页数：49页文件大小：1.20 MB来源： 生物化学ppt课件
本课件讲述蛋白质的生物合成，介绍mRNA与遗传密码的性质、tRNA转运氨基酸的功能、核糖体的结构与位点及翻译所需的酶系与辅助因子，进而展开氨基酸的活化、肽链合成的起始、延伸、终止与释放，并说明能量的消耗与翻译后加工。
第十章 蛋白质的生物合成 目录：第十章蛋白质的生物合成第一节蛋白质合成体系的重要组分第二节蛋白质合成过程
遗传信息的翻译：第十章蛋白质的生物合成按中心法则，DNAmRNAPr，mRNA是蛋白质合成的模板,但是mRNA蛋白质之间遗传信息的传递并不像转录那样简单,从mRNA上所携带的遗传信息,到多肽链上所带的遗传信息的传递,好像从一种语言翻译成另一种语言的情形,所以人们称以mRNA为模板的蛋白质合成过程为翻译或转译。
翻译的方向与肽链延伸：翻译在核糖体上进行，核糖体沿着mRNA的5’3’移动，mRNA就以同一方向被译读；同时，特定的AA被逐个地加到正在生长的肽链的末端羧基上，使新生的肽链从N端C端延伸。回首页
mRNA是蛋白质合成的模板：第一节蛋白质合成体系的重要组分一、mRNA和遗传密码（一）mRNA—Ｐr合成的模板mRNA占总RNA的５％，种类多，寿命短，更新快，如大肠杆菌mRNA的平均寿命只有１.5-1.8min。
真核与原核mRNA的比较：下表列出相关内容。
| 比较项目 | 真核生物 | 原核生物 |
|---|---|---|
| 合成部位与前体 | 主要在核质，hnRNA需加工 | 细胞合成后不需加工 |
| 顺反子 | 单顺反子 | 多顺反子，各顺反子间有间隔序列 |
| 两端结构 | 5′端有cap，3′端有polyA | — |
| 稳定性 | 较稳定，半衰期约24小时 | 不稳定，半衰期约2分钟 |
多顺反子与单顺反子：多顺反子：编码几条不同多肽链的mRNA。单顺反子：编码一条多肽链的mRNA。mRNA含有四种不同的碱基，而组成蛋白质的aa有二十种，mRNA是如何决定多肽链中的aa顺序呢试验证明，在mRNA的相邻三个碱基作为一组，起着编码一种aa的作用。
遗传密码与密码子：遗传密码：mRNA中的核苷酸序列与蛋白质中aa序列之间的对应关系。密码子（codon）：在mRNA上编码aa的核苷酸三联体。
遗传密码的破译：（二）遗传密码1961－1965年，Nirenberg和Khorana（1968年获诺贝尔奖）仅用四年的时间，通过大量的实验完全确定了编码20种aa的61组密码子和3组终止密码子，并编出了遗传密码字典。
本页为遗传密码表的化学反应式或分子结构式图示，源文件仅提取到结构符号与少量文字，建议对照原课件图片查看本页的反应过程与结构变化。
遗传密码的方向性与简并性：遗传密码的基本性质：1、方向性：5’3’密码子的阅读方向与mRNA生物合成时链延伸方向一致，均为5’3’。2、简并性密码的简并性：一种aa可以被1个以上的密码子编码的性质。
密码子的数目与例外：密码表的64组密码子，除三组终止密码子，有61组密码子分别代表20种aa，除Trp（UGG）和Met（AUG）只有一个密码子，其余均有好几组密码子。e.g.Glu：GAAGAGASP：GAUGAC同义密码子：指编码同一种aa的密码子。不同生物对同义密码子的使用频率可能不同，这可能与生物的进化、分化有关。
遗传密码的通用性与例外：3、通用性和例外原核生物与真核生物都使用同一套密码字典编码aa，到目前为止,只发现个别的例外,如纤毛原生动物使用AGA和AGG作为终止密码子而不是Arg的密码子。线粒体中的遗传密码有个别的变化。
无标点性与移码突变：4、无标点性、无重叠性在mRNA上，从起始信号到终止信号，密码子的排列是连续的，密码子之间没有任何信号加以隔开。如果在中间插入一个碱基,就会造成这一位点以后的读码发生错误,称移码突变。5’…AUGAGGUGG…UGGAGGUAA…3’
起始密码子与终止密码子：5、起始密码子和终止密码子AUG既是起始密码子，又编码肽链中的Met。少数情况下以GUG为起始密码子。终止密码子：UAA、UAG、UGA
密码子的摆动性：6、密码子的摆动性密码子的简并性通常只涉及第三位（3’）碱基，如Val：GUU、GUC、GUA、GUG。密码子的摆动性(变偶性，Wobble)：密码子的专一性主要取决于前两位碱基，第三位碱基有较大的灵活性。
反密码子与密码子的配对：研究发现一种tRNA分子可以识别一种以上的同一氨基酸的密码子。反密码子的I能与U、C、A形成氢键配对e.g.tRNAArg5’ICG3’GCIGCIGCI3’反密码子CGCCGUIGA5’密码子反密码子的第一个碱基决定tRNA识别密码子的数目。翻译20种AA的密码子最少需要32种tRNA
密码子识别中的变偶性：下表列出相关内容。
| tRNA反密码子5′位碱基 | mRNA密码子第三位碱基 |
|---|---|
| I（次黄嘌呤） | U、C、A |
| U | A、G |
| G | U、C |
| C | G |
| A | U |
源文件该表文字粘连，配对关系按课件所述摆动性规则整理，建议对照原图核对。
tRNA的功能：二、tRNA－转运aa的工具tRNA在蛋白质生物合成中的功能：1、3’端接受aa2、识别mRNA链上的密码子（反密码子环上的反密码子识别）3、连接多肽链和核糖体（TΨC环与核糖体识别有关）4、识别氨酰-tRNA合成E（aa接受臂、反密码子环等参与识别-paracodon）
本页为tRNA的结构与氨基酸接受臂的化学反应式或分子结构式图示，源文件仅提取到结构符号与少量文字，建议对照原课件图片查看本页的反应过程与结构变化。
同工受体tRNA：由于密码子的简并性，绝大数aa需要一种以上的tRNA作为转运工具，如tRNACys表示转运Cys的tRNA。同工受体tRNA：指运输同一aa的不同tRNA。Met只有一种密码子（AUG），却至少需要两种tRNA：
起始tRNA与甲酰甲硫氨酸：tRNAfMet：携带fMet（甲酰蛋氨酸）参与蛋白质合成的起始tRNAm：把Met运到肽链中间Met真核生物：tRNAi：携带Met参与蛋白质合成Met的起始tRNAMet：把Met运到肽链中间原核生物：
核糖体的组成：三、核糖体—蛋白质合成的场所核糖体是由几十种蛋白质和几种rRNA组成的亚细胞颗粒，其中Pr与RNA的重量比为1：2。在Pr合成过程中，核糖体必须先与mRNA结合，并按5’—3’的方向沿mRNA移动，每次移动的距离相当于一个密码子。
核糖体的A位与P位：核糖体含有两个结合tRNA的部位:1、氨酰基部位:A位氨酰-tRNA结合部位2、肽基部位:P位正在延长的多肽基tRNA的结合部位这两个位点紧挨在一起，各占据一个密码子的空间。
核糖体位点示意：5’3’肽酰基位点（P位点）大亚基小亚基氨酰基位点（A位点）aamRNA
翻译的酶系与辅助因子：四、翻译主要E系及辅助因子E系：氨酰-tRNA合成E：aa的活化肽酰基转移E：转移肽酰基主要辅助因子：
原核生物的起始因子：原核生物：功能符号阶段促进IF2和IF3活性使fMet-tRNAf选择性与30S亚基结合促使30S亚基与mRNA起始部位连接；促进核糖体解离成亚基IF1IF2IF3起始促进氨酰-tRNA进入A位与mRNA结合EF-Tu延促使EF-Tu·GDP再生为 水解GTP，使核糖体按5’-3’方向EF-G伸沿mRNA移动一个密码子的距离识别终止密码子UAA、UAGRF-1终止识别终止密码子UAA、UGARF-2与促进RF-1和RF-2的活性RF-3释放
真核生物的辅助因子：真核生物：功能符号阶段参与真核细胞Pr合成起始复合物的组装eIF-(1,1A,2,2B,3,3A,4A,4B,4E,4F,5,5A)起始相当于EF-Tu+EF-Ts的功能相当于EF-G的功能EF-1EF-2延伸识别UAA、UAG、RF终止UGA回首页
蛋白质合成的五个阶段：第二节蛋白质合成过程蛋白质的生物合成大致可分为五个阶段：A、aa的活化B、肽链合成的起始C、肽链的延伸D、肽链合成的终止与释放E、翻译后加工
氨基酸的活化：一、aa的活化作为Pr的构件分子aa在掺入多肽链之前必须先活化，并与相应的tRNA结合成氨酰-tRNA，才能参加合成反应。aa的活化反应由氨酰-tRNA合成E催化，这种E具有很高的专一性，既能识别特异的aa，又能识别携带该aa的特异tRNA。
本页为氨基酸活化的反应式的化学反应式或分子结构式图示，源文件仅提取到结构符号与少量文字，建议对照原课件图片查看本页的反应过程与结构变化。
氨基酸活化的意义：aa活化的意义:1、aa必须由tRNA携带进入核糖体,由tRNA识别密码子。2、氨酰键储存了能量具有相当高的转移势能,用于以后肽键的形成，不需要另外的能量。
肽链合成的起始：二、肽链合成的起始起始密码子：AUG（GUG）起始aa：fMet起始tRNA：tRNAf看得清楚吗？
SD序列：在距起始密码子上游有一段富含嘌呤的序列（SD序列），它与16SrRNA3’-端的核苷酸序列形成碱基互补，使得核糖体能正确识别起始信号AUG并正确定位。3’OH…5’… …5’ …AUG……3’mRNAAGGAGG1、起始密码子的识别
本页为起始复合物的形成的化学反应式或分子结构式图示，源文件仅提取到结构符号与少量文字，建议对照原课件图片查看本页的反应过程与结构变化。
本页为30S复合物的组装的化学反应式或分子结构式图示，源文件仅提取到结构符号与少量文字，建议对照原课件图片查看本页的反应过程与结构变化。
本页为起始复合物示意的化学反应式或分子结构式图示，源文件仅提取到结构符号与少量文字，建议对照原课件图片查看本页的反应过程与结构变化。
本页为肽链延伸的进位的化学反应式或分子结构式图示，源文件仅提取到结构符号与少量文字，建议对照原课件图片查看本页的反应过程与结构变化。
转肽反应：EF-TU·GTP有很高的专一性，不能与游离的tRNA、fMet-tRNAf及取代了的氨酰-tRNA结合。2、转肽在肽基转移酶的作用下，P位上的fMet-tRNAf（或肽酰-tRNA）活化的羧基从相应的tRNA解离下来，并转移到A位与氨酰-tRNA的AA的氨基形成肽键。无负荷的tRNA留在P位。
移位：3、移位EF-G（移位酶，需GTP）与核糖体结合，推动核糖体沿mRNA5’→3’方向移动一个密码子的距离,使肽酰-tRNA从A位移至P位;而原来在P位中的tRNA离开核糖体，一个新的密码子进入空着的A位，供下一个氨酰-tRNA的进位。
本页为肽链延伸示意的化学反应式或分子结构式图示，源文件仅提取到结构符号与少量文字，建议对照原课件图片查看本页的反应过程与结构变化。
终止密码子与释放因子：当核糖体沿mRNA移动至终止密码子(UAA、UAG、UGA)位于A位时，肽链的延长便停止。RF1：识别UAA、UAGRF2：识别UAA、UGARF的结合使肽酰转移E变为水解E,将P位tRNA上的肽基转移到水分子上,多肽链释放；RF与空载的tRNA离开核糖体；核糖体离开mRNA。四、肽链的终止与释放
本页为肽链合成的终止与释放的化学反应式或分子结构式图示，源文件仅提取到结构符号与少量文字，建议对照原课件图片查看本页的反应过程与结构变化。
肽链合成的能量消耗：合成肽链的能量消耗:aa活化:ATP—AMP+PPi70S起始复合物形成:GTP—GDP+PPi氨酰-tRNA进入A位:GTP—GDP+PPi核糖体移位:GTP—GDP+PPi每形成一个肽键需要消耗4个ATP。每消耗一分子G最多可以有9个AA掺与到正在合成的肽链中。
真核与原核蛋白质合成的比较：下表列出相关内容。
| 比较项目 | 原核生物 | 真核生物 |
|---|---|---|
| 核糖体 | 70S | 80S |
| mRNA | 多顺反子 | 单顺反子 |
| mRNA 5′端结构 | 有SD序列 | 有特殊帽子结构 |
| 起始氨基酸 | fMet | Met |
| 起始tRNA | tRNAfMet | tRNAiMet |
源文件同页还列有起始因子与辅助因子数目（原核3种、真核12种等），因文字粘连未安全切分，建议对照原图补充。
蛋白质的修饰：六、蛋白质翻译后加工1、蛋白质的修饰（1）N-端修饰脱甲酰EfMet-多肽+H2O甲酸+Met-多肽Met氨肽EMet-多肽+H2OMet+多肽
信号肽的切除与肽链水解：2信号肽的切除信号肽：在分泌型蛋白质的N端，有一段15~30个AA残基组成的，引导蛋白质到达它的最后作用部位的序列。信号肽—主体蛋白信号肽酶信号肽+主体蛋白3肽链的水解某些蛋白质以前体或蛋白质原的形式合成和存在，必要时要通过特殊的水解酶切去部分肽段，转变为功能状态。
侧链修饰与二硫键形成：4AA侧链专一的共价修饰蛋白质中在些AA的侧链需要经过专一的酶促共价修饰，如肽链N—端的乙酰化和C—端的酰胺化。5二硫键的形成6辅基的结合
肽链的折叠：折叠是指具有特定一级结构的蛋白质分子形成正确的三维空间的过程。两类辅助折叠蛋白：酶：蛋白质二硫键异构酶，加速形成正确的二硫键；肽酰脯酰顺反异构酶，催化肽脯胺酰之间肽键的旋转反应分子伴侣：细胞中一类能帮助新生肽链正确组装、成熟，自身却不是终产物分子成分的蛋白质。2、蛋白质的折叠回首页
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