生化课件17翻译

三种RNA –mRNA（模板） –rRNA（与蛋白构成的核糖体是蛋白合成场所） –tRNA（氨基酸运载体，破译密码子）
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
核糖体的结构
多聚核糖体 (polysome)
——使蛋白质合成高速 、高效进行
DNA
整个翻译过程可分为 ： 翻译的起始(initiation) 翻译的延长(elongation) 翻译的终止(termination )
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 (translational
initiation complex)
起始复合物形成
5 3
RNA
RNA聚合酶
原核生物转录过程中的羽毛状现象 核糖体
第四节 肽链生物合成后加工和靶向输送
Posttranslational Modification and Targeting Transfer of Protein
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
进 位
ribosomal cycle
转 位
成肽
核糖体循环 (ribosomal cycle)
蛋白质生物合成的延长阶段，由进位、成肽、 转位三步反应循环构成，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
关于翻译延长因子的说法正确的是 (
)
A．协助注册和成肽
e
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
延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation factor, EF) 原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts) EF-G 真核生物：eEF-1 、eEF-2
（一）进位
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
1. 核糖体大小亚基分离
IF-1 IF-3
2. mRNA在小亚基定位结合
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
Shine-Dalgarno序列（简称SD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16S RNA通过碱基配对而结合，又称核糖体结 合位点
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
干扰素的作用机理
1. 干扰素诱导eIF2磷酸化而失活
又称注册(registration)
指根据mRNA下 一组遗传密码的指导 ，使相应氨基酰tRNA进入核糖体A位
延长因子EF-T催化进位 （原核生物）
（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
目录
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．20
B．60
C．63
D．66
一个mRNA的部分顺序及与序列对应的密码编号如下：
AUG…CAG CUC UAA CGG UAG AAU AGC…
1 … 140 141 142 143 144 145 146… 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．140 B．141 C．142 D．143 E．146
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？
目录
•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、tRNA是氨基酸的运载工具 是两种编码语言的转换分子
氨基酸臂
二级结构
反密码环
三级结构
第二节 氨基酸与tRNA的连接
（一）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酰-tRNA合成酶
遗 传 密 码 表
•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．TGC B．CGU C．UGC D．CGT
2. 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
一个氨基酸参入多肽链，需要 （ ） A、两个ATP分子 B、一个ATP分子，两个GTP分子 C、一个ATP分子，一个GTP分子 D、两个ATP分子，一个GTP分子 E、两个GTP分子
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
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
第五节 蛋白质生物合成的干扰和抑制
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
放线菌酮
氯霉素 嘌呤霉素
四
环
素
链霉素和卡那霉素
族
常用抗生素对翻译过程的作用位点P353
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
终止相关的蛋白因子称为释放因子 (release factor, RF)
原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF
释放因酶改变为酯酶活性，使肽链从tRNA
上水解释放
原 核 肽 链 合 成 终 止 过 程
小结：参与蛋白质生物合成体系的物质包括
密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基
I
U G AC
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A A, G U, C U G
UU
5. 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
密码子
开放阅读框中从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 (triplet coden)
起始密码 (initiation coden): AUG 终止密码 (termination coden):
UAA，UAG，UGA
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
一、mRNA是蛋白质生物合成的直接模板
mRNA的基本结构
Start of genetic message Cap
5
5’-端非翻译区 开放阅读框架
End
Tail
3
3’-端非翻译区
从mRNA 5 -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(open reading frame, ORF)
B．EFT就是转肽酶
C．EFG有两个亚基
D．延长因子是蛋白质，其作用过程不需能量
E．协助注册过程需要形成氨基酰- tRNA-延长因子-GTP复合物
翻译延长过程的描述哪一项是正确的? A．每延长一个氨基酸都要按照注册-转位-成肽的次序 B．氨基酰-tRNA进入受位 C．转位是肽链同mRNA从P位转到A位 D．成肽是在延长因子催化下进行的 E．肽链从C端向N端延长
编码密码子：61
3. 简并性(degeneracy) 编码氨基酸：20
目录
4. 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
氨基酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet
氨基酰tRNA合成酶
tRNA
AMP 氨基酰-tRNA合成酶
（二）起始氨基酰-tRNA 真核生物： Met-tRNAiMet 原核生物： fMet-tRNAfMet
三、核糖体是蛋白质生物合成的场所
核 糖 体 的 组 成
核糖体的功能部位:
P位：肽酰位 (peptidyl site) A位：氨基酰位 (aminoacyl site)
E位：排出位 (exit site)
第三节
蛋白质生物合成过程
The Process of Protein Biosynthesis
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