15 第十五章 蛋白质的生物合成－翻译.ppt

第1页：第15章蛋白质翻译

第15章蛋白质翻译

本页为图示页，说明蛋白质翻译系统与肽链合成过程。

第2页：本章主要内容

本章主要内容

• 翻译系统
• 蛋白质生物合成的过程
• 多肽链翻译后的修饰
• 蛋白质的到位

第3页：

第4页：1 翻译系统

原料氨基酸，20种mRNA

是合成蛋白质的“蓝图（或模板）”tRNA是原料氨基酸的“搬运工”rRNA与多种蛋白质结合成核糖体作为合成多肽链的装配机（操作台）1、蛋白质的翻译系统

第5页：蛋白质翻译系统示意图

蛋白质翻译系统示意图

本页为图示页，说明蛋白质翻译系统与肽链合成过程。

第6页：mRNA是遗传信息的载体

mRNA是遗传信息的载体

genetic code），是合成蛋白质的蓝图（模板），它以一系列三联体密码子（codon）的形式从DNA转录了遗传信息。每个密码子代表一个氨基酸。mRNA占细胞总RNA的5-10%，不稳定，寿命短。

原核的mRNA 是多顺反子;真核的mRNA 是单顺反子。1.1、mRNA，信使RNA

第7页：遗传密码上世纪

遗传密码上世纪

年代，利用均聚核苷酸实验，破译了遗传密码。遗传密码为三联体（每三个碱基代表一个氨基酸），由5’到3’阅读，无间断。即使在少数重叠基因（如病毒）中，其开放阅读框架（reading frame）仍按此原则。

密码有简并性（degeneracy），即一个氨基酸可由几个密码子表示；通用性，大多数生物使用同样的遗传密码，但也会有所偏爱。一般起始密码为AUG。UAA，UAG和UGA为终止密码

第8页：

第9页：原核tRNA

原核tRNA

• 种，真核有50-60种，含70-90个核苷酸，并有多种稀有碱基。
• tRNA是最小的RNA，占细胞总RNA 的15%左右，其功能是搬运氨基酸和解读密码子。
• tRNA 具有“四环一臂”和“三叶草”形的典型结构。
• 注意：3’端CCA氨基酸受位和反密码子环1.2、tRNA，转运RNA

第10页：tRNA的结构—“四环一臂”倒L

tRNA的结构—“四环一臂”倒L

形的三级结构

第11页：tRNA的功能是解读mRNA

tRNA的功能是解读mRNA

上的密码子和搬运氨基酸tRNA上至少有4 个位点与多肽链合成有关：即3’CCA氨基酸接受位点、氨基酰-tRNA合成酶识别位点、核糖体识别位点和反密码子位点。每一个氨基酸有其自身的tRNA。

氨基酸的羧基与tRNA的3’CCA-OH以酯键结合。氨基酸与mRNA相应的密码子正确“对号”须依赖于tRNA的反密码子。密码子与反密码子的配对方式

第12页：变偶性——反密码子5’

变偶性——反密码子5’

端的碱基与密码子的第三位配对不严格

第13页：核糖体是rRNA 与几十种蛋白质的复合体

核糖体是rRNA 与几十种蛋白质的复合体

有大、小两个亚基构成。含有合成蛋白质多肽链所必需的酶、起始因子（IF）、延伸因子（EF）、释放因子（RF）等。

原核的核糖体（70S）= 30S小亚基+ 50S大亚基其中30S小亚基含16S rRNA 和21种蛋白质50S大亚基含23S，5SrRNA和34种蛋白质真核的核糖体（80S）= 40S小亚基+ 60S大亚基其中40S 小亚基含18S rRNA 和33种蛋白质60S 大亚基含28S，5.8S，5SrRNA和45种蛋白质1.3、rRNA与核糖体（ribosome）

第14页：rRNA 只有4-5种占细胞

rRNA 只有4-5种占细胞

RNA 的大部分。图为原核生物的两种16S rRNA和5S rRNA 的结构

第15页：核糖体大小亚基与tRNA

核糖体大小亚基与tRNA

tRNA

第16页：

第17页：原核70S核糖体和真核80S

原核70S核糖体和真核80S

核糖体的结构和组成

第18页：核糖体有4个基本功能1. 容纳

核糖体有4个基本功能1. 容纳

mRNA，并能沿着mRNA由5’——3’移动，由tRNA解读其密码；2. 氨基酰位点（A位点），可结合氨基酰-tRNA（AA-tRNA）；3. 肽酰基位点（P位点），可结合肽酰基-tRNA（肽-tRNA）；4. 肽酰基转移酶中心，是形成肽键的位点等

第19页：所有参与合成多肽链的氨基酸都要激活

所有参与合成多肽链的氨基酸都要激活

并由数十种高度专一的氨基酰-tRNA合成酶催化。该酶由两个识别位点，它们能识别特定的氨基酸和选择其所对应的tRNA，使两者连接起来（利用ATP）。

反应如下：氨基酸的羧基与tRNA 的3’端CCA-OH 以酯键相连，因此其氨基是自由的。2、蛋白质的生物合成过程2.1、氨基酸的活化

第20页：氨基酸与tRNA

氨基酸与tRNA

的连接方式翻译起始时，第一个氨基酸一般是蛋氨酸，其氨基要甲酰化，予以保护。甲酰FH4甲酰基MettRNAfmetfMet-tRNA合成酶fMet-tRNA酯键

第21页：2 蛋白质生物合成的过程

首先IF3、IF1帮助30S小亚基

mRNA结合，IF2和GTP帮助甲酰甲硫氨酸-tRNA与AUG配对，接着IF3脱离，形成30S起始复合物。50S大亚基进入，IF1和IF2脱离，形成50S起始复合物，需要GTP。甲酰甲硫氨酸-tRNA处于P位。

2.2、起始复合物的形成

第22页：起始密码AUG上游的S.D

起始密码AUG上游的S.D

序列与16S rRNA3’端互补结合有利于30S起始复合物的形成一个嘌呤丰富区起始密码

第23页：肽键的形成和延伸

2.3 肽键的形成和延伸

AA-tRNA如何定位，第一个肽键如何形成，核糖体如何移动…）氨酰基tRNA进入A位

第24页：新的氨基酸-tRNA的进位依赖EF-Tu

新的氨基酸-tRNA的进位依赖EF-Tu

和Ts因子的协助

第25页：肽键的形成

肽键的形成

本页为图示页，说明蛋白质翻译系统与肽链合成过程。

第26页：肽键的形成由肽酰基转移酶催化

肽键的形成由肽酰基转移酶催化

本页为图示页，说明蛋白质翻译系统与肽链合成过程。

第27页：原核生物肽链的延长核糖体沿着

原核生物肽链的延长核糖体沿着

mRNA 5’——3’方向移位EF-G因子和GTP参与空载的tRNA从E位点离开

第28页：氨基酸进位，肽链形成和延伸，核糖体沿着

氨基酸进位，肽链形成和延伸，核糖体沿着

mRNA的5’——3’方向移位，循环往复，新合成的肽链由氨基端向着羧基端不断延长，直至mRNA上出现终止密码，相应的肽链释放因子RF1（对应UAA、UAG），RF2（对应UAA、UGA）占据A位。

肽链的合成终止，并从核糖体上释放。核糖体大、小亚基解聚，并进入下一轮合成。2.4、肽链的终止

第29页：蛋白质合成的终止翻译的全过程

蛋白质合成的终止翻译的全过程

本页为图示页，说明蛋白质翻译系统与肽链合成过程。

第30页：多个核糖体结合在同一条mRNA

多个核糖体结合在同一条mRNA

上，由5’——3’进行翻译，形成多核糖体（polyribosome），翻译速率得以提高

第31页：3 多肽链的修饰和加工

3 多肽链的修饰和加工(1)

• 2. 多肽链的水解切除水解切除其中多余的肽段，使之折叠成为有活性的酶或蛋白质。如酶原激活
• 3. 氨基酸侧链的修饰氨基酸侧链的修饰包括羟化、羧化、甲基化及二硫链的形成等。
• 4. 糖基化修饰糖蛋白是细胞蛋白质组成的重要成分。它是在翻译后的肽链上以共价键与单糖或寡聚糖连接而成。糖基化是在酶催化下进行的

第32页：信号肽（signal peptide）

信号肽（signal peptide）

未成熟蛋白中，可被细胞识别系统识别的特征性氨基酸序列

第33页：本章结束

本章结束

本页为图示页，说明蛋白质翻译系统与肽链合成过程。

第34页：蛋白质翻译练习题

蛋白质翻译练习题

复制、还是RNA的转录或者是蛋白质翻译的过程，我们都能看到碱基互补配对的原则贯穿在遗传信息从DNA传递到蛋白质的各个环节。请做简要地介绍并评价其生物学意义。

2.DNA的复制包括哪些主要阶段？为什么复制具有半保留性？为什么说子链的合成是半不连续的？3.转录的终止出现在DNA分子中特定的碱基顺序上。原核DNA转录的终止顺序有明显的结构特点，请予描述。

除此以外，还有什么其它的终止转录的方式？4.关于多肽链的生物合成，请你说明: 氨基酰-tRNA合成酶的特点；图示原核70S 起始复合物；解释延伸因子Tu的作用；并指出肽酰基转移酶何时起作用。

5.为了克隆某个真核细胞的蛋白质的基因，研究人员更愿意先从组织中分离它的mRNA，这样得到这个基因就不难了。为什么？