第十二章蛋自质生物合成 Protein Biosynthesis 刘新文 mbl Polrseptuit 北京大学医学部生物化学与分子生物学系
刘新文 北京大学医学部生物化学与分子生物学系
白质生物合成 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 DNA RNA-翻烽 蛋白质 反转录 复制 复制
刘新文，蛋白质生物合成 q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 q基因表达（Gene expression）：转录与翻译 q中心法则 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 反转录 复制 复制
刘新文,蛋白质生物合成 第一节蛋白质的生物合成体系 口原料:20种氨基酸 口模板:mRNA 口场所: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 口能量: ATP GTP 无机离子 模板—mRNA 1、遗传密码( genetic code)·謇
刘新文，蛋白质生物合成 第一节 蛋白质的生物合成体系 q 原料：20种氨基酸 q 模板：mRNA q 场所：核蛋白体 q 氨基酸的“搬运工具” ：tRNA q 酶与蛋白质因子：启动、延长、终止因子 q 能量：ATP、GTP q 无机离子 一、模板——mRNA 1、遗传密码（genetic code）
刘新文,蛋白质生物合成 >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:mRNA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 Ø 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 Ø 通用性：部分线粒体、叶绿体密码子除外 Ø 方向性：5ˊ端→3ˊ端 Ø 连续性：mRNA链上碱基的插入或缺失可导致移码 Ø 不重叠性 Ø 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,蛋白质生物合成 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)与邙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。I是最常见的摆 动现象
刘新文，蛋白质生物合成 Ø 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）。 Ø 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A- U、G-C外，还可有其它配对方式。 I是最常见的摆 动现象 Ø 终止密码：UAA、UAG或UGA（不编码氨基酸）
新,蚕白质生物合成 二、氨基酸的搬运工具tRNA器 一种RNA可携带一种氨基酸;而一种氨基酸可 由数种tRNA携带 l、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 TvC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I
刘新文，蛋白质生物合成 二、氨基酸的搬运工具——tRNA v 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 Ø 氨基酸臂……与氨基酸结合 Ø DHU环………与氨酰-tRNA合成酶结合 Ø 反密码环……识别密码子 Ø TψC环…….与核蛋白体结合 2、反密码子（anticodon） Ø tRNA反密码环中间的3个核苷酸，可与mRNA密 码子配对 Ø 反密码子的第一位核苷酸（5ˊ端）常为I
刘新文,蛋白质生物合成 、多肽链的"装配机”核蛋白体矍 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 Ø 真核核蛋白体（40S+60S=80S） Ø 原核核蛋白体（30S+50S=70S） 2、功能区 Ø 受位（A位）：位于大、小亚基结合处，结合 AA-tRNA Ø 给位（P位）：主要位于大亚基，结合肽酰- tRNA和起始Met-tRNA Ø 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 白质生物合成 第二节蛋白质生物合成过程 A氨基酸活化、起始复合物生成、肽链延长、终止 、氨基酸的活化与转运器 (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 屿、起始复合物的生成 (1)起始因子 3种IF(原核):IF1、IF2、IF3 多种eF(真核):eIF2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 Ø 3种IF（原核）：IF1、IF2、IF3 Ø 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,蛋白质生物合成 (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-tRNA结合(真核)
刘新文，蛋白质生物合成 （3） 起始AA-tRNA Ø fMet-tRNAfmet （原核） Ø 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 Ø小亚基先与mRNA结合（原核） Ø小亚基先与起始AA-tRNA结合（真核） （2） 能量：GTP（真核体系还需ATP）
白质生物合成 2、肽链延长晷 (1)延长因子EFT:真核为EFT1与T2,原核为 EFTu、Ts与EFG (2)能量:GTP (3)过程 >进位:EFTu、T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I2GTP; 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 (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 Ø 方向：N端→C端（肽链）；5 ′端→3 ′端（mRNA） （3）过程 Ø 进位：EFTu、Ts或T1、GTP；进入A位 Ø 成肽：转肽酶；P位酰基与A位氨基反应 Ø 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）