第十二章蛋白质生物合成 Protein Biosynthesis 刘新文 mRNA 105 北京大学医学部生物化学与分子生物学系
第十二章 蛋白质生物合成 刘新文 北京大学医学部生物化学与分子生物学系
刘新文，蛋白质生物台成 口翻译 (translation):mRNA分子中的遗传 信息转变为蛋白质的氨基酸排列顺序 口基因表达(Gene expression):转录与翻译 口中心法则 转录 RNA 翻译 DN → 蛋白质 反转录 复制 复制
刘新文，蛋白质生物合成 翻译（translation）：mRNA分子中的遗传 信息转变为蛋白质的氨基酸排列顺序 基因表达（Gene expression）：转录与翻译 中心法则 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 反转录 复制 复制
刘新文， 蛋百质债生物合成 第一节蛋白质的生物合成体系 口原料：20种氨基酸 模板： mRNA ▣场所：核蛋白体 口氨基酸的“搬运工具”：tRNA 口酶与蛋白质因子：启动、延长、终止因子 ▣ 能量：ATP、GTP 无机离子 模板 mRNA 1、 遗传密码(genetic code)
刘新文，蛋白质生物合成 第一节 蛋白质的生物合成体系 原料：20种氨基酸 模板：mRNA 场所：核蛋白体 氨基酸的“搬运工具”：tRNA 酶与蛋白质因子：启动、延长、终止因子 能量：ATP、GTP 无机离子 一、模板——mRNA 1、遗传密码（genetic code）
蛋白质生物台成 密码子（codon):mRNA从5端3端，每3个核 苷酸组成一组，代表相应的氨基酸或翻译起始、终止 信号，统称为遗传密码。其中的单个密码字，称为密 码子 2、遗传密码的特点 通用性：部分线粒体、叶绿体密码子除外 >方向性：5端3端 >连续性：RNA链上碱基的插入或缺失可导致移码 不重叠性 起始密码：5端第一个AUG表示起动信号，并代表 甲酰蛋氨酸（细菌）或蛋氨酸（高等动物）
刘新文，蛋白质生物合成 起始密码：5ˊ端第一个AUG表示起动信号，并代表 甲酰蛋氨酸(细菌)或蛋氨酸(高等动物) 2、遗传密码的特点 通用性：部分线粒体、叶绿体密码子除外 方向性：5ˊ端→3ˊ端 连续性：mRNA链上碱基的插入或缺失可导致移码 不重叠性 密码子（codon）：mRNA从5ˊ端→3ˊ端，每3个核 苷酸组成一组，代表相应的氨基酸或翻译起始、终止 信号，统称为遗传密码。其中的单个密码字，称为密 码子
刘新文，百质生物合成 终止密码：UAA、UAG或UGA（不编码氨基酸) >简并性(degenerate):一个以上密码子体现一个氨 基酸遗传信息(Trp和Met除外，仅有1个密码子)。 其原因是由于密码子与反密码子之间存在不稳定配对 (摆动性或摇摆性)。 >摇摆性(wobble):mRNA密码子的第三个核苷 酸(3端)与RNA反密码子第一个核苷酸(5端 )配对时，有时不遵守严格的碱基配对原则，除A- U、G-C外，还可有其它配对方式。是最常见的摆 动现象
刘新文，蛋白质生物合成 简并性(degenerate)：一个以上密码子体现一个氨 基酸遗传信息（Trp和Met除外，仅有1个密码子 ）。 其原因是由于密码子与反密码子之间存在不稳定配对 （摆动性或摇摆性）。 摇摆性（wobble）： mRNA密码子的第三个核苷 酸（3ˊ端） 与tRNA反密码子第一个核苷酸（5ˊ端 ）配对时，有时不遵守严格的碱基配对原则，除AU、G-C外，还可有其它配对方式。 I是最常见的摆 动现象 终止密码：UAA、UAG或UGA（不编码氨基酸）
二、氨基酸的搬运工具 RNA 一种RNA可携带一种氨基酸；而一种氨基酸可 由数种tRNA携带 1、tRNA的功能区 >氨基酸臂.与氨基酸结合 > DHU环与氨酰-tRNA合成酶结合 >反密码环.识别密码子 >TyC环.与核蛋白体结合 2、反密码子(anticodon) > tRNA反密码环中间的3个核苷酸，可与mRNA密 码子配对 >反密码子的第一位核苷酸(5端)常为1
刘新文，蛋白质生物合成 二、氨基酸的搬运工具——tRNA 一种tRNA可携带一种氨基酸；而一种氨基酸可 由数种tRNA携带 1、tRNA的功能区 氨基酸臂.与氨基酸结合 DHU环.与氨酰-tRNA合成酶结合 反密码环.识别密码子 TψC环.与核蛋白体结合 2、反密码子（anticodon） tRNA反密码环中间的3个核苷酸，可与mRNA密 码子配对 反密码子的第一位核苷酸（5ˊ端）常为I
刘新文 百债生物合 三、多肽链的"装配机”—核蛋白体 1、组成：蛋白质+rRNA >真核核蛋白体(40S+60S=80S) 原核核蛋白体 (30S+50S=70S) 2、功能区 >受位（A位)：位于大、小亚基结合处，结合 AA-tRNA >给位(P位)：主要位于大亚基，结合肽酰 tRNA和起始Met-tRNA >转肽酶、GTP酶：位于大亚基 3、多核蛋白体：1个mRNA和多个核蛋白体的聚合 物，体现了蛋白质合成的高速、高效性
刘新文，蛋白质生物合成 三、多肽链的"装配机"——核蛋白体 1、组成：蛋白质＋rRNA 真核核蛋白体（40S+60S=80S） 原核核蛋白体（30S+50S=70S） 2、功能区 受位（A位）：位于大、小亚基结合处，结合 AA-tRNA 给位（P位）：主要位于大亚基，结合肽酰- tRNA和起始Met-tRNA 转肽酶、GTP酶：位于大亚基 3、多核蛋白体：1个mRNA和多个核蛋白体的聚合 物，体现了蛋白质合成的高速、高效性
百质生物台成 第二节蛋白质生物合成过程 0 氨基酸活化、起始复合物生成、肽链延长、终止 一、氨基酸的活化与转运 超 (1)氨基酰tRNA合成酶：高度特异识别氨基酸、 RNA;校对活性 (2) 能量：1个ATP(2个高能键) 二、 核蛋白体循环(ribosomal cycle):起始、延长、终 起始复合物的生成 (1)起始因子 3种F(原核)：F1、F2F3 多种eIF(真核)：eIF,是合成调控的关键物质
刘新文，蛋白质生物合成 第二节 蛋白质生物合成过程 一、氨基酸的活化与转运 （1） 氨基酰tRNA合成酶：高度特异识别氨基酸、 tRNA ；校对活性 （2）能量：1个ATP（2个高能键） 二、核蛋白体循环（ribosomal cycle）： 起始、延长、 终 止1、起始复合物的生成 （1）起始因子 3种IF（原核）：IF1 、IF2 、IF3 多种eIF（真核）：eIF2 是合成调控的关键物质 氨基酸活化、起始复合物生成、肽链延长、终止
刘新文，蛋百质生物合成 (2) 能量：GTP(真核体系还需ATP) (3)起始AA-tRNA fMet-tRNAfmet (原核) >Met-tRNAmet （真核) (4)起始复合物组成： 大、小亚基、mRNA、起始 因子、起始AA-tRNA (5)起始复合物形成过程：核蛋白体的拆离、mRNA 就位、起始tRNA结合、大亚基结合 >小亚基先与mRNA结合（原核） >小亚基先与起始AA-RNA结合（真核）
刘新文，蛋白质生物合成 （3） 起始AA-tRNA fMet-tRNAfmet （原核） Met-tRNAmet （真核） （4） 起始复合物组成：大、小亚基、mRNA、起始 因子、起始AA-tRNA （5）起始复合物形成过程：核蛋白体的拆离、mRNA 就位、起始tRNA结合、大亚基结合 小亚基先与mRNA结合（原核） 小亚基先与起始AA-tRNA结合（真核） （2） 能量：GTP（真核体系还需ATP）
刘新文，蛋白质生物合成 2、肽链延长 (1)延长因子EFT:真核为EFT,与T2, 原核为 EFTu、 Ts与EFG (2) 能量： GTP (3)过程 进位：EFTu、Ts或T1、GTP;进入A位 成肽：转肽酶；P位酰基与A位氨基反应 转位、脱落、移位：EFG(转位酶)或T2、 GTP; 由A位移至P位，A位留空 > 方向：N端→C端（肽链）；5'端→3'端(mRNA) 3、终止超 (1)释放因子RF:3种（原核)或1种（真核)
刘新文，蛋白质生物合成 2、肽链延长 （1）延长因子EFT：真核为EFT1 与T2 ，原核为 EFTu、Ts与EFG （2）能量：GTP 方向：N端→C端（肽链）；5 ′ 端→3′ 端（mRNA） （3）过程 进位：EFTu、Ts或T1 、GTP；进入A位 成肽：转肽酶；P位酰基与A位氨基反应 转位、脱落、移位：EFG（转位酶）或T2 、GTP ； 由A位移至P位，A位留空 3、终止 （1）释放因子RF：3种（原核）或1种（真核）