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第十七章翻译--蛋白质的生物合成8版-上课6页

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Chapter 17 遗传信息的传递 蛋白质的生物合成 — 翻译 Biosynthesis of Proteins Translation -Translation Based on the National planning textbook,8th edition, 2013 Luyi 2 什么是翻译? mRNA 分子中的遗传信息 搬运工具 tRNA 基因 OH rRNA mRNA 指定氨基酸序列构成的蛋白质 mRNA 作为模板 tRNA作为搬运氨基酸的载体 Ribosome (rRNA) 作为加工场所 (某些蛋白因子也是参与者) 3 原料 装配场所 模板 产物 4 参与蛋白合成的各种分子: 第一节 蛋白质生物合成体系 Section I The system of protein synthesis *基本原料: 20种被编码的α-氨基酸 *3种RNA分子: mRNA, tRNA 及 rRNA *蛋白质生物合成中用到的酶:氨酰tRNA合成 酶、转肽酶及转位酶 *各种蛋白因子: IF, EF 和 RF *能源物质: ATP 和 GTP *无机离子: Mg2+ 、 K+ 5 6 1

I. mRNA在蛋白质的生物合成中的作用是 决定氨基酸序列的模板 真核生物中的mRNA结构 Start of genetic message Cap 遗传密码 (condon) 在mRNA的开放阅读框架(ORF)中由AGCU四种 核苷酸以每3个相邻的核苷酸为一组代表一种氨基 End Tail 酸或其它信息。

这种三联体称为遗传密码。

5 3 起始密码子: AUG 三组终止密码子: UAA、UAG、 UGA 氨基酸密码子: 61组 7 8 5-UTR Open reading frame (ORF) 3-UTR 遗传密码的特点 1. 方向性(orientation) 5 ' →3 ' : 翻译时的阅读方向只能是5’到3’. 5 阅读方向 3 N 蛋白质合成方向 C 10 9 插入或缺失可能引起移码突变: 2.连续性(commaless): 连续性及不重叠性 √ 5'AUGACGUUUGAGAAU3' × 5'AUGACGUUUGAGAAU3' × 11 12 2

3.特异性和简并性 (Specific and degenerate ): 除了甲硫氨酸和色氨酸外,每一种氨基酸都 至少有两个密码子编码(编码组合) 编码同一种氨基酸的密码子仅在第三位密码 子上不同 13 14 4.摆动性(Wobble): 翻译过程中除A-U、G-C配对外,还有非标准 配对,I-A、I-C、I-U, 密码子的5’端第1、2个碱基严格遵循标准配 对,而第3个碱基可以非标准配对,具有一定程 度的摆动灵活性 The first base of anti-codon The third base of codon I U, C, A U A, G G U, C A U C G 15 16 5.通用性(Universal): 无论原核细胞还是真核细胞使用同一套遗 传密码 例外: Universal AUA AGA AGG UGA Ile Arg Arg stop Mitochondria Met、initiation stop stop Trp 17 Ⅱ. tRNA与氨基酸的连接 tRNA的功能: *作为载体: 通过生成氨酰tRNA结合及携带各种 氨基酸 *作为适配器: tRNA可作为衔接分子,并可识别 mRNA上的密码子序列 18 3

转运RNA (tRNAs) 和氨酰 tRNA : * 所有tRNA的3‘末端都有三个核苷酸即CCA. tRNA 的氨基酸臂可携带特异的氨基酸. * tRNA的反密码子臂上含有反密码子.  tRNA 的结构 Tertiary structure 19 Secondary structure 20 Ⅲ. 核糖体是蛋白翻译的场所 21 22 原核生物的核糖体结构 肽酰位点 (P 位) 氨基酰位点 (A 位) 出口位 (E 位) 23 24 4

三种RNA在蛋白合成中的作用 Ⅳ. 肽链合成需要的酶类和其它因子: 1. 酶: *氨酰tRNA合成酶 *转肽酶 *转位酶 2.蛋白因子: 起始因子Initiation factors (IF, eIF) 延长因子Elongation factors (EF, eEF) 释放因子Release factors (RF, eRF) 3. ATP, GTP,无机离子 25 26 第二节 氨基酸与tRNA的连接 (氨基酸的活化) Section Ⅱ Conjunction of amino acids with tRNA (AA activation) 27  氨基酸的活化:氨基酸与特异的tRNA生成氨 基酰tRNA复合物的过程就是氨基酸的活化 Ala-tRNAAla Arg-tRNAArg Met-tRNAMet 活化反应由氨基酰-tRNA合成酶 ( aminoacyl-tRNA synthetase )催化. 28 Ⅰ.氨基酰tRNA合成酶都具有高度专一性, 可识别特异的AA 和tRNA Aminoacyl-tRNA Synthetase* Amino acid + tRNA ATP aminoacyl -tRNA AMP+PPi 氨基酰tRNA合成酶的特点 * 绝对特异性 *校对功能 * 需要 ATP 29 30 5

氨酰tRNA合成酶催化氨酰tRNA合成步骤 1)氨基酸结合于AMP-酶复合物,形成活化的氨基酸 AA +ATP-E aminoacyl-AMP-E + PPi 2)氨基酸从氨酰-AMP-E复合物上转移到tRNA上形 成氨基酰tRNA aminoacyl- AMP-E + tRNA aminoacyl-tRNA + AMP + E 31 32 Ⅱ.起始氨基酰-tRNA (Initiation Aminoacyl-tRNA) 真核生物: 起始氨基酰-tRNA是甲硫酰胺tRNA. methionyl-tRNAiMet (Met-tRNAiMet) 原核生物: 起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸. N-formylmethionyl-tRNAfMet (fMet-tRNAfMet) 甲酰甲硫氨酰tRNA( fMet-tRNAfMet )的形成: (1)Methionine + tRNAfMet + ATP Met-tRNAfMet + AMP + PPi (2)N10-Formyl-tetrahydrofolate + Met-tRNAfMet tetrahydrofolate + fMet-tRNAfMet 33 34 Conclusion: • 氨基酸需要经过活 化生成氨酰tRNA • 活化部位是alpha 羧基 • 生成的化学键是酯 键 • 能量来源: 2个~P 35 第三节 蛋白质的生物合成过程 Section Ⅲ Process of protein biosynthesis 36 6

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