第5章 翻译.ppt

蛋白质生物合成的概念 是细胞内以mRNA为模板，按照mRNA分子中由核苷酸组成的密码信息合成蛋白质的过程，亦称翻译 。 本质:是将mRNA分子中 4 种核苷酸序列编码的遗传信息(核酸语言),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 (蛋白质语言)。 (一)mRNA结构 不同生物mRNA序列，都具有5?-端非翻译区、开放阅读框架区和3?-端非翻译区。 真核生物mRNA的5?-端有帽子结构， 3?-端有多聚腺苷酸(polyA)尾。 顺反子(cistron)：遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。 多顺反子(polycistron)：在原核细胞中，数个结构基因常串联排列而构成一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，称为多顺反子。 真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(single cistron) 。 (二)遗传密码 遗传密码(genetic coden)：在mRNA开放阅读框架区5?-端至3?-端，以每3个相邻的核苷酸为一组，代表一种氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，这种三联体形式的核苷酸序列，称为遗传密码(也称密码子)。 开放阅读框架(open reading frame,ORF)：从mRNA 5′-端的起始密码子AUG到3?-端终止密码子之间的核苷酸序列，称为ORF。 1986年报道UGA代表selenocysteine(硒代半胱氨酸)。 2002年报道在Archaea(产甲烷菌的甲胺甲基转移酶中发现 )和真菌中发现UAG可能是编码第22种氨基酸pyrrolysine(吡咯赖氨酸)的密码子。 遗传密码的特点 1.方向性(direction) 翻译时的阅读方向只能是5?→3?，即读码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5?→3?的方向逐一阅读，直至终止密码子。 3.简并性(degenerate) 一种氨基酸可具有两个或两个以的密码子为其编码，这一特性称为遗传密码的简并性。 遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸有1个密码子外,其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。 蛋白质生物合成整套密码，从原核生物到人类都通用。 已发现少数例外，如线粒体、叶绿体以AUG、AUU、AUA为起始密码子，而AUA兼有Met密码子功能。终止密码子是AGA、AGG，Trp密码子是UGA等。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。 三、tRNA是氨基酸的运载工具 四、参与蛋白质生物合成的物质 原料：20种氨基酸(AA) 氨基酰-tRNA合成酶：存在于胞液中，催化氨基酸的活化。 转肽酶：核糖体大亚基的组成成分，催化核糖体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键，它受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离。 转位酶：其活性存在于延长因子G中，催化核糖体向mRNA 3?-端移动一个密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。 氨基酰-tRNA合成酶对氨基酸和tRNA都有高度特异性 氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性，即将任何错误的氨基酰-AMP-E或氨基酰-tRNA的酯键水解,再换上与密码子相对应的氨基酸。 氨基酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet 原核生物： fMet-tRNAifMet 真核生物： Met-tRNAiMet 　 蛋白质合成中 mRNA模板的方向：5′→ 3′ 　蛋白质的合成方向：N端→C端 　蛋白质合成过程：起始、延长、终止 （一）肽链合成的起始 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)的过程。 参与起始物质：30S小亚基、50S大亚基、mRNA、fMet-tRNAfMet、起始因子、GTP和Mg2+。 原核生物翻译起始复合物形成 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。 （二）肽链合成的延长 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循环进行的，故称核糖体循环(ribosomal cycle)。 　 　 3、转位 在转位酶（translocase ）的催化下，核糖体向mRNA的3?-端移动一个密码子的距离，使mRNA序列上的下一个密码子进入核糖体的A位，而占据A位的肽酰-tRNA移入P位的过程。 　 　 　 　　　原核生物蛋白质合成的能量计算 氨基酸活化：2个~P ATP 起始： 1个 GTP 延长： 2个 GTP 终止： 1个 GTP 结论