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1、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,翻译,转录,反转录,复制,复制,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）,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),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
2、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,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,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tRNA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,终止密
3、码：UAA、UAG或UGA（不编码氨基酸）,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 TC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,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（
4、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,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,（3）起始AA-tR
5、NA 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）,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、
6、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）,一、蛋白质合成抑制剂：抗生素、干扰素、毒素,二、真核与原核蛋白合成的不同点,1、转录与翻译不偶联2、合成体系复杂3、合成起始AA-tRNA不同4、通常需进行翻译后加工5、合成的调控更为复杂,第三节 蛋白质合成的调节,（2）能量：GTP（3）转肽酶活性转变：转肽酶酯酶（水解酶）,1、抗生素,2、干扰素（interferon，IF）：抗病毒,降解模板RNA：干扰素与双链RNA（病毒）共同活化2,5-A合成酶，促使多聚2,5-A生成；2,5-A活化核酸内切酶，使mRNA降解
7、,磷酸化起始因子eIF2，抑制蛋白合成的起始,3、毒素：抑制真核生物,（1）白喉毒素：共价修饰（ADP核糖化）延长因子EFT2，抑制肽链延长,二、其它调节方式,第四节 翻译后加工,一、肽链合成后的加工,1、去除N-甲酰基（原核）或N-蛋氨酸（真核）,2、二硫键形成：生成胱氨酸,3、水解修剪,4、氨基酸侧链修饰：羟化（生成羟脯氨酸、羟赖氨酸）、乙酰化、磷酸化、甲基化与羟甲基化、加糖、加脂，等,5、亚基聚合,6、辅基结合,解读密码,DNA分子中的核苷酸只有4种，而蛋白质中的氨基酸却有20种之多。DNA如何得以包含蛋白质中氨基酸排列的遗传信息呢？,？,1954年理论物理学家Gamov在“Nature
8、”杂志中明确提出遗传“密码”的概念。认为在密码翻译时3个核苷酸决定1个氨基酸。4种核苷酸，如允许重复，则可有4364种排列组合方式。,解读密码,密码特点,1、密码子不重叠,2、密码子的连续性与方向性,刘新文，蛋白质生物合成,密码特点,3、密码简并性,密码特点,4、密码配对的摇摆性,密码特点,搬运工具tRNA,搬运工具tRNA,搬运工具tRNA,核蛋白体,核蛋白体,核蛋白体,核蛋白体,核蛋白体,两类核蛋白体:结合型：位于粗面内质网，合成分泌蛋白（含信号肽）.游离型：游离于胞质中,参与细胞固有蛋白的合成,核蛋白体,基本原理,氨基酰-tRNA合成,起始复合物,1、mRNA就位,2、起始tRNA结合,
9、3、大亚基结合,原核起始,起始因子,起始因子,肽链延长,1、进位,肽链延长,进位,肽链延长,2、肽键生成,肽链延长,肽链终止,肽链终止,嘌呤霉素,肽链终止,嘌呤霉素的作用机理,真核生物与原核生物蛋白质合成的不同,蛋白质合成的调节,蛋白质合成的调节,1、肽链水解修饰,2、修饰,羟化：胶元蛋白前体中的Pro、Lys。,脂化：脂蛋白要加脂。,乙酰化：组蛋白进行乙酰化。,甲基化：细胞色素C，肌蛋白.,磷酸化：磷酸化酶b,糖基化:在粗面内质网糖苷化与肽链合成同时进行.,肽链的加工修饰,3、亚单位的聚合、辅基结合,【例如】血红蛋白(22),肽链的加工修饰,糖蛋白的合成,靶向输送(protein targe
10、ting)：将合成后的蛋白质定向运送到行使功能的目标区域,分泌蛋白质的合成,一、信号肽 1、作用：使核蛋白体与内质网上的受体结合；肽链进入内质网腔后运至靶器官，由信号肽酶切除信号肽。2、结构：约1540AA构成；分三个区：N端为亲水区含碱性氨基酸,提供正电荷。疏水区含中性或疏水性氨基酸。加工区是信号肽酶切割信号肽的部位。,二、其它 参与转运的分子 1、信号肽识别粒子SRP（Signal recognition particles）：由6种蛋白质与7S-RNA组成复合体。与合成的分泌蛋白中的信号肽结合。与内质网上的受体结合。2、7S-RNA:305bp,提供SRP形成的结构骨架。3、对接蛋白Dp
11、（docking protein）：Dp 是SRP的受体，与SRP共同催化转运携有肽链的核蛋白体到内质网上。,2、信号肽被信号肽酶切割掉，蛋白质分泌到内质网腔。,三、分泌蛋白的转运过程 1、信号肽与SRP结合，SRP与Dp结合，核蛋白体与内质网膜结合。,SRP的结合使肽链合成减速或暂停。当SRP与其受体结合时,释放信号肽,翻译又恢复进行.,分泌蛋白质的合成,移码突变,机体自身合成蛋白质的必要性与可能性,蛋白质是生命活动的物质基础,蛋白质具有种属及个体特异性 人体不能直接利用外源性蛋白质,遗传信息决定蛋白质氨基酸序列,细胞具有蛋白质合成体系,刘新文，蛋白质生物合成,二、糖蛋白的合成,三、蛋白分拣细胞内运输与定位,第四节蛋白质合成与医学的关系,一、分子病(molecular diseases)由于基因缺陷，导致蛋白质合成异常，最终引起机体某些结构与功能障碍，产生疾病，称分子病。,刘新文，蛋白质生物合成,1、误义突变（missense mutation）：某一氨基酸的密码突变为另一氨基酸的密码的现象 2、移码突变（frame-shift）：插入或缺失1个或2个核苷酸后，导致插入点后的所有密码子发生改变,1、镰刀状红细胞贫血血红蛋白链N端第六个氨基酸残基由Glu变为Val珠蛋白结构基因中第六个密码子由CTT变为CAT,2、小儿麻痹症与翻译起动因子有关,谢谢！,【经典举例】,
