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1、,5、密码的普遍性与特殊性,在各种生物中几乎完全通用，具有普遍性。,在真核细胞线粒体中，UGA不是终止密码子，是Trp的密码子；AUA不是Ile的密码子，而是Met的密码子；AGA和AGG不是Arg密码子，而是终止密码子。,第二节 tRNA,一、tRNA的二级结构,二级结构：三叶草型三级结构：倒L型稀有核苷含量多,二、tRNA的三级结构（p117）,三、tRNA的功能,在蛋白质合成中，起着运载氨基酸的作用，按照mRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺序将氨基酸转运到核糖体的特定部位。,3端CCAOH上的氨基酸接受臂识别氨酰tRNA合成酶的位点核糖体识别位点反密码子位点,四、tRNA的种类（p119

2、）,（一）起始tRNA和延伸tRNA,一类特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA，其他tRNA为延伸tRNA.,原核起始tRNA携带fMet真核起始tRNA携带Met,（二）同工tRNA,携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNA称为同功受体tRNA,原因：tRNA 的数目（20余种）大于氨基酸数目,同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被AA-tRNA合成酶识别.,同工tRNA的特性：,（三）校正tRNA（suppressor tRNA）,错义突变校正无义突变校正,校正tRNA的类型：,1、无义突变与无义突变校正,在蛋白

3、质的结构基因中,一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA）,使蛋白质合成提前终止,合成无功能的或无意义的多肽,这种突变就称为无义突变.,Nonsense suppressor,错义突变的校正tRNA通过反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上,合成正常的蛋白质,2、错义突变与错义突变校正,错义突变是由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另外一种氨基酸的密码.,Missense suppression,五、氨酰-tRNA合成酶,氨基酰tRNA合成酶催化的反应：,氨基酸 ATP+E 氨基酰-AMP-E PPi,第一步：活化反应,第二步：转移反

4、应,氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰-tRNA AMP E,Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet,氨基酰-tRNA的表示方法,真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet,第三节 核糖体,一、核糖体的结构,二、rRNA,5S rRNA23S rRNA16S rRNA5.8S rRNA18S rRNA28S rRNA,三、核糖体的功能,包括至少5个活性中心：mRNA结合部位结合或接受AA-tRNA部位结合或接受肽基tRNA的部位肽基转移部位形成肽键的部位（转肽酶的中心）负责肽链合成的各种因子的结合位点,A,P,功能位点,E,原核生物

5、翻译过程中核糖体结构模式,A位：氨基酰位（aminoacyl site）,P位：肽酰位（peptidyl site）,E位：排出位（exit site）,第四节 蛋白质合成的生物学机制,20种氨基酸（AA）作为原料酶及众多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、无机离子,参与蛋白质生物合成的物质包括,三种RNAmRNA（messenger RNA,信使RNA）rRNA（ribosomal RNA,核蛋白体RNA）tRNA（transfer RNA,转移RNA）,蛋白质生物合成的过程,氨基酸的活化肽链合成的起始肽链的延长肽链合成的终止和释放新合成多肽链的折叠和加工处理,一、氨基酸的活化,第一步

6、：活化第二步：转移,氨基酰tRNA合成酶催化的反应：,氨基酸 ATP-E 氨基酰-AMP-E PPi,第一步：转移反应,氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰-tRNA AMP E,tRNA与酶结合的模型,tRNA,氨基酰-tRNA合成酶,ATP,Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet,氨基酰-tRNA的表示方法,真核生物：fMet-tRNAifMet,原核生物：fMet-tRNAifMet,Met+tRNA+ATP Met-tRNAfMet+AMP+PPi,四氢叶酸,fMet-tRNAfMet,二、翻译的起始,mRNA和起始氨酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻

7、译起始复合物.,原核生物翻译起始复合物形成 真核生物翻译起始复合体形成,（一）原核生物翻译起始复合物形成,1、翻译起始需要的几种成分：,30S小亚基模板mRNAfMet-tRNAfMet三个翻译起始因子（IF-1、IF-2、IF-3）GTP50S大亚基Mg 2,2、翻译起始包括以下几个步骤：,核糖体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；起始氨酰-tRNA的结合；核糖体大亚基结合。,1）核糖体大、小亚基分离,IF-1和IF-3与小亚基结合，促进核糖体大、小亚基拆离，为新一轮合成作准备。,IF-3,IF-1,2）mRNA在小亚基的精确定位结合：,SD sequence,The site for

8、ribosome binding,3）起始氨酰tRNA（fMet-tRNAfMet）结合到小亚基,起始 fMet-tRNAfMet在IF2-GTP帮助下，进入小亚基P位，并对应模板mRNA的起始密码AUG。,4）核糖体大亚基结合，起始复合体形成,IF2结合的GTP被水解，三种IF脱离，50S大亚基与30S小亚基、模板mRNA以及起始fMet-tRNAfMet构成起始复合体。,IF-3,IF-1,IF-2,-GTP,-GDP,Pi,（二）真核生物翻译起始复合物形成,真核生物翻译起始复合体的形成过程与原核生物类似，但参与的蛋白因子更多。核糖体大小亚基分离；起始氨基酰-tRNA结合；mRNA在核糖体

9、小亚基就位；,真核生物翻译起始复合体形成过程,Poly A结合蛋白,帽子结合蛋白,原核和真核生物中各种起始因子的生物功能,延长阶段由一循环反应过程来完成，每次循环增加一个氨基酸残基。在翻译起始复合体形成的基础上，活化氨基酸在核糖体上反复翻译mRNA上的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程，称为核糖体循环。核糖体循环包括多肽链合成的进位、转肽、脱落和移位三步反应。,三、肽链的延长,1.进位,即与mRNA下一个密码相对应的氨基酰tRNA进入核糖体的A位。此步骤需GTP，Mg2+，和EF-T参与。,2.转肽,是由肽基转移酶（peptidyltransferase）催化的肽键形成过程。在肽基转移酶的催化

10、下，将给位上的tRNA所携带的fMet基或肽酰基转移到受位上的氨基酰tRNA上，与其-氨基缩合形成肽键。,转肽反应过程,3.移位,延长因子EF-G有转位酶（translocase）活性，可结合并水解1分子GTP，促进核糖体向mRNA的3侧移动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基tRNA从A位移到P位。此步骤需GTP和Mg2+参与。,移位反应过程,核糖体循环的反应过程,多肽链合成的延长因子,四、肽链合成的终止和释放,核糖体沿mRNA链滑动，不断使多肽链延长，直到终止信号进入A位。,识别：RF识别终止密码，进入核糖体的A位水解：RF使转肽酶变为酯酶，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，多肽链释放脱离：

11、模板mRNA、RF以及空载tRNA与核糖体脱离,多肽链合成的终止过程,GTP,RF,原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF,RF的生物学功能主要有：识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。,多聚核糖体（polysome）,使蛋白质合成高速、高效进行。,由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多聚核蛋白体（polysome）。,多聚核糖体,电镜下的多聚核蛋白体现象,五、蛋白质前体的加工,（一）一级结构

12、的加工修饰,1、N端fMet或Met的切除,脱甲酰基酶或氨基肽酶,去甲酰化：,去蛋氨酰基：,2、二硫键的形成,两个Cys的氧化形成二硫键,-,OOC,-,CH,-,CH,2,-,S,+,NH,3,S,-,CH,2,-,CH,-,COO,-,+,NH,3,-,OOC,-,CH,-,CH,2,-,S,+,NH,3,S,-,CH,2,-,CH,-,COO,-,+,NH,3,半胱氨酸,胱氨酸,HS,-,CH,2,-,CH,-,COO,-,+,NH,3,HS,-,CH,2,-,CH,-,COO,-,+,NH,3,3、特定氨基酸的修饰,羟脯氨酸,羟赖氨酸的羟化;含-OH的丝氨酸,苏氨酸,酪氨酸的磷酸化;组

13、蛋白的乙基或甲基化,蛋白质侧链的修饰作用包括：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化等.,糖基一般连接在4种氨基酸上，分为2种：,O连接的糖基化,N连接的糖基化,与Ser、Thr的OH连接，连接的糖类为半乳糖或N-乙酰半乳糖.,在高尔基体上进行O连接的糖基化.,与Asn的NH2连接,在内质网上进行的为N-连接的糖基化,Insertion of a Multipass Transmembrane protein into the ER membrane,Protein glycosylation in RER,4、切除新生肽链中非功能片断,由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。酶原激活,

14、胰岛素蛋白的翻译成熟过程,（二）高级结构的修饰,1、亚基的聚合,具有四级结构的蛋白质由两条以上的多肽链通过非共价键聚合形成寡聚体。,2、辅基的连接,结合蛋白合成后需要结合相应的辅基才能成为具有天然活性的蛋白质。,（三）新生肽链的折叠,新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成新生肽链N端在核糖体上一出现，肽链的折叠即开始。随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整的空间构象。一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要其他酶、蛋白辅助。,六、蛋白质合成抑制剂,抗生素,干扰素,（一）抗生素,嘌呤霉素作用示意图,（二）干扰蛋白质生物合成的生物活性物质,白喉毒素 对真核生物剧毒 可对EF-2起共价修饰作用干扰素（interferon，IF）是细胞感染病毒后产生的一类蛋白质.可抑制病毒繁殖,保护宿主.能诱