(医学)蛋白质生物合成-翻译及翻译后过程
蛋白质的合成与翻译
起始tRNA 延长tRNA
起始密码只能辨认甲硫氨（Met)
Met-tRNAimet
延长识别Met时为Met-
tRNAemet
14
三、 肽链合成的“装配机”---核糖体
核糖体结构 由大小二亚基组成
给位（P位，肽位）： 起始时， tRNAimet结合于核糖体的肽位 延长成肽后，肽链转到此位。
27
SD序列
起始密码
28
70s起始复合物形成
1.IF3脱落
70s起始复合物组成
1.大小亚基
2.50S大亚基结合
2.mRNA
3.GTP GDP+Pi 4.IF2、IF1脱落
3. fmet-tRNAimet （结合于核糖体的
给位<肽位>）
29
30S 50S
三.肽链的延长（进位、成肽、移位）
线粒体
成系统
44
第三节 翻译后加工
一级结构的修饰: N-端Met(fMet)去
除 二硫键的形成 个别氨基酸的修饰
羟化作用:羟脯氨酸 羟赖氨酸
酶活性中心的磷酸化
分泌性蛋白
蛋白质前体中不必要
肽段的切除
一条合成后的多肽链经加工产
多蛋白的加工
生多种不同活性的蛋白质/多肽
17
四、可溶性蛋白质因子
起始因子 延长因子 释放因子
initiation factors IF eukaryote initiation factors eIF elongation factors EF eukaryote elongation factors eEF release factors RF
蛋白质合成和翻译过程
蛋白质合成和翻译过程蛋白质合成和翻译是细胞中一系列重要的生物化学过程，它们对于维持生命活动和遗传信息的传递起着至关重要的作用。
本文将介绍蛋白质的合成和翻译过程，并探讨其中的关键步骤和调控机制。
一、蛋白质合成的概述蛋白质合成是指通过翻译过程将基因中的密码子信息转化为氨基酸序列的过程。
这一过程发生在细胞的核糖体中，需要参与的重要组分包括核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体蛋白（r-protein）。
蛋白质的合成过程主要包括以下几个步骤：转录前改造、基因表达和剪接、mRNA的运输和翻译。
二、蛋白质合成的关键步骤1. 转录前改造：在真核生物中，基因中的DNA序列首先被转录为一段称为前体mRNA（pre-mRNA）的分子。
pre-mRNA在细胞核中经历剪接、加工修饰等一系列修饰过程，形成成熟mRNA，然后被送到细胞质中进行蛋白质的合成。
2. 基因表达和剪接：基因中的DNA序列会被RNA聚合酶复制为pre-mRNA分子，pre-mRNA中的外显子和内含子序列通过剪接机制的作用而被正确拼接，生成成熟mRNA。
剪接是蛋白质合成的一个重要调控途径，可以产生多个不同的成熟mRNA，从而扩大蛋白质的功能多样性。
3. mRNA的运输和翻译：成熟的mRNA被转运至细胞质，与核糖体结合，开始翻译过程。
核糖体是含有rRNA和r-protein的颗粒状结构，其功能是识别mRNA上的密码子并配对tRNA上的氨基酸。
4. 翻译过程：翻译过程包括起始、延伸和终止三个主要阶段。
起始阶段是核糖体识别mRNA上的起始密码子AUG，并结合甲硫氨酸（methionine）氨基酸。
延伸阶段是核糖体识别并匹配mRNA上的密码子，通过tRNA上的氨基酸与新到的氨基酰-tRNA结合，形成肽键，扩大多肽链。
终止阶段是核糖体识别到终止密码子，结束翻译，完成多肽链的合成。
三、蛋白质合成的调控机制蛋白质合成过程中存在着复杂的调控机制，包括转录调控、翻译调控和蛋白质降解等。
生物的蛋白质合成与翻译
生物的蛋白质合成与翻译蛋白质是生物体内最重要的有机物之一，在细胞的生命活动中发挥着重要的作用。
蛋白质的合成过程包括两个主要的步骤：转录和翻译。
本文将详细介绍生物的蛋白质合成与翻译的过程，以及相关的调控机制。
一、蛋白质合成的转录蛋白质合成的第一步是转录，即将DNA上的遗传信息转录成RNA分子。
转录是在细胞核内进行的，通过RNA聚合酶与DNA模板链结合，合成mRNA（信使RNA）。
转录过程分为启动、延伸和终止三个阶段。
1. 启动转录的启动是由转录因子与启动子序列的结合引发的。
转录因子与DNA结合后，使RNA聚合酶定位于启动子上，准备进行下一步的延伸。
2. 延伸转录的延伸阶段是RNA聚合酶在DNA模板链上进行链合反应的过程。
RNA聚合酶依据DNA模板链的碱基序列合成互补的mRNA链，其中腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（U）相互配对，鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）相互配对。
3. 终止转录的终止是在到达终止序列时，mRNA链与DNA模板链解离，同时RNA聚合酶释放出来，完成对该段DNA的转录。
二、蛋白质合成的翻译翻译是指将mRNA上的遗传信息转化为蛋白质的过程，主要发生在细胞的核糖体中。
翻译过程涉及到mRNA、tRNA、核糖体等多个因素的参与。
1. 起始子翻译的起始子是由mRNA上的AUG密码子（编码蛋氨酸）和特定的起始tRNA（Met-tRNA）一起组成的。
起始tRNA含有特定的氨基酸蛋氨酸（Met）。
2. 终止子翻译的终止子是由mRNA上的终止密码子（UAA、UAG、UGA）组成。
不同的终止密码子会引发终止蛋白合成的信号。
3. tRNA的识别与配对tRNA通过其上的抗密码子与mRNA上的密码子进行识别与配对，从而将适当的氨基酸带入核糖体上。
4. 多肽链的延伸核糖体上的rRNA会将适当的tRNA带入核糖体的A位（接纳位），tRNA与mRNA上的密码子进行互补配对。
核糖体上的rRNA还具有脱氨酶活性，使tRNA上的氨基酸与并入的氨基酸发生肽键连接。
第十三章+蛋白质生物合成+翻译
膜
外
分泌蛋白
信号肽酶
4
3
DP2
膜内
N
N 1
SRP
胞浆
信号肽
转运系统
正常：CTT→GAA
Glu
镰刀型贫血：CAT→GUA
Val
复制 、转录、翻译的区别
•
复制
转录
翻译
• 模板 DNA（双链） DNA（模板链） mRNA
•酶
DDDP
DDRP 氨基酰-tRNA合
•
成酶、转肽酶
• 底物 dNTP
NTP
AA
• 产物 子代DNA
RNA
肽链
• 引物 有
无
无
• 特点 半保留复制
不对称转录 核蛋白体循环
•
体外 (影响合成任何因素)
• 一、阻断剂
• 作用：抗菌、治疗肿瘤。
• 种类：
•
抗生素
核蛋白体
•
抗代谢药
竞争性抑制
•
信息传递各环节
•
毒素
信息传递各环节
•
生物活性物
信息传递各环节
二、分子病
定义：由于基因缺陷，使RNA与蛋白
质的合成异常，导致机体某
些结构与功能变异引起的疾病。
e.g ：
DNA mRNA Hb链（第6位AA）
•
半不连续复制
模板方向 3 ’ 5 ’ 3’ 5’
5’
3’
产物方向 5’ 3’ 5’ 3’
N
C
• 某些抗生素对蛋白质合成的影响
• 干扰物
作用原理
作用点
• 四环素族 阻碍氨基酰-tRNA
小亚基
•
与小亚基结合；易 （30S、40S ）
蛋白质合成过程四个步骤
蛋白质合成是生物体内一项非常重要的生物化学过程，也被称为蛋白质生物合成。
该过程包括转录和翻译两个主要阶段，涉及到DNA、RNA和蛋白质等多种生物分子的参与。
下面我将详细介绍蛋白质合成的四个步骤，以便更好地理解这一复杂而精密的生物学过程。
步骤一：转录（Transcription）转录是蛋白质合成的第一步，它发生在细胞核内。
在这一过程中，DNA的信息将被复制到一种名为mRNA（信使RNA）的分子上。
具体来说，转录的步骤包括：1. 启动子结合：转录过程开始于启动子，启动子是DNA上的一个特定区域，其特殊序列能够与RNA聚合酶结合，从而启动转录。
2. RNA聚合酶合成mRNA：一旦启动子与RNA聚合酶结合，RNA 聚合酶将会沿着DNA模板链合成mRNA，这一过程包括RNA的合成和剪切修饰等步骤。
3. 终止：当RNA聚合酶到达终止子时，转录过程将结束，mRNA 分子从DNA模板上分离出来。
步骤二：前期mRNA处理（Pre-mRNA Processing）在转录完成后，产生的mRNA并不是立即可以被翻译成蛋白质的成熟mRNA，还需要经过一系列的前期处理。
这些处理包括：1. 剪接（Splicing）：mRNA中会存在一些被称为内含子的非编码序列，而真正编码蛋白质的序列被称为外显子。
剪接过程将内含子从mRNA中切除，将外显子连接起来，形成成熟的mRNA。
2. 5'端盖（5' Cap）的添加：在mRNA的5'端，会添加一种名为7-甲基鸟苷酸（m7G）的化合物，用于保护mRNA不受降解，同时有助于mRNA与核糖体的结合。
3. 3'端聚腺苷酸（Polyadenylation）的添加：在mRNA的3'端，会添加一系列腺苷酸，形成所谓的聚腺苷酸尾巴，同样用于保护mRNA不受降解。
步骤三：翻译（Translation）翻译是蛋白质合成的第二个主要步骤，它发生在细胞质中的核糖体内。
在翻译过程中，mRNA上携带的遗传密码将被翻译成氨基酸序列，从而合成特定的蛋白质。
蛋白质的生物合成(翻译)
(1)热休克蛋白(HSP): HSP70、HSP40和GreE族
(2)伴侣素(chaperonins): GroEL和GroES家族
2. 蛋白二硫键异构酶 (PDI)
3. 肽-脯氨酰顺反异构酶 (PPI)
(二) 抗生素对蛋白质合成的影响
1.抗生素类是微生 物产生的能够杀灭 或抑制细菌的一类 药物。
抑制蛋白质生物合成的原理
抗生素 四环素族（金霉素 新霉素、土霉素） 链霉素、卡那霉素、 新霉素 氯霉素、林可霉素 红霉素 梭链孢酸 放线菌酮 嘌呤霉素 作用点 原核核蛋白 体小亚基 原核核蛋白 体小亚基 原核核蛋白 体大亚基 原核核蛋白 体大亚基 原核核蛋白 体大亚基 真核核蛋白 体大亚基 真核、原核 核蛋白体 作用原理 应用 抑制氨基酰-tRNA与小亚基 抗菌药 结合 改变构象引起读码错误、抑 抗菌药 制起始 抑制转肽酶、阻断延长 抗菌药 抑制转肽酶、妨碍转位 与EFG-GTP结合，抑制肽 链延长 抑制转肽酶、阻断延长 氨基酰-tRNA类似物，进位 后引起未成熟肽链脱落 抗菌药 抗菌药 医学研究 抗肿瘤药
5'
UAG
3'
二、真核生物翻译过程
(一)起始
1. 核糖体大小亚基分离； 2. 起始氨基酰-tRNA结合； 3. mRNA在核糖体小亚基就位； 4. 核糖体大亚基结合。
原核先 就位，后 结合；真核 先结合， 后就位
(二) 延长
与原核生物相比，真核生物肽链延长过程有 不同的反应体系和延长因子。真核细胞核糖体没 有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。
2
4 2 3
Thr
分析蛋白质的合成和翻译过程
分析蛋白质的合成和翻译过程蛋白质是生命体中最为重要的分子之一，它们在细胞中扮演着诸多重要的角色，如催化化学反应、传递信号、提供结构支持等。
蛋白质的合成和翻译过程是一个复杂而精密的过程，涉及到多个分子和细胞器的协同作用。
蛋白质的合成和翻译过程始于DNA的转录。
DNA是细胞内的遗传物质，它携带着生物体的遗传信息。
当细胞需要合成特定的蛋白质时，DNA的一段特定区域会被转录成RNA，这个过程称为转录。
转录是由酶类分子RNA聚合酶完成的，它能够识别DNA上的特定序列，并将其转录成RNA分子。
转录过程中，DNA的双链解开，RNA聚合酶在模板链上合成RNA，形成了一个称为mRNA的分子。
mRNA是蛋白质合成的模板，它携带着DNA上的遗传信息，将其带到细胞质中的核糖体。
核糖体是细胞内的蛋白质合成工厂，它由多个蛋白质和rRNA（核糖体RNA）组成。
在核糖体中，mRNA的信息被翻译成蛋白质。
这个过程称为翻译。
翻译的过程中，mRNA上的信息被转化为一个个氨基酸的序列，这些氨基酸按照特定的顺序组合成蛋白质的链。
翻译是由tRNA（转运RNA）和rRNA协同完成的。
tRNA是一种小分子RNA，它能够识别mRNA上的特定密码子，并携带相应的氨基酸到核糖体上。
rRNA则起到了结构支持和催化反应的作用。
翻译的过程可以分为三个主要的步骤：起始、延伸和终止。
起始步骤是由一个特殊的tRNA和mRNA上的起始密码子完成的。
这个起始tRNA携带着甲硫氨酸（methionine）氨基酸，它与起始密码子配对，将第一个氨基酸带到核糖体上。
延伸步骤是指其他氨基酸的逐个加入，直到遇到终止密码子为止。
终止步骤是由特殊的tRNA和终止密码子完成的，它使蛋白质链停止生长，并释放出来。
蛋白质的合成和翻译过程是高度精细调控的。
细胞内有多个调控机制来确保蛋白质的合成在正确的时间和地点进行。
例如，转录因子能够识别特定的DNA序列，并调控RNA聚合酶的活性。
这样一来，只有在需要合成特定蛋白质的时候，转录因子才能与DNA结合，启动转录过程。
蛋白质合成和翻译过程
蛋白质合成和翻译过程蛋白质合成和翻译是生物体内基本的生化过程之一。
它们是细胞通过转录和翻译DNA的遗传信息，合成蛋白质的过程。
蛋白质作为细胞的结构组分和功能分子，对维持生物体的正常生理功能起着关键的作用。
本文将详细介绍蛋白质合成和翻译的过程及相关机制。
一、蛋白质合成过程蛋白质合成是指通过将氨基酸链合成成特定的肽链，最终形成功能完整的蛋白质的过程。
它包括转录和翻译两个主要的步骤。
1. 转录转录是指从DNA模板上合成RNA的过程。
转录的主要特点是DNA的一个酸性链作为模板，通过RNA聚合酶的催化作用，将其转录成相应的RNA分子。
这一过程发生在细胞核中。
在转录过程中，RNA聚合酶根据DNA模板的碱基序列合成RNA 链，其中腺嘌呤（A）对应DNA的胸腺嘧啶（T），胸腺嘧啶（T）对应DNA的腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G）对应DNA的钴嘌呤（C），钴嘌呤（C）对应DNA的鸟嘌呤（G）。
转录过程通过三个主要的步骤：启动、延伸和终止来完成。
2. 翻译翻译是指将RNA的信息转化为氨基酸序列的过程。
它发生在细胞质内的核糖体中。
在翻译过程中，RNA通过核糖体将其信息转化为氨基酸序列，形成肽链，进而形成蛋白质。
翻译是以密码子为基本单位进行的，每个密码子由三个核苷酸组成。
在翻译的开始，核糖体会与mRNA上的起始密码子结合，将与之匹配的启动tRNA携带的氨基酸搬移到核糖体上，从而形成蛋白质的第一个氨基酸。
接下来，核糖体将移动到下一个密码子，再次与匹配的tRNA配对，并再次将其携带的氨基酸搬移到核糖体上。
这一过程不断重复，直到遇到终止密码子，翻译过程结束，蛋白质合成完成。
二、蛋白质合成机制蛋白质合成是一个复杂的过程，涉及到许多分子和细胞器的参与。
下面将介绍蛋白质合成过程中的几个关键环节。
1. 激活氨基酸在蛋白质合成的开始阶段，氨基酸需要被激活，即与特定的载体分子tRNA结合，形成活化的tRNA。
这一过程由氨基酸激活酶完成。
激活的tRNA负载着特定的氨基酸，随后与核糖体结合，参与翻译过程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
起始密码： AUG 终止密码： UAA、UAG、UGA
遗传密码的性质
1. 简并性：指一个氨基酸具有2个或2个以上的密码子 2. 摆动性：密码子与反密码子配对，有时会出现不遵从
②mRNA在小亚基定位结合—通过5’端S-D序列(AGGA) 配对结合到核蛋白体小亚基上的16S-rRNA近3’-末端处 (UCCU)
③起始氨基酰-tRNA的结合—fMet-tRNAifMet和IF-2及 GTP形成复合物
④核蛋白体大亚基结合—70S起始复合物形成
起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfmet)结合 到小亚基上
ATP
mRNA
③
elF4E, elF4G, elF4A,
elF4B,PAB
ADP+Pi
60S
①
eIF-2B、eIF-3、 eIF-6
40S
60S
Met
elF-5
④
各种elF释放 GDP+Pi
真核生物翻译起始复
Met
合物形成过程
二、肽链合成延长
根据mRNA密码序列的指导，顺序 添加的氨基酸从N端向C端延伸肽链，
蛋白质的生物合成的过程
1. 氨基酸的活化 2. 多肽链合成的起始 3. 肽链的延长 4. 肽链的终止和释放 5. 蛋白质合成后的加工修饰
一、肽链合成起始(initiation)
甲硫氨酰tRNA与mRNA结合到核蛋白体上， 生成翻译起始复合物
（一）原核生物翻译起始
①核蛋白体大小亚基分离—起始因子 IF3 、IF1介导，利 于小亚基与mRNA，fMet-tRNAfMet结合
二、生物合成的场所 — 核蛋白体 (Ribosomes)
核蛋白体蛋白及rRNA的组成特点
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
S 70S 30S
50S
80S 40S
60S
rRNA
16S-rRNA
5S-rRNA 23S-rRNA
18SrRNA
28S-rRNA 5S-rRNA 5.8S-rRNA
A
C
C
氨基酸臂
反密码环
氨基酸的活化
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
氨基酸 ＋ATP-E → 氨基酰-AMP-E ＋ PPi 氨基酰-AMP-E ＋ tRNA→ 氨基酰-tRNA＋ AMP ＋ E
蛋白质生物合成
— 翻译及翻译后过程
翻译（Translation ）
将存在于mRNA上代表一个多肽的核苷酸残基序列转换 为多肽链氨基酸残基序列的过程
n 氨基酸
mRNA、tRNA、rRNA
蛋白质
酶、蛋白质因子、ATP、GTP
参与蛋白质生物合成的物质
1. 三种RNA—mRNA、rRNA、tRNA 2. 20种氨基酸（AA）作为原料 3. 酶及众多蛋白因子，如IF、eIF 4. ATP、GTP、无机离子
蛋白质
rpS 21种 rpL 34种
rpS 33种 rpL 49种
小亚基与mRNA的结合
大亚基
P位
A位
P位(peptidyl site) ：结合肽酰tRNA的部位 A位(aminoacyl site) ：结合氨基酰tRNA的部位 E位(exit site) ：排出位
三、氨基酸的活化与转运—tRNA
原核延长因子
生物功能
对应真核延长 因子
EF-Tu EF-Ts EFG
促进氨基酰-tRNA进入A位，结合 分解GTP
调节亚基
有转位酶活性，促进mRNA-肽酰tRNA由A位前移到P位，促进卸载 tRNA释放
EF-1-α EF-1-βγ
直到合成终止的过程
肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行， 又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，每 次循环增加一个氨基酸
进位(entrance)/注册（registration） 成肽(peptide bond formation) 转位(translocation)
Hale Waihona Puke 延伸过程所需蛋白因子——延长因子 (elongation factor, EF)
一、生物合成的模板—mRNA
5′
CAACUGCAGACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAGUAU
3′
-Gln-Leu-Gln-Thr-Tyr-Met-Ile-Gln-Phe-Asp-Gln-Tyr-
遗传密码(genetic code)——能编码蛋白质氨基酸序列的 基因中的核苷酸体系
密码子
核蛋白体大亚基结合
起始因子IF和eIF
原核：起始因子—— 三种； IF-l、2和3 真核：起始因子—— 十种； eIF 翻译起始： 1）IF-3 —结合核蛋白体30S亚基，使大、小亚基拆离 2）IF-1协助IF-3结合和亚基拆离 3）单独的30S亚基易于与mRNA及起始tRNA结合 4）IF-2促进fMet-tRNA结合mRNA及核蛋白体
碱基配对规律的情况，称为遗传密码的摆动现象 3. 通用性：除个别细胞器的特殊密码子外，蛋白质生物
合成的整套密码，从简单生物到人类都通用 4. 连续性：mRNA的读码方向从5‘→3’，两个密码子之
间无任何核苷酸隔开 5. 偏爱性：密码子使用频率的差异
阅读框架(reading frames)
开放阅读框(open reading frame, ORF): 从起始密码AUG 到终止密码处的正确可阅读序列
（二）真核生物翻译起始复合物形成
1. 起始因子eIF3结合到核糖体（80S） 的小亚基（40S）上，使大亚基 （60S）与小亚基解离
2. 甲硫酰tRNA（ Met-tRNAimet ）结 合
3. mRNA结合（需帽结合蛋白CBP）
40S
elF-3
② met
Met Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP
原核生物mRNA的特点
S-D序列：原核生物mRNA起始密码AUG上游8~13核苷酸 处，存在一段5′-UAAGGAGG-3′的保守序列，称为S-D 序列。是mRNA与核蛋白体识别、结合的位点
真核生物mRNA的特点
真核生物没有S-D序列， 靠帽子结构识别核糖体 真核生物的起始密码位 于Kozak序列 （CCACCAUGG）中， 增加翻译起始的效率