譯體系 氨基酸的激活與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的激活與轉(zhuǎn)運(yùn) 翻譯的起始翻譯的起始 翻譯的延伸翻譯的延伸 翻譯終止翻譯終止 翻譯產(chǎn)物的加工修飾翻譯產(chǎn)物的加工修飾 95目錄目錄第四節(jié)第四節(jié)肽鏈生物合成后的加工和肽鏈生物合成后的加工和靶向輸送靶向輸送目錄目錄 新生多肽鏈不一定具備蛋白質(zhì)的

51、生物學(xué)活性，新生多肽鏈不一定具備蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性，必須經(jīng)過(guò)復(fù)雜的加工過(guò)程才能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑烊槐仨毥?jīng)過(guò)復(fù)雜的加工過(guò)程才能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑烊粯?gòu)象的功能蛋白質(zhì)，這一加工過(guò)程稱(chēng)為構(gòu)象的功能蛋白質(zhì)，這一加工過(guò)程稱(chēng)為翻譯后翻譯后加工加工(post-translational processing)。翻譯后加工分為：肽鏈的正確折疊翻譯后加工分為：肽鏈的正確折疊 切除加工切除加工 共價(jià)修飾共價(jià)修飾 亞基聚合亞基聚合 蛋白質(zhì)合成后的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)合成后的轉(zhuǎn)運(yùn)目錄目錄 蛋白質(zhì)合成后還需要被輸送到合適的亞細(xì)胞部蛋白質(zhì)合成后還需要被輸送到合適的亞細(xì)胞部位才能行使各自的生物學(xué)功能。其中，有的蛋位才能行使各自的生物學(xué)功能。其中，

52、有的蛋白質(zhì)駐留于細(xì)胞液，有的被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞器或鑲白質(zhì)駐留于細(xì)胞液，有的被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞器或鑲嵌入細(xì)胞膜，還有的被分泌到細(xì)胞外。嵌入細(xì)胞膜，還有的被分泌到細(xì)胞外。 蛋白質(zhì)合成后在細(xì)胞內(nèi)被定向輸送到其發(fā)揮作蛋白質(zhì)合成后在細(xì)胞內(nèi)被定向輸送到其發(fā)揮作用部位的過(guò)程稱(chēng)為用部位的過(guò)程稱(chēng)為蛋白質(zhì)的靶向輸送（蛋白質(zhì)的靶向輸送（protein targeting）或蛋白質(zhì)分選（）或蛋白質(zhì)分選（protein sorting）。）。目錄目錄一、肽鏈折疊為功能構(gòu)象需要分子伴侶一、肽鏈折疊為功能構(gòu)象需要分子伴侶 蛋白質(zhì)在合成時(shí)，還未折疊的肽段有許多疏水基團(tuán)暴露蛋白質(zhì)在合成時(shí)，還未折疊的肽段有許多疏水基團(tuán)暴露在外，具有分子內(nèi)或

53、分子間聚集的傾向，使蛋白質(zhì)不能在外，具有分子內(nèi)或分子間聚集的傾向，使蛋白質(zhì)不能形成正確空間構(gòu)象。形成正確空間構(gòu)象。 實(shí)際上，細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自發(fā)完成實(shí)際上，細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自發(fā)完成的，其折疊過(guò)程需要其他酶或蛋白質(zhì)的輔助，這些輔助的，其折疊過(guò)程需要其他酶或蛋白質(zhì)的輔助，這些輔助性蛋白質(zhì)可以指導(dǎo)新生肽鏈按特定方式正確折疊，它們性蛋白質(zhì)可以指導(dǎo)新生肽鏈按特定方式正確折疊，它們被稱(chēng)為被稱(chēng)為分子伴侶（分子伴侶（molecular chaperone）。其中大部分。其中大部分是熱休克蛋白是熱休克蛋白（heat shock protein, hsp）。）。目錄目錄 分子伴侶的

54、主要作用是：分子伴侶的主要作用是： 封閉待折疊肽鏈暴露的疏水區(qū)段；封閉待折疊肽鏈暴露的疏水區(qū)段； 創(chuàng)建一個(gè)隔離的環(huán)境，可以使肽鏈的折疊互不創(chuàng)建一個(gè)隔離的環(huán)境，可以使肽鏈的折疊互不干擾；干擾； 促進(jìn)肽鏈折疊和去聚集；促進(jìn)肽鏈折疊和去聚集； 遇到應(yīng)激刺激，使已折疊的蛋白質(zhì)去折疊。遇到應(yīng)激刺激，使已折疊的蛋白質(zhì)去折疊。 目錄目錄1. 熱激蛋白熱激蛋白(heat shock protein, HSP) 熱休克蛋白屬于應(yīng)激反應(yīng)性蛋白質(zhì)，高溫應(yīng)激熱休克蛋白屬于應(yīng)激反應(yīng)性蛋白質(zhì)，高溫應(yīng)激可誘導(dǎo)該蛋白質(zhì)合成。熱休克蛋白可促進(jìn)需要可誘導(dǎo)該蛋白質(zhì)合成。熱休克蛋白可促進(jìn)需要折疊的多肽折疊為有天然空間構(gòu)象的蛋白質(zhì)。折

55、疊的多肽折疊為有天然空間構(gòu)象的蛋白質(zhì)。 熱休克蛋白包括熱休克蛋白包括HSP70、HSP40和和GrpE三族。三族。目錄目錄 伴侶蛋白（伴侶蛋白（chaperonin）是分子伴侶的另一）是分子伴侶的另一家族，如大腸桿菌的家族，如大腸桿菌的Gro EL和和Gro ES（真（真核細(xì)胞中同源物為核細(xì)胞中同源物為HSP60和和HSP10）等家族。）等家族。 其主要作用是為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供其主要作用是為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境微環(huán)境。 2. 伴侶蛋白伴侶蛋白Gro EL和和Gro ES 目錄目錄當(dāng)待折疊肽鏈進(jìn)入當(dāng)待折疊肽鏈進(jìn)入Gro EL的桶狀空腔

56、后，的桶狀空腔后，Gro ES可作為可作為“蓋子蓋子”瞬時(shí)封閉瞬時(shí)封閉Gro EL空腔出口。封空腔出口。封閉后的桶狀空腔提供了能完成該肽鏈折疊的微環(huán)境。閉后的桶狀空腔提供了能完成該肽鏈折疊的微環(huán)境。nGro EL-Gro ES復(fù)合物，復(fù)合物，“桶桶-蓋蓋”結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)目錄目錄l 早老性癡呆癥（早老性癡呆癥（CJDCJD）：）：罕見(jiàn)的致死性疾罕見(jiàn)的致死性疾病，攻擊大腦造成行為失調(diào)和記憶衰退。病，攻擊大腦造成行為失調(diào)和記憶衰退。獲得性。獲得性。l 庫(kù)魯?。◣?kù)魯病（KuruKuru）：）：新幾內(nèi)亞土著人的一種新幾內(nèi)亞土著人的一種怪病。腦解剖發(fā)現(xiàn)，在腦的特定區(qū)域出現(xiàn)怪病。腦解剖發(fā)現(xiàn)，在腦的特定區(qū)域出現(xiàn)波狀

57、蜂窩化，使這些組織像海綿似的。波狀蜂窩化，使這些組織像海綿似的。l 瘋牛?。函偱２。?9961996年，英國(guó)。引起了一場(chǎng)空前年，英國(guó)。引起了一場(chǎng)空前的經(jīng)濟(jì)和政治動(dòng)蕩，也波及了整個(gè)歐洲。的經(jīng)濟(jì)和政治動(dòng)蕩，也波及了整個(gè)歐洲。蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊產(chǎn)生的致命后果蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊產(chǎn)生的致命后果104目錄目錄二、二、切除加工：切除加工：肽鏈的肽鍵水解生肽鏈的肽鍵水解生成活性蛋白質(zhì)或功能肽成活性蛋白質(zhì)或功能肽 典型的情況包括切除典型的情況包括切除N-N-端甲硫氨酸端甲硫氨酸、信號(hào)肽序列信號(hào)肽序列和和部分肽段部分肽段將無(wú)活性的前體轉(zhuǎn)變成活性形式。將無(wú)活性的前體轉(zhuǎn)變成活性形式。 原核生物原核生物 脫甲脫甲 ?；铬；?/p>

58、 Met-fMet-氨基肽酶氨基肽酶 真核細(xì)胞真核細(xì)胞目錄目錄胰蛋白酶原的激活過(guò)程胰蛋白酶原的激活過(guò)程 天天 天天天天天天天天 天天 天天 天天目錄目錄三、三、化學(xué)修飾：化學(xué)修飾：肽鏈中氨基酸殘基的肽鏈中氨基酸殘基的化學(xué)修飾增加蛋白質(zhì)功能多樣性化學(xué)修飾增加蛋白質(zhì)功能多樣性常見(jiàn)的化學(xué)修飾種類(lèi)常見(jiàn)的化學(xué)修飾種類(lèi) 發(fā)生修飾的主要氨基酸殘基發(fā)生修飾的主要氨基酸殘基磷酸化磷酸化絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸N-糖基化糖基化天冬酰胺天冬酰胺O-糖基化糖基化絲氨酸、蘇氨酸絲氨酸、蘇氨酸羥基化羥基化脯氨酸脯氨酸 賴(lài)氨酸賴(lài)氨酸甲基化甲基化賴(lài)氨酸、精氨酸、組氨酸、天冬酰賴(lài)氨酸、精氨酸、組氨酸、天冬酰

59、胺、天冬氨酸、谷氨酸胺、天冬氨酸、谷氨酸乙酰化乙?；?lài)氨酸、絲氨酸賴(lài)氨酸、絲氨酸泛素化、泛素化、sumolytion和和neddylation賴(lài)氨酸賴(lài)氨酸目錄目錄四、亞基聚合形成功能性蛋白質(zhì)復(fù)合物四、亞基聚合形成功能性蛋白質(zhì)復(fù)合物具有具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)需通過(guò)非共價(jià)鍵進(jìn)行需通過(guò)非共價(jià)鍵進(jìn)行亞亞基之間的聚合，形成多聚體。如血紅蛋白基之間的聚合，形成多聚體。如血紅蛋白4 4個(gè)亞基的個(gè)亞基的聚合聚合。目錄目錄五、蛋白質(zhì)合成后被靶向輸送至五、蛋白質(zhì)合成后被靶向輸送至細(xì)胞特定部位細(xì)胞特定部位 蛋白質(zhì)在核糖體上合成后，必須分選出來(lái)，蛋白質(zhì)在核糖體上合成后，必須分選出來(lái)，定向輸送到一個(gè)合適的

60、部位才能行使各自的生物定向輸送到一個(gè)合適的部位才能行使各自的生物學(xué)功能。學(xué)功能。 所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信分選信號(hào)號(hào)，主要是，主要是N末端末端特異氨基酸序列，可引導(dǎo)蛋特異氨基酸序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的適當(dāng)靶部位，這類(lèi)序列稱(chēng)為白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的適當(dāng)靶部位，這類(lèi)序列稱(chēng)為信號(hào)序列信號(hào)序列(signal sequence)。目錄目錄蛋白種類(lèi)蛋白種類(lèi)信號(hào)序列信號(hào)序列結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 分泌蛋白和質(zhì)膜蛋白分泌蛋白和質(zhì)膜蛋白信號(hào)肽信號(hào)肽1530個(gè)氨基酸，位于個(gè)氨基酸，位于N-端，端，中間為疏水性氨基酸中間為疏水性氨基酸 核蛋白核蛋白核定位信號(hào)核定位信號(hào)48個(gè)氨基酸