蛋白质生物合成(翻译).ppt

蛋白质的生物合成过程，就是将DNA传递给mRNA的遗传信息，再具体转译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程，这一过程被称为翻译(translation)。 Section 1 Protein Biosynthesis System 参与蛋白质生物合成的物质 20种氨基酸(AA)作为原料 酶及众多蛋白因子，如IF、EF、RF 供能物质（ATP、GTP）、无机离子 一、mRNA模板及遗传密码 mRNA是翻译的直接模板 标准的通用遗传密码表 遗传密码字典 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，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框(open reading frame, ORF)。 遗传密码具有以下特点： ① 连续性； ② 简并性； ③ 通用性； ④ 方向性； ⑤ 摆动性。 连续性(commaless)指编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。 2. 简并性(degeneracy) 3. 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、植物细胞的叶绿体等。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。 4. 方向性(direction)： 指阅读mRNA模板上的三联体密码时，只能沿5’→3’方向进行。 5. 摆动性(wobble) 密码子与反密码子的摆动配对 核蛋白体是多肽链合成的场所，是由多种rRNA与蛋白质组装形成的复合体。 原核生物中的核蛋白体大小为70S，可分为30S小亚基和50S大亚基。小亚基由16SrRNA和21种蛋白质构成，大亚基由5SrRNA，23SRNA和34种蛋白质构成。 真核生物中的核蛋白体大小为80S，也分为40S小亚基和60S大亚基。小亚基由18SrRNA和30多种蛋白质构成，大亚基则由5S rRNA，28S rRNA和约50种蛋白质构成，在哺乳动物中还含有5.8 S rRNA。 核蛋白体的组成 大肠杆菌核蛋白体的空间结构为一椭圆球体，其30S亚基呈哑铃状，50S亚基带有三角，中间凹陷形成空穴，将30S小亚基抱住，两亚基的结合面为蛋白质生物合成的场所。 1．与模板mRNA和起始tRNA结合位点：主要与小亚基有关。 2．三个不同的tRNA结合位点： ⑴A位：又称受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合；由大、小亚基成分构成。 ⑵P位：又称给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合；由大、小亚基成分构成。 ⑶E位：又称排出位，空载tRNA脱离核蛋白体前的结合位点；主要由大亚基成分构成。 3. 转肽酶活性：将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基酰tRNA，形成肽键；由大亚基成分构成。 4. GTPase活性：水解GTP，获得能量；分别由大、小亚基成分构成。 5. 起动因子、延长因子及释放因子的结合位点：分别由大、小亚基成分构成。 在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。 由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多聚核蛋白体（polysome）。 多聚核蛋白体示意图 tRNA的三级结构示意图 氨基酸的活化与携带反应由氨基酰tRNA合成酶催化。 特定的tRNA与相应的氨基酸结合，生成氨基酰tRNA，从而由tRNA携带活化的氨基酸参与蛋白质的生物合成。 tRNA与酶结合的模型 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(proof-reading activity) 。 氨基酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet 能够识别mRNA中5′端起始密码AUG的tRNA是一种特殊的tRNA，称为起始tRNA。 在原核生物中，起始tRNA是一种携带甲酰蛋氨酸的tRNA，即fMet-tRNAifmet；而在真核生物中，起始tRNA是一种携带蛋氨酸的tRNA，即Met-tRNAimet。 在原核生物和真核生物中，均存在另一种携带蛋氨酸的tRNA，识别非起动部位的蛋氨酸密码AUG。 与多肽链合成起始有关的蛋白因子称为起始因子（initiation factor，IF）。 原核生物中存在3种起始因子，分别称为IF1-3。在真核生物中存在9种起始因子（eIF）。 IF的作用主要是促进核蛋白体小亚基与起始tRNA及模板mRNA结合。 原核和真核生物中各种起始因子的生物功能 与多肽链合成的延伸过程有关的蛋白因子称为延长因子（elongation factor，EF）。 原核生物中存在3种延长