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蛋白质的生物合成（翻译）ProteinBiosynthesis，Translation⚫蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由4种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨

基酸的排列顺序。一、遗传密码⚫mRNA上存在遗传密码mRNA分子上从5至3方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(tripletcoden)。起始密码(i

nitiationcoden):AUG终止密码(terminationcoden):UAA，UAG，UGA遗传密码表目录从mRNA5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(op

enreadingframe,ORF)。1.连续性(commaless)⚫遗传密码的特点编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。•基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshiftmutation)。2.

简并性(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。目录2.简并性(degeneracy)目录3.通用性(universal)•蛋白质生物合成的整套密码，从原核生

物到人类都通用。•已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。•密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。4.摆动性(wobble)转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，

但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。U摆动配对目录密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG二、蛋白质合成体系ProteinBiosynt

hesisSystem⚫20种氨基酸(AA)作为原料⚫酶及众多蛋白因子，如IF、eIF⚫ATP、GTP、无机离子参与蛋白质生物合成的物质包括⚫三种RNA–mRNA（messengerRNA,信使RNA）–rRNA（ribosomalRNA,核蛋

白体RNA）–tRNA（transferRNA,转移RNA）一）、翻译模板mRNA及遗传密码⚫mRNA是遗传信息的携带者•遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子(cistron)。•原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的

mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子(polycistron)。•真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(singlecistron)。二）、tRNA与氨基酸的活化反密码环氨基酸臂tRNA的三级结构示意图氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAA

TPAMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶1氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)⚫氨基酸的活化第一步反应氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E＋AMP＋PPi目录第二步反应氨基酰-AMP-E＋tRNA↓氨基酰-tRNA＋AMP＋E目录tRNA与酶结合的模型

tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP⚫氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。⚫氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)。⚫氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAlaSer-tRNASerMet-tRNAMet真核生

物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet2起始肽链合成的氨基酰-tRNA二、核蛋白体是多肽链合成的装置目录原核生物真核生物核蛋白体小亚基大亚基核蛋白体小亚基大亚基S70S30S5

0S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白质rpS21种rpL36种rpS33种rpL49种不同细胞核蛋白体的组成核蛋白体的组成目

录原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位：氨基酰位P位：肽酰位E位：排出位目录三、蛋白质生物合成过程TheProcessofProteinBiosynthesis⚫翻译的起始(initiation)⚫翻

译的延长(elongation)⚫翻译的终止(termination)整个翻译过程可分为：翻译过程从阅读框架的5´-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。一）、肽链合成起

始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物(translationalinitiationcomplex)。原核生物翻译起始复合物形成⚫核蛋白体大小亚基分离；⚫mRNA在小亚基定位结合；⚫起始氨基酰-tRN

A的结合；⚫核蛋白体大亚基结合。IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合S-D序列IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'目录IF-3

IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPilF1、3met-GTP-lF230S50SGDP+PilF2,fme

tfmet30S50SlF1、3mRNAGTP二）、肽链合成延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。⚫肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomalcycle)，每次循环增加一

个氨基酸，包括以下三步：–进位(entrance)–成肽(peptidebondformation)–转位(translocation)⚫延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongationfactor,EF)原核

生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：EF-1、EF-2原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPEF-1-αEF-Ts调节亚基EF-1-βγEFG有转位酶活性，促

进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放EF-2肽链合成的延长因子延长过程1进位（注册）：氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引，进入核蛋白体的A位。AUGP位A位EFT延长因子EFTuEFTsAA-tRNA-Tu-G

TPEF-Tu-GTPTs（EF-Tu+Ts）GTP+Aa-tRNAAAtRNA-Tu-GTP小亚基上的mRNAAAtRNA-mRNATu-GTPPiEF-TTu-GDPTs+EFT+GTP+AA-tRNAAA-tRNA-Tu-GTP+TsPi+Tu-GDP+aa-tR

NA-mRNAmRNATs2成肽P位A位AUGP位的fMet-tRNAimet的酰基与A位上的AA-tRNA的氨基成肽键。tRNA本身则从P位脱落，使P位空出。转肽酶核蛋白体大亚基上的蛋白质（rpL）。3转位在A位上的二肽连同tRNA从A位转移到P位。P位A位P位

A位三）、肽链合成的终止当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。终止相关的蛋白因子称为释放因子(releasefactor,RF)一是识别终止密码，如RF-

1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。释放因子的功能原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3真核生物释放因子：eRF终止过程1．当翻译到A位mRNA

出现终止密码时，由RF-1或RF-2识别终止密码进入A位。2.RF3激活核蛋白体上的转肽酶（具酯酶活性）。使P位上的肽与tRNA分离。3．在RR作用下，tRNA，mRNA及RF均从核蛋白体脱落，在IF作用下，核蛋白体

解聚成大﹑小亚基。UAAUAARF3RF1,2UAARR四、蛋白质合成后加工和输送PosttranslationalProcessing&ProteinTransportation一）翻译后加工修饰1亚基聚合例Hb分子由22组成2辅基连接例

糖蛋白的糖基，3去除N-端的N-甲酰基或N-蛋氨酸MetMetMet脱甲酰基或氨基肽酶1）．磷酸化在含-OH基的R基团磷酸化，由激酶催化，使蛋白质活性增高或降低。2）．羟化结缔组织蛋白质脯氨酸残基和赖氨酸残基羟化。3）．二硫键的形成稳定蛋白质构象4个别氨基酸的修饰5水

解修饰以POMC为例信号肽NC-MSH-MSHEndophin103肽ACTH-LT二）蛋白质合成后的靶向输送蛋白质合成后从核蛋白体定向到达其执行功能的目标地。靶细胞靶组织靶器官细胞膜去向1．保留在胞浆2．进入细胞核

、线粒体等细胞器3．分泌至体液，再输送到靶器官和靶细胞1．定义穿过合成所在的细胞，到其它组织细胞去的蛋白质。例如：肽类激素、血浆蛋白、抗体蛋白等。2．特点（1）信号肽分泌性蛋白质N端的一段疏水氨基酸较多的肽。其作用是将

合成的蛋白质移向胞膜，送出胞外。（2）蛋白质的前体：例如前胰岛素原等。分泌性蛋白质信号肽N-端碱性氨基酸末端区疏水核心区加工区信号肽酶3．分泌性蛋白的转运机制信号假说：信号肽被信号肽识别粒子（SRP）辨认、结合，把正在合成

蛋白质的核蛋白体带到细胞膜的胞浆面，与对接蛋白（DP）结合，促使膜蛋白通道开放，信号肽引导正在合成的蛋白质穿过胞膜，信号肽折回膜内，由膜外侧的信号肽酶在加工区切断，成熟蛋白则释放至胞外。SRPDP信号肽信号肽酶胞浆胞膜五、蛋白质生物合成与医学⚫蛋白质生物合成是很多天然抗

生素和某些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。⚫可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原核生物蛋白

质合成体系的任何差异，以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。⚫抗生素(antibiotics)是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。⚫抗代谢药物指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物，

如：6-MP。⚫某些毒素也作用于基因信息传递过程。一、抗生素类抗生素作用点作用原理应用四环素族（金霉素新霉素、土霉素）链霉素、卡那霉素、新霉素氯霉素、林可霉素红霉素梭链孢酸放线菌酮嘌呤霉素原核核蛋白体小亚基原核核蛋白体小亚基原核核蛋白体大亚基原核核蛋白体大亚基原核核蛋白体大亚基真核核蛋白体

大亚基真核、原核核蛋白体抑制氨基酰-tRNA与小亚基结合改变构象引起读码错误、抑制起始抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、妨碍转位与EFG-GTP结合，抑制肽链延长抑制转肽酶、阻断延长氨基酰-tRNA类似物，进位后引起未成熟肽链脱落抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗

菌药医学研究抗肿瘤药抗生素抑制蛋白质生物合成的原理四环素族氯霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素放线菌酮二、其他干扰蛋白质生物合成的物质⚫毒素(toxin)⚫干扰素(interferon)•白喉毒素(diphtheriatoxin)的作用机理NCONH2N+OCH2OOHOHADPCONH2白喉毒素++

延长因子-2（有活性）OCH2OOHOHADP延长因子-2（无活性）•干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA1.干扰素诱导eIF2磷酸化而失活ATPeIF2ADPeIF2-P（失活）Pi磷酸酶2.干扰素诱导病毒RNA降解降解mRNAdsRN

A干扰素AAPAPPPP252552-5AAPPPATP2-5A合成酶RNaseLRNaseL活化