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蛋白质的生物合成（翻译）Protein Biosynthesis，Translation 蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由 4 种核苷酸的序列编码的遗传信息，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 。 蛋白质合成体系Protein Biosynthesis System 参与蛋白质生物合成的物质包括 20种氨基酸(AA)作为原料(底物) 酶及众多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、无机离子 一、翻译模板mRNA及遗传密码 mRNA是遗传信息的携带者 遗传密码表 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，称为开放阅读框架(open reading frame, ORF)。 1. 方向性 (direction) 永远5′→3′ 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。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。 4. 摆动性(wobble) 密码子、反密码子配对的摆动现象 二、核蛋白体是多肽链合成的装置 三、tRNA与氨基酸的活化 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(proofreading activity) 。 氨基酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet 真核生物： Met-tRNAiMet 原核生物： fMet-tRNAifMet 蛋白质生物合成过程 The Process of Protein Biosynthesis 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分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物 (translational initiation complex)。 （一）原核生物翻译起始复合物形成 核蛋白体大小亚基分离；（IF-1,IF-3结合） mRNA在小亚基定位结合； 起始氨基酰-tRNA的结合； 核蛋白体大亚基结合。（IF-1, IF-2，IF-3分离） 二、肽链合成延长 根据mRNA上密码子的排列顺序，依次添加氨基酸，从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。 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：EF-1 、EF-2 （二）成肽 （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，促进核蛋白体向mRNA的3侧移动 。 多聚核蛋白体(polysome) IF-3 IF-1 1. 核蛋白体大小亚基分离 A U G 5 3 IF-3 IF-1 2. mRNA在小亚基定位结合 S-D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，又称核蛋白体结合位点 IF-3 IF-1 IF-2 -GTP 3. 起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚基 A U G 5 3 IF-3 IF-1 IF-2 -GTP GDP Pi 4. 核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成 A U G 5 3 IF-3 IF-1 A U G 5 3 IF-2 GTP GDP Pi 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，包括以下三步： 进位(entrance) 成肽(peptide bond formation) 转位(translocation) EF-2 有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载了氨基酸的tRNA释放 EF-G EF-1-βγ 调节亚基 EF-Ts EF-1-α 促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTP EF-Tu 对应真核延长因子 生物功能 原核延长因子 肽链合成的延长因子 又称注册(registration) （一）进位 指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。 延长因子EF-T催化进位（原核生物） Tu Tu Ts GTP A U G 5 3 Ts GTP Tu GDP 是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽