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第十二章 翻译

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。. 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. 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。

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第十二章 翻译

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Presentation Transcript

  1. 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。

  2. 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

  3. 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。

  4. 遗传密码的特点 • 连续性(commaless)：密码之间没有间断 • 简并性(degeneracy)： 大多数氨基酸有2~6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

  5. 连续性 G C AG U AC A UG 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

  6. 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。 *

  7. 摆动性 • 密码与反密码配对辨认时，有时并不完全按照碱基互补规律。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。 C－G－I 反密码子 G－C－C 密码子 mRNA 密码子

  8. 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。

  9. 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。

  10. 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

  11. 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。

  12. 氨基酰-tRNA的生成 • 氨基酰-AMP-E + tRNA 氨基酰-tRNA + AMP + E • 氨基酸＋ATP－E  氨基酰－AMP-E + PPi • E : 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

  13. 氨基酰-tRNA的书写 • Arg-tRNAarg • Met-tRNAmetm • fMet-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

  14. 第二节、蛋白质生物合成过程 • 起始 • 延长 • 终止

  15. 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。

  16. 核糖体结合序列

  17. 原核生物起始过程 70S核糖体＋IF3＋IF1 30S小亚基IF3 IF1 + 50S大亚基 fmet-tRNAfmet+GTP+IF2 fmet tRNAfmet IF2 GTP +mRNA 30S mRNA fmet tRNAfmet GTP IF1 IF2 IF3 ＋50S －IF1,IF2,IF3,GDP+Pi 70S mRNA fmet tRNAfmet 70S起始复合物 • 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。

  18. 原核生物起始过程

  19. 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

  20. 真核生物的翻译起始

  21. 二、肽链的延长 • 核糖体循环：翻译过程中的肽链延长， • 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。

  22. 二、肽链的延长

  23. 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

  24. 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。

  25. 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

  26. 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。

  27. 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，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。

  28. 翻译的终止示意图

  29. 翻译的终止示意图

  30. 翻译的终止示意图

  31. 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，mRNA得到充分的利用。

  32. IF-1 IF-2 GTP IF-3 fMet 翻译全过程 起始

  33. IF-1 IF-2 GTP IF-3 fMet fMet 翻译全过程 核糖体循环

  34. fMet fMet 翻译全过程 核糖体循环

  35. IF-1 IF-3 翻译全过程 终止

  36. 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。

  37. 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加工。

  38. 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

  39. 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

  40. 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

  41. 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：22 • PKC：R2C2

  42. 辅基连接 • 蛋白质分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。

  43. 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 POMC 103肽 ACTH -LT -MSH  -MSH Endophin

  44. 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

  45. 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

  46. 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。

  47. 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。

  48. 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，使毒素类的细菌蛋白失活。 • 结核杆菌敏感

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