生物化学 课件 第十一章第三节 蛋白质的生物合成.pptx

第十一章基因信息的传递与表达

第三节蛋白质的生物合成(翻译)

翻译（Translation）：mRNA以分子中4种核苷酸编码的遗传信息指导蛋白质多肽链合成的过程。基因表达（Geneexpression）：基因通过转录、翻译等过程合成具有生物功能活性的蛋白质的过程。

一、蛋白质生物合成体系原料：20种编码氨基酸RNAmRNAtRNArRNA有关的酶和某些蛋白质因子无机离子及能源物质ATP、GTP

（一）原料20种编码氨基酸

(二）三种RNA1.mRNA作用：mRNA是蛋白质生物合成的直接模板。密码子：mRNA分子上从5′至3′的方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个特定的氨基酸(或蛋白质合成的起始、终止信号)，称为三联体密码，即遗传密码，也称密码子（codon）。

起始密码：AUG不仅代表甲硫氨酸（蛋氨酸），同时还代表蛋白质生物合成的起始终止密码：UAA、UAG、UGA三种密码是蛋白质生物合成的三个终止信号。

遗传密码表密码子的第一个字母密码子的第二个字母

遗传密码的特点：（1）方向性（2）连续性（3）简并性（4）通用性（5）摆动性

（1）方向性密码子及组成密码子的各核苷酸在mRNA序列中的排列具有方向性，翻译时的阅读方向只能是5ˊ→3ˊ。这种方向性决定了蛋白质的生物合成时多肽链从N端到C端的氨基酸顺序。

（2）连续性mRNA序列上的各个密码子及密码子的各核苷酸是连续排列的，密码子及密码子的各个核苷酸之间没有间隔，每个核苷酸只读一次，不重叠阅读，直至遇到终止密码为止。

（3）简并性一种氨基酸可具有两个或两个以上的密码子为其编码。

（4）通用性生物界的所有生物，几乎都通用这一套密码表。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。但在1979年发现线粒体的遗传密码与通用密码表有区别，1980年又发现不同生物的线粒体密码也不尽相同。可见遗传密码并非绝对通用。

（5）摆动性tRNA上反密码子的第1位核苷酸上的碱基与mRNA密码子的第3位核苷酸上的碱基配对时，可以在一定范围内变动，这种并不严格遵循碱基配对规律的现象称为摆动性。密码子与反密码子的摆动配对关系反密码的第一位碱基IUGAC密码的第三位碱基U、C、AA、GU、CUG

摆动配对U

2.tRNA作用：tRNA是转运氨基酸的工具。两个关键部位：3′端-CCA-OH：与特定的氨基酸结合，在氨基酰-tRNA合成酶的作用下，生成氨基酰-tRNA。反密码：通过碱基互补配对原则与mRNA上的密码配对结合，达到相互识别的目的。

密码子与反密码的配对

3.rRNA作用：蛋白质生物合成的场所

（三）参与蛋白质生物合成的重要酶类氨基酰-tRNA合成酶转肽酶转位酶

（四）辅助因子起始因子：IF-1：防止tRNA过早地结合到A位。IF-2：促进fMet-tRNAfMet（原核生物起始tRNA携带N-甲酰甲硫氨酸）结合到小亚基。IF-3：结合小亚基，防止它过早地与大亚基结合，并提高P位对fMet-tRNAfMet的专一性。

2.延伸因子：EF-Tu:促进氨基酰-tRNA进入核糖体的“A位”，结合并分解GTP。EF-Ts:调节亚基。EF-G:催化tRNA的移位和多肽延伸的每个循环后期mRNA从核糖体上掉下来。

3.释放因子：RF-1：能识别终止密码子UAA和UAG，并诱导转肽酶为酯酶活性，使肽链从核糖体上释放出来。RF-2：能识别终止密码子UAA和UGA，并诱导转肽酶为酯酶活性，使肽链从核糖体上释放出来。RF-3：当终止蛋白质合成时，它使得因子RF-1和RF-2从核糖体上释放。

二、蛋白质生物合成的基本过程（一）氨基酸的活化与转运（二）肽链合成的起始（三）肽链合成的延长（四）肽链合成的终止

（一）氨基酸的活化与转运分散在胞液中的各种氨基酸化学性质比较稳定，需要活化并由tRNA转运至核糖体才能参与蛋白质的生物合成。由氨基酸的α-羧基与tRNA的3’-羟基形成酯键。

（二）肽链合成的起始核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；起始氨基酰-tRNA的结合；核蛋白体大亚基结合。

IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离

AUG53IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合

IF-3IF-1IF-2GTPAUG533.起始氨基酰tRNA与小亚基结合

IF-3IF-1IF-2GTPGDPPiAUG534.核蛋白体大亚基结合

IF-3IF-1AUG53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi

（三）肽链合成的延长指按照mRNA密码序列的指导，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。

肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环，每次循环增加一个氨基酸，分为以下三步：进位成肽转位