遺傳信息的翻譯

關于遺傳信息的翻譯第一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四學習目標掌握mRNA、tRNA和核糖體的組成、結構及功能掌握蛋白質(zhì)合成的基本過程和分子機制明確參與蛋白質(zhì)合成過程的蛋白質(zhì)因子作用特點掌握蛋白質(zhì)合成后加工的方式和特點第二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四

翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)子遺傳密碼翻譯成氨基酸，合成蛋白質(zhì)多肽鏈的過程，是基因表達的最終目的。第三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)參與蛋白質(zhì)合成的物質(zhì)第四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四一、mRNA和遺傳密碼1.遺傳密碼及其破譯信使RNA的發(fā)現(xiàn)三聯(lián)子密碼（密碼子）起始密碼子，終止密碼子第五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四2.遺傳密碼的性質(zhì)（1）遺傳密碼的連續(xù)性（2）遺傳密碼的簡并性（3）遺傳密碼的擺動性（4）遺傳密碼的普遍性和特殊性（5）遺傳密碼的防錯功能第七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四

第三個字母UCAG第八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四二、tRNA與氨基酸的轉(zhuǎn)運tRNA的結構第九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四tRNA二級結構二氫尿嘧啶環(huán)TψC環(huán)額外環(huán)反密碼子環(huán)氨基酸接受臂3’5’第十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四tRNA的三級結構

第十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四2.tRNA的功能3.tRNA的種類（1）起始tRNA（2）同工tRNA（3）校正tRNA第十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四三、核糖體的結構和功能核糖體的結構原核生物核糖體由約2/3的RNA和1/3的蛋白質(zhì)組成；真核生物核糖體中RNA約占3/5的和蛋白質(zhì)占2/5。第十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四原核生物真核生物核糖體小亞基大亞基核糖體小亞基大亞基S值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質(zhì)21種33種33種49種

原核、真核核糖體的組成

第十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四2.rRNA3.

核糖體的功能第十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的過程

蛋白質(zhì)的生物合成也稱翻譯，即把mRNA分子中堿基排列順序轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)或多肽鏈中的氨基酸排列順序的過程。第十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四翻譯的過程：氨基酸的活化肽鏈合成的起始肽鏈的延伸肽鏈合成的終止與釋放第十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四1.氨基酸的活化

tRNA攜帶氨基酸的反應

氨基酸+tRNA氨酰-tRNA氨酰-tRNA合成酶ATPAMP+PPi第二十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四

密碼子AUG為編碼甲硫氨酸（Met）的密碼子，同時作為起始密碼。

真核生物：甲硫氨酰-tRNA（Met-tRNA）

原核生物：甲酰甲硫氨酰-tRNA（fMet-tRNA）

起始tRNA第二十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四2.肽鏈合成的起始

肽鏈合成的起始階段，是指mRNA和起始tRNA分別與核糖體結合而形成起始復合物的過程。

需起始因子IF和ATP、GTP參與。第二十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四蛋白體大、小亞基分離。mRNA在小亞基定位結合；SD序列：又稱核糖體結合位點，是mRNA起始密碼上游的一段富含嘌呤核苷酸的序列，該序列以…AGGA…為核心;（圖12-2）起始tRNA在小亞基上就位；核糖體大亞基結合。原核生物70S起始復合物形成(圖12-3)

第二十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第二十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第二十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第二十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四3.肽鏈的延伸

肽鏈合成的延伸是根據(jù)mRNA密碼序列的指導,依次添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈,直到合成終止的過程。

需要延伸因子、各種酶和GTP參與。

原核生物延伸因子：EF-TuEF-TsEF-G第二十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四

肽鏈延伸三個步驟：

（1）進位(entrance)

（2）轉(zhuǎn)肽(peptidebondformation)

（3）移位(translocation)

核糖體閱讀mRNA密碼子的方向是5’→3’，肽鏈合成從N→C端進行的。第二十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四需ＥＦ－Ｔ參與。新的氨酰-tRNA進入A部位（1）（1）進位第二十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四轉(zhuǎn)肽反應在Ａ位上進行（2）轉(zhuǎn)肽是由肽酰轉(zhuǎn)移酶催化的肽鍵形成過程。第三十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四（3）移位

延長因子EF-G有移位酶活性，可結合并水解１分子GTP，促進核糖體向mRNA的３’側移動。第三十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四移位轉(zhuǎn)肽第三十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四4.

肽鏈合成的終止和釋放

當核糖體上出現(xiàn)mRNA的終止密碼后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰－tRNA中釋出，

mRNA、核糖體大、小亞基等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止

需要釋放因子（RF）的參與

原核生物RF：RF-1、RF-2、RF-3UAAUAGUAAUGA有助于RF-1/-2的活性第三十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四IF3RF1RF2RF3GTPGDP+Pi第三十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)翻譯后的加工第三十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四一、N端fMet或Met切除

甲硫氨酸（真核生物）甲硫氨酸或者氨基端的一些氨基酸殘基常由氨肽酶催化而水解除去成熟的蛋白質(zhì)的N-端：未加工的蛋白質(zhì)的N-端：N-甲酰甲硫氨酸（原核生物）甲酰基經(jīng)肽甲酰基酶水解而除去，多數(shù)情況甲硫氨酸也被氨肽酶除去第三十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四二、二硫鍵形成

多肽鏈中的二硫鍵，是在肽鏈合成后，通過二個半胱氨酸的疏基氧化而形成的

二硫鍵的形成對于許多酶和蛋白質(zhì)的活性是必需的第三十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四三、化學修飾

化學修飾的類型很多，包括：磷酸化(如核糖體蛋白質(zhì))

糖基化(如各種糖蛋白)

甲基化(如組蛋白、肌肉蛋白質(zhì))

乙基化(如組蛋白)

羥基化(如膠原蛋白)

羧基化等第三十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四1.折疊

在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）腔中折疊和修飾是有關的，糖分子的連接對于正確的折疊十分必要。

BiP，一個與折疊功能有關的蛋白，屬于分子伴侶Hsp70家庭的一員。有兩個功能：?第三十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四2.在ER中的糖基化及修整

實際中所有分泌蛋白和膜蛋白幾乎都是被糖基化的蛋白。3.在高爾基體表面的進一步加工復合寡聚糖是在高爾基體中進一步修整和加上糖的殘基。第四十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四四、剪切

很多的前體蛋白要經(jīng)過剪切后方能成為成熟的蛋白。如：胰蛋白酶原經(jīng)過加工切去部分肽段才能成為有活性的胰蛋白酶；多蛋白的前體要經(jīng)剪切后才能成為成熟的蛋白---逆轉(zhuǎn)錄病毒中的三個基因：envgagpol第四十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四蛋白質(zhì)內(nèi)含子---內(nèi)蛋白子與內(nèi)含子的區(qū)別在于，它可以和外蛋白質(zhì)子的基因一道表達，而不是其mRNA被切除，產(chǎn)生前體蛋白以后再從前體中被切除掉。第四十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四

一般真核細胞中一個基因?qū)粋€mRNA，一個mRNA對應一條多肽鏈，但也有少數(shù)的情況，即翻譯后的多肽鏈經(jīng)水解后產(chǎn)生幾種不同的蛋白質(zhì)或多肽。

例如：哺乳動物的鴉片樣促黑皮激素原(POMC)初翻譯產(chǎn)物為265個氨基酸。在腦下垂體前葉細胞中，POMC切割成為N-端片段和C端片段的β-促脂解素。然后N端片段又被切割成較小的N端片斷和促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)。而在腦下垂體中葉細胞中，β-促脂解素再次被切割產(chǎn)生β-內(nèi)啡肽；ACTH也被切割產(chǎn)生13肽的α-促黑激素(α-melanotropin)

翻譯后加工的生物學意義第四十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾POMCNC信號肽較短肽鏈（103肽）ACTHα-促黑激素-

Endorphin

-內(nèi)啡肽促腎上腺皮質(zhì)激素

β-促脂解素-LPH較長肽鏈腦下垂體前葉細胞中第四十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)蛋白質(zhì)的運輸一、信號肽引導蛋白質(zhì)到達靶部位二、翻譯完成后被運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)四、翻譯的同時也被運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)第四十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四第四十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四分泌蛋白質(zhì)的合成和胞吐作用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體泡泡泡融入質(zhì)膜核糖體芽泡第四十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期四蛋白質(zhì)定位

新合成的蛋白質(zhì)只有被運送到各