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1、2023/3/27,分子生物学原理,第十二章 翻译,翻译：translation 即蛋白质生物合成。把核酸中四种符号(AGCT/U)组成的遗传信息，以遗传密码破读的手段转变为蛋白质的氨基酸排列顺序的过程。,2023/3/27,分子生物学原理,第一节、参与蛋白质合成的物质,各种RNA、核糖体、氨基酸、酶起始阶段：起始因子延长阶段：延长因子终止阶段：核糖体释放因子,2023/3/27,分子生物学原理,一、mRNA是翻译的模板,原核生物的一种mRNA往往编码几种功能相近的蛋白质。真核生物的mRNA比原核生物多，但一个RNA分子一般只带有一种蛋白质的编码信息。,2023/3/27,分子生物学原理,遗传
2、密码的特点,连续性(commaless)：密码之间没有间断简并性(degeneracy)：大多数氨基酸有26个密码摆动性(wobble)：密码的第三位碱基与反密码的第一位碱基配对不严格通用性(universal)：全世界生物共用,2023/3/27,分子生物学原理,连续性,G C A G U A C A U G U C不连续的读法：G C A C A G A G U G U A.,密码之间没有核苷酸间断,2023/3/27,分子生物学原理,简并性,除了色氨酸和蛋氨酸外，其余氨基酸均有2-6个三联体为其编码。,*,2023/3/27,分子生物学原理,摆动性,密码与反密码配对辨认时，有时并不完全按
3、照碱基互补规律。尤其是密码的第三碱基对反密码的第一位碱基，更常出现这种摆动现象。,mRNA,密码子,CGI 反密码子GCC 密码子,2023/3/27,分子生物学原理,通用性,除了动物细胞中的线粒体和植物细胞中的叶绿体外，从最简单的病毒、原核生物到人类都使用一套遗传密码。,2023/3/27,分子生物学原理,二、核糖体是肽链合成的场所,氨基酸首先在核糖体内合成蛋白质，再输送至细胞其它组分中。核糖体由大、小亚基构成。亚基中含有不同的蛋白质和RNA。,2023/3/27,分子生物学原理,二、核糖体是肽链合成的场所,大亚基：tRNA结合位点：P位：给出AA，释放 tRNA A位：接受tRNA-AA转
4、肽酶，合成肽键转位酶小亚基：识别起始位点与mRNA形成复合物,2023/3/27,分子生物学原理,2023/3/27,分子生物学原理,三、tRNA和氨基酰tRNA,tRNA在蛋白质翻译中起接合的作用。tRNA的氨基酸臂上携带氨基酸。tRNA分子的反密码环与mRNA上的密码配对。密码-反密码-氨基酸三联体保证了翻译的准确性。,2023/3/27,分子生物学原理,氨基酰-tRNA的生成,氨基酰-AMP-E+tRNA 氨基酰-tRNA+AMP+E氨基酸ATPE 氨基酰AMP-E+PPiE:氨基酰-tRNA合成酶，具高度专一性 1.存在于胞质中 2.需ATP供能,需Mg+,Mn+3.有二个识别位点,2
5、023/3/27,分子生物学原理,氨基酰-tRNA的书写,Arg-tRNAarg Met-tRNAmetmfMet-tRNAmetf原核生物起始密码子需要在Met-tRNAmetf上进行甲酰化，而真核生物不需要。Met-tRNAmetf+FH4-CHO 转甲酰基酶 fMet-tRNAmetf,2023/3/27,分子生物学原理,第二节、蛋白质生物合成过程,起始延长终止,2023/3/27,分子生物学原理,原核生物的翻译起始,起始因子(IF)：胞液中的可溶性因子。已知有三种：IF-1：促进IF-3与小亚基结合 IF-2：使 fMet-tRNAmetf 与小亚基结合 IF-3：使大小亚基分离 核糖
6、体结合序列：原核生物的mRNA有一非常保守的序列，与核糖体的16S-rRNA结合，引导mRNA进入核糖体，这样的序列称为S-D序列，也叫核糖体结合序列。,2023/3/27,分子生物学原理,核糖体结合序列,2023/3/27,分子生物学原理,原核生物起始过程,70S核糖体IF3IF1 30S小亚基IF3 IF1+50S大亚基,fmet-tRNAfmet先形成fmet tRNAfmet IF2 GTP，再与小亚基和mRNA形成复合物，最后形成70S起始复合物。P位为mRNA上的AUG及fmet tRNAfmet 所占据,A位空缺。,70S mRNA fmet tRNAfmet 70S起始复合物,
7、fmet-tRNAfmet+GTP+IF2 fmet tRNAfmet IF2 GTP+mRNA,30S mRNA fmet tRNAfmet GTP IF1 IF2 IF3,50S IF1,IF2,IF3,GDP+Pi,2023/3/27,分子生物学原理,原核生物起始过程,2023/3/27,分子生物学原理,真核生物的翻译起始,起始因子（eIF）：有10种起始甲硫氨酰tRNAmet无甲酰化mRNA结构有所不同核糖体有所不同原核生物与真核生物的翻译起始比较,2023/3/27,分子生物学原理,真核生物的翻译起始,2023/3/27,分子生物学原理,二、肽链的延长,核糖体循环：翻译过程中的肽链延
8、长，延长因子：延长过程所需的蛋白质因子称(EF)。核糖体循环分为注册、成肽和转位三个步骤。,2023/3/27,分子生物学原理,二、肽链的延长,2023/3/27,分子生物学原理,注册,注册：氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引，进入核糖体的A位。,mRNA,2023/3/27,分子生物学原理,成肽和转位,成肽由转肽酶催化，反应在A位上进行，即P位上的蛋氨酸退位到A位成肽。成肽后无负载的tRNA从核糖体上脱落下来。转位：在A位上的肽连同mRNA从A位进入P位。由转位酶催化。这实际上是肽-tRNA-mRNA与核糖体位置的相对变更。注册、成肽和转位三个步骤多次反复，肽链就不断延长。,2023/3/2
9、7,分子生物学原理,2023/3/27,分子生物学原理,三、肽链合成的终止,肽链合成终止包括：终止密码的辨认肽链从肽-tRNA上水解mRNA从核糖体中分离核糖体大小亚基的拆分,2023/3/27,分子生物学原理,三、肽链合成的终止,释放因子RF：终止过程中的蛋白质因子 辨认终止密码 促进肽链C端与tRNA 3-OH酯键的水解，使肽链从翻译中的核糖体上释放下来。RF-1：UAA和UAG；RF-2：UAA和UGA；RF-3：结合GTP，促进RF-1和RF-2对核糖体的结合。,2023/3/27,分子生物学原理,翻译的终止过程,当翻译到A位出现mRNA的终止密码时，由RF-1或RF-2识别终止密码，
10、进入A位。释放因子的结合诱导核糖体上的转肽酶将合成的肽链转移到水分子，将P位上肽链从tRNA分离出来。通过GTP水解GDP及Pi，使残留在核糖体上的tRNA和各种释放因子脱离，最后核糖体从mRNA上脱落下来。,2023/3/27,分子生物学原理,翻译的终止示意图,2023/3/27,分子生物学原理,翻译的终止示意图,2023/3/27,分子生物学原理,翻译的终止示意图,2023/3/27,分子生物学原理,多聚核糖体,在一条mRNA上常有多个核糖体呈串珠状排列，核糖体是以多核糖体形式存在。多核糖体的形成是由于一条mRNA链上多个部位有核糖体在进行蛋白质合成，这样可以大大加速蛋白质合成的速度，mR
11、NA得到充分的利用。,2023/3/27,分子生物学原理,翻译全过程,起始,2023/3/27,分子生物学原理,翻译全过程,核糖体循环,2023/3/27,分子生物学原理,翻译全过程,核糖体循环,2023/3/27,分子生物学原理,翻译全过程,终止,2023/3/27,分子生物学原理,核糖体循环,原核生物中：复制、转录、翻译同步，多肽合成后，进入大亚基的管腔内，经滑面内质网进高尔基体，进行后加工。,2023/3/27,分子生物学原理,翻译后加工,翻译后加工：posttranslational procession蛋白质合成后，还必须进行后加工，才能表现出生理活性，这些蛋白质的修饰过程称为翻译后
12、加工。,2023/3/27,分子生物学原理,翻译后加工,去除N-甲酰基或N-蛋氨酸个别氨基酸的修饰亚基聚合辅基连接水解修饰分泌性蛋白质,2023/3/27,分子生物学原理,去除N-甲酰或N-蛋氨酸,由脱甲酰基酶或氨基肽酶催化可与翻译同步,2023/3/27,分子生物学原理,个别氨基酸的修饰,脯氨酸羟脯氨酸赖氨酸羟赖氨酸磷酸化：Ser、Thr、Tyr二硫键的形成：空间相邻的二个Cys氧化而成,2023/3/27,分子生物学原理,亚基聚合,具有四级结构的蛋白质由两条以上肽链通过非共价键聚合，形成寡聚体，才有生物活性。Hb：22PKC：R2C2,2023/3/27,分子生物学原理,辅基连接,蛋白质分
13、为单纯蛋白质和结合蛋白质两类。如糖蛋白、脂蛋白等都需要加工后才能生成。,2023/3/27,分子生物学原理,水解修饰,在真核 生物中，往往会有一条已合成的多肽链经翻译后加工产生多种不同活性的蛋白质或肽。信号肽,ACTH,-LT,-MSH,Endophin,-MSH,103肽,POMC,2023/3/27,分子生物学原理,分泌性蛋白质,分泌蛋白质：合成后分泌到血液循环中，或再到靶细胞去发挥功能的蛋白质。信号肽：具疏水性的肽段，可使蛋白质移向细胞膜并与细胞膜结合，然后将合成的蛋白质送出细胞。大多数分泌性蛋白质是一种蛋白质前身。肽类激素、血浆蛋白、凝血因子、抗体蛋白、蛋白酶等,2023/3/27,分
14、子生物学原理,第四节、抗生素对翻译的抑制作用,抗生素一般是细菌或真菌所产生的具有抑制其它生物生长的物质。抗生素因具有杀菌或抑制细菌生长的作用而被广泛用于临床，部分用于科研。某些抗生素可抑制翻译,2023/3/27,分子生物学原理,四环素,抑制起始氨基酰-tRNA与原核生物或真核细胞的核糖体小亚基的结合而抑制翻译由于不能透过真核细胞膜，故只能对原核细胞的翻译过程发生抑制。,2023/3/27,分子生物学原理,氯霉素,能与原核生物的核糖体大亚基结合，抑制转肽酶活性而阻断翻译的延长过程。,2023/3/27,分子生物学原理,链霉素和卡那霉素,能与原核生物核糖体小亚基结合，改变其构象，引起读码错误，使
15、毒素类的细菌蛋白失活。结核杆菌敏感,2023/3/27,分子生物学原理,嘌呤霉素,结构与酪氨酸-tRNA相似，从而取代一些氨基酰-tRNA进入翻译进入翻译中的核糖体的A位。对原核和真核都有作用,2023/3/27,分子生物学原理,放线菌酮,抑制核糖体转肽酶只对真核生物有特异性作用用于科研,2023/3/27,分子生物学原理,白喉毒素,白喉杆菌产生对真核生物有剧毒的毒素蛋白质共价修饰EF-2，生成EF-2的腺苷二磷酸核糖衍生物，使EF-2失活。,2023/3/27,分子生物学原理,抗生素对翻译的抑制作用,四环素族,氯霉素,放线菌酮,嘌呤霉素,链霉素和卡那霉素,2023/3/27,分子生物学原理,小结,翻译中的三种RNA:m RNA、t RNA、r RNA对RNA的讨论共有三次 1.结构上 2.生物合成 3.功能上翻译的三个过程:1.起始：IF、eIF 2.延长：EF 3.终止：RF、RR,相关的三个三,
