分子生物学：第四章 蛋白质的翻译

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1、第四章第四章 蛋白质的翻译蛋白质的翻译Chapter 4 Protein translation 中心法则：中心法则：DNA 携带的遗传信息，经过携带的遗传信息，经过 mRNA 指导形指导形成蛋白质成蛋白质DNAmRNA转录转录翻译翻译Protein复制后永存表达、靶向、表达、靶向、降解机理降解机理复复制制mRNA 在核糖体上合成多肽的过程为翻译在核糖体上合成多肽的过程为翻译, translation第一节第一节 遗传密码遗传密码第二节第二节 tRNA第三节第三节 核糖体核糖体第四节第四节 蛋白质的合成蛋白质的合成第五节第五节 蛋白质的转运蛋白质的转运第六节第六节 蛋白质的降解蛋白质的降解本章

2、内容本章内容第一节第一节 遗传密码遗传密码一、一、三联体密码子及其破译二、二、 遗传密码的四大性质遗传密码的四大性质 mRNA 链上每三个核苷酸决定一个氨基酸（链上每三个核苷酸决定一个氨基酸（amino acid），），为三联体密码子（为三联体密码子（triplet codon）一、一、 三联体密码子及其破译三联体密码子及其破译TRANSLATIONCoden 1Coden 2Coden 3Coden 4Coden 553MessengerRNAH2NCOOHPolypeptide 1. 遗传密码的猜想与证实遗传密码的猜想与证实 氨基酸所对应核苷酸的数目的猜想氨基酸所对应核苷酸的数目的猜想 4

3、 种核苷酸对应种核苷酸对应 20 种氨基酸种氨基酸 两种核苷酸代表一个氨基酸：两种核苷酸代表一个氨基酸：42 = 16 种密码子种密码子 三种核苷酸代表一个氨基酸：三种核苷酸代表一个氨基酸：43 = 64 种密码子种密码子 44=256以上，虽能保证以上，虽能保证20种氨基酸编码，但不符合生种氨基酸编码，但不符合生物体在亿万年进化过程中形成的和遵循的经济原则物体在亿万年进化过程中形成的和遵循的经济原则 三种核苷酸代表一个氨基酸，就可满足编码三种核苷酸代表一个氨基酸，就可满足编码 20 种氨基酸种氨基酸的需要的需要u1961年年Crick等从遗传学的角度证实了三联密码的等从遗传学的角度证实了三联

4、密码的的构想的构想是正确的是正确的 u处理处理T4噬菌体噬菌体rII位点上的两个基因，使之发生移位点上的两个基因，使之发生移码突变（码突变（frame-shift），就生成完全不同的、没），就生成完全不同的、没有功能的蛋白质有功能的蛋白质uCrick小组用这种方法获得一系列的小组用这种方法获得一系列的T4“加字加字”和和“减字减字”突变突变插入或删除插入或删除1 1个碱基，密码子以后的氨基酸序列发生改变，个碱基，密码子以后的氨基酸序列发生改变，同时插入和删除，后续密码子不变，蛋白质序列不变（除了突同时插入和删除，后续密码子不变，蛋白质序列不变（除了突变处氨基酸）变处氨基酸）同时删除同时删除3

5、3个和插入个和插入3 3个碱基，产生多一个或少一个氨基酸的蛋个碱基，产生多一个或少一个氨基酸的蛋白质，序列不发生变化白质，序列不发生变化 研究烟草坏死卫星病毒发现，其外壳蛋白研究烟草坏死卫星病毒发现，其外壳蛋白亚基由亚基由400个氨基酸组成，相应的个氨基酸组成，相应的RNA片片段长段长1200个核苷酸，与密码三联子体系正个核苷酸，与密码三联子体系正好相吻合好相吻合 2. 2. 遗传密码的破译遗传密码的破译- -多聚物模板实验多聚物模板实验基于三个技术：基于三个技术： 人工合成核苷酸人工合成核苷酸 体外蛋白质合成体系体外蛋白质合成体系 核糖体结合技术核糖体结合技术 体外蛋白质合成技术体系体外蛋白

6、质合成技术体系主要操作方法：主要操作方法： 1) 制备大肠杆菌的无细胞合成系制备大肠杆菌的无细胞合成系 2) 加入加入 DNase 降解体系中的降解体系中的 DNA ，同时耗尽体系，同时耗尽体系的的 mRNA 3) 补充外源补充外源 mRNA 或人工合成的各种均聚物或共聚或人工合成的各种均聚物或共聚物作为模板合成新的肽链物作为模板合成新的肽链 特点：特点：新生肽链氨基酸的顺序由外加模板决定，由此可推新生肽链氨基酸的顺序由外加模板决定，由此可推断编码氨基酸的密码断编码氨基酸的密码 1961 年，密码子首次破译，年，密码子首次破译，Nirenberg 把多聚（把多聚（U）加）加入到大肠杆菌无细胞体

7、系中，合成了多聚苯丙氨酸，证明入到大肠杆菌无细胞体系中，合成了多聚苯丙氨酸，证明 UUU 代表苯丙氨酸代表苯丙氨酸 随后，随后，CCC 代表脯氨酸，代表脯氨酸，AAA 代表赖氨酸得以验证代表赖氨酸得以验证 由于复杂的二级结构，由于复杂的二级结构， GGG 当时并没有得到破译当时并没有得到破译 以多聚以多聚 UG （多二核苷酸）为模板合成多聚（多二核苷酸）为模板合成多聚 Cys 和和 Val 5 UGU GUG UGU GUG 3 5 GUG UGU GUG UGU 3 有有UGU（Cys）和）和 GUG（Val）两种密码子）两种密码子 以多聚三核苷酸（以多聚三核苷酸（UUC）作为模板可得到）作

8、为模板可得到 3 种氨基酸组种氨基酸组成的多肽成的多肽 5 UUC UUC UUC UUC 3 5 UCU UCU UCU UCU 3 5 CUU CUU CUU CUU 3 产生密码子分别为产生密码子分别为 UUC（Phe）、）、 UCU（Ser）或）或 CUU（Leu）的多聚苯丙氨酸、多聚丝氨酸或多聚亮氨酸的肽）的多聚苯丙氨酸、多聚丝氨酸或多聚亮氨酸的肽链链 以多聚三核苷酸（以多聚三核苷酸（GUA）为模板也可能只合成）为模板也可能只合成 2 种均种均聚多肽聚多肽 5 GUA GUA GUA GUA 3 5 G UAG UAG UAG UA 3 5 GU AGU AGU AGU A 3 UA

9、G 是终止密码是终止密码，不编码氨基酸。因此，只产生，不编码氨基酸。因此，只产生 2 种种密码子的多肽密码子的多肽随机共聚物为模板指导多肽的合成随机共聚物为模板指导多肽的合成只含 A、C 的共聚核苷酸作模板 任意排列可出现 8 种三联子：CCC、CCA、CAC、ACC、CAA、ACA、AAC，AAA获得 6 种氨基酸 Asn、His、Pro、Gln、Thr、Lys 组成的多肽遗传密码的破译找到了突破口遗传密码的破译找到了突破口核糖体结合技术核糖体结合技术Ser-C14. Leu-C14 . Lys-C14 . Gly-C14 . Marshall Nirenbergp以人工合成的三核苷酸为模板

10、，以人工合成的三核苷酸为模板，UUU、UCU等等ptRNA和氨基酸及三联体的结合是特异的和氨基酸及三联体的结合是特异的p复合体大分子是不能通过硝酸纤维滤膜的微孔，复合体大分子是不能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而游离的而游离的tRNA- 氨基酸的复合体是可以通过的，氨基酸的复合体是可以通过的，可把已结合与未结合的可把已结合与未结合的AA-tRNA分开分开反应液通过硝酸纤维素膜反应液通过硝酸纤维素膜 当模板是当模板是UUU时，时，Phe-tRNA结合于核糖体上，结合于核糖体上，UUU是是Phe的密码子的密码子Pro-tRNA(脯氨酰脯氨酰-tRNA)特异地与特异地与polyC结合结合GUU可促进可促进

11、Val-tRNA(缬氨酰缬氨酰-tRNA)结合结合UUG促进促进Leu-tRNA(亮氨酰亮氨酰-tRNA)结合等结合等p虽然所有虽然所有64个三核苷酸个三核苷酸(密码子密码子)都可按设想的序列都可按设想的序列合成，但并不是全部密码子均能以这种方法决定合成，但并不是全部密码子均能以这种方法决定p有一些三核苷酸序列与核糖体结合并不象有一些三核苷酸序列与核糖体结合并不象UUU或或GUU等那样有效，以致不能确定它们是否能为特等那样有效，以致不能确定它们是否能为特异的氨基酸编码异的氨基酸编码3. 终止密码子的确定终止密码子的确定p 19641964年年YanofskyYanofsky在研究在研究E.co

12、liE.coli色氨酸合成酶色氨酸合成酶A A蛋白（蛋白（ trpA trpA ）时推测无义密码子的存在）时推测无义密码子的存在p 因为因为trpAtrpA编码的编码的mRNAmRNA还编码了还编码了trpBtrpB、trpCtrpC、trpDtrpD和和trpEtrpEp 可能翻译时中途在某个位点（两个肽的连接处）停止，然可能翻译时中途在某个位点（两个肽的连接处）停止，然后再从下一个新的起点翻译，这样使各个肽可以分开，而后再从下一个新的起点翻译，这样使各个肽可以分开，而不至于产生一条很长的肽链不至于产生一条很长的肽链p 同时他发现同时他发现E.coliE.coli TrpTrp- - 的突变

13、株是不能合成完整的色氨酸的突变株是不能合成完整的色氨酸合成酶蛋白，这类的突变很可能携带有阻止合成的无义密合成酶蛋白，这类的突变很可能携带有阻止合成的无义密码子码子p1962年年Benzer和他的学生和他的学生S.Champe 发现野生型发现野生型T4的的r有两个顺反子有两个顺反子rA和和rB，共同转录一个多，共同转录一个多顺反子顺反子mRNA，但翻译成两个分开的蛋白，但翻译成两个分开的蛋白A和和B缺失的区域含缺失的区域含rA基因右边的大部分，和基因右边的大部分，和rB左边的左边的小部分。小部分。rl589的产物是一条多肽，但无蛋白的产物是一条多肽，但无蛋白A的活性，的活性，但有但有B蛋白的活性

14、蛋白的活性可能丢失了可能丢失了A基因末端的终止密码子和部分编码区，结基因末端的终止密码子和部分编码区，结果产生了无果产生了无A活性的单个融合蛋白分子活性的单个融合蛋白分子噬菌体噬菌体T4的的r1589缺失突变型缺失突变型p1964年年Brenner及其同事获得了及其同事获得了T4噬菌体编码头部噬菌体编码头部蛋白基因的琥珀突变（蛋白基因的琥珀突变（amber），并进行了精细作），并进行了精细作图图p分离研究了各种突变型的多肽分离研究了各种突变型的多肽p突变型的肽链比野生型的要短，推测琥珀突变可能突变型的肽链比野生型的要短，推测琥珀突变可能产生终止密码子，使肽的合成在中途停止下来产生终止密码子，使

15、肽的合成在中途停止下来p突变位点越靠近基因的左端，所产生的肽链越短，突变位点越靠近基因的左端，所产生的肽链越短，越靠近右端越接近野生型，据此推测越靠近右端越接近野生型，据此推测翻译的过程是翻译的过程是从从mRNA的的5端向端向3阅读阅读p肽链的合成是从肽链的合成是从N端向端向C端延伸端延伸T4噬菌体头部蛋白基因噬菌体头部蛋白基因23中琥珀突变中琥珀突变的精细结构遗传图的精细结构遗传图T4噬菌体头部蛋白基因噬菌体头部蛋白基因23中的终止密码子中的终止密码子p 1965年年Weigert,M.和和Garen,A由碱性磷酸酶基因中色氨酸由碱性磷酸酶基因中色氨酸位点的氨基酸的置换证明位点的氨基酸的置换

16、证明E.coli中无义密码子的碱基组成中无义密码子的碱基组成UAA和和UAGp 最后最后1967年年Brennr和和Crick证明证明UGA是第三个无义密码子是第三个无义密码子p 三个终止密码子三个终止密码子: UAA叫叫赭石赭石（ochre）密码子）密码子 UAG叫叫琥珀琥珀 (amber)密码子密码子 UGA叫叫蛋白石蛋白石（opal）密码子）密码子p 线粒体和叶绿体的终止子有四个，是线粒体和叶绿体的终止子有四个，是UAA，UAG，AGA，AGG4. 起始密码子的确定起始密码子的确定p将各种蛋白质的氨基酸顺序和其编码顺序相比较，将各种蛋白质的氨基酸顺序和其编码顺序相比较，起始时都是起始时都

17、是AUG密码子密码子p当正常的当正常的AUG起始密码子缺失时，或离体条件下，起始密码子缺失时，或离体条件下，GUG也担当起始密码子的作用也担当起始密码子的作用pGUG是是Val的密码子，由于的密码子，由于“摆动摆动”的缘故有时也的缘故有时也能和甲酰甲硫氨酸能和甲酰甲硫氨酸-tRNA相结合，但摆动的位点在相结合，但摆动的位点在第一位，使人不解。第一位，使人不解。p但在离体条件下但在离体条件下GUG的起始翻译的效率要比的起始翻译的效率要比AUG低低得多得多 20 种氨基酸的密码子表种氨基酸的密码子表二、二、 遗传密码的四大性质遗传密码的四大性质1. 遗传密码的连续性遗传密码的连续性2. 遗传密码的

18、简并性遗传密码的简并性3. 遗传密码的普遍性与特殊性遗传密码的普遍性与特殊性4. 遗传密码的摆动性遗传密码的摆动性1. 遗传密码的连续性遗传密码的连续性 编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间隔也无重叠，否则会改变氨基酸序列码间既无间隔也无重叠，否则会改变氨基酸序列 GUAUACGCCGGA53UGUAUCAGCCCGG53AU(+)GUAACGCCUGAU53(-)删除删除mRNA插入插入2. 遗传密码的简并性遗传密码的简并性 三种核苷酸代表一个氨基酸：三种核苷酸代表一个氨基酸： 43 = 64 个密码子，个密码子，61 个

19、编码氨基酸密码子个编码氨基酸密码子 3 个终止密码子：个终止密码子：UAA（赭石密码）、（赭石密码）、UGA（琥珀密码）（琥珀密码） UAG（蛋白石密码）（蛋白石密码） 61 密码子密码子 20 种氨基酸种氨基酸 1个氨基酸会有多种密码子个氨基酸会有多种密码子 简并：由一种以上密码子编码同一个氨基酸，对应简并：由一种以上密码子编码同一个氨基酸，对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子于同一氨基酸的密码子称为同义密码子 密码子的简并性密码子的简并性只有甲硫氨酸和色氨酸是一个密码子编码只有甲硫氨酸和色氨酸是一个密码子编码 20 20 种氨基酸的密码子表种氨基酸的密码子表. . 同义密码子第同义密码子

20、第1 1、2 2个核苷酸相个核苷酸相同，第同，第3 3个不同，编码同一氨基酸，可减少变异对生物的影响个不同，编码同一氨基酸，可减少变异对生物的影响密码子个数与其在蛋白中出现的频率相关密码子个数与其在蛋白中出现的频率相关 除除 Arg 外，某一氨外，某一氨基酸的密码子个数基酸的密码子个数, 与其在蛋白中出现与其在蛋白中出现的频率相关的频率相关 CG 双联子在真核双联子在真核生物中频率较低，生物中频率较低，故精氨酸是个例外故精氨酸是个例外3. 3. 密码子的普遍性与特殊性密码子的普遍性与特殊性 普遍性：普遍性： 所有生物基本共用同一套密码所有生物基本共用同一套密码 特殊性：特殊性： 同一密码子在不

21、同生物或细胞器编码不同同一密码子在不同生物或细胞器编码不同 aa, 许多许多与起始和终止密码有关与起始和终止密码有关原因：原因：由特定密码的由特定密码的 tRNA 的产生或缺失造成的产生或缺失造成（1）细菌或真核生物核基因组中遗传密码的特殊性）细菌或真核生物核基因组中遗传密码的特殊性色氨酸（支原体）色氨酸（支原体）半胱氨酸（纤毛虫）半胱氨酸（纤毛虫）UGAUAA谷氨酰胺（嗜热四膜虫）谷氨酰胺（嗜热四膜虫）CUG 丝氨酸（假丝酵母）丝氨酸（假丝酵母）亮氨酸（其他生物）亮氨酸（其他生物）终止终止密码子密码子（2 2） 线粒体中遗传密码的特殊性线粒体中遗传密码的特殊性生物生物密码子密码子线粒体线粒体

22、 DNA编码的氨基酸编码的氨基酸核核 DNA编码的氨基酸编码的氨基酸所有所有UGA色氨酸色氨酸终止子终止子酵母酵母CUA苏氨酸苏氨酸亮氨酸亮氨酸果蝇果蝇AGA丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸哺乳类哺乳类AGA/G终止子终止子精氨酸精氨酸哺乳类哺乳类AUA甲硫氨酸甲硫氨酸异亮氨酸异亮氨酸4. 4. 遗传密码的摆动性遗传密码的摆动性 1966年，年，Crick 根据立体化学原理提出摆动假说根据立体化学原理提出摆动假说 密码子与反密码子配对中，前两对碱基严格配对，而第密码子与反密码子配对中，前两对碱基严格配对，而第三对碱基有一定自由度，可以三对碱基有一定自由度，可以“摆动摆动”，为摆动配对，为摆动配对，wo

23、bble pairing 解释了反密码子中某些稀有成分（如解释了反密码子中某些稀有成分（如 I，inosine）的配）的配对，以及对，以及许多氨基酸有许多氨基酸有 2 个以上密码子的问题个以上密码子的问题Wobble pairing 同义密码子第同义密码子第1、2个核苷酸相同，第个核苷酸相同，第3个不同，编码同一氨个不同，编码同一氨基酸，可减少变异对生物的影响基酸，可减少变异对生物的影响第二节第二节 tRNA，transfer RNA一、一、tRNAtRNA的成熟的成熟二、二、tRNAtRNA的结构的结构三、三、tRNAtRNA的功能的功能四、四、tRNAtRNA的种类（校正的种类（校正tRN

24、AtRNA）五、五、tRNAtRNA对氨基酸的识别对氨基酸的识别一、一、tRNA 的成熟的成熟 成熟的成熟的 tRNA 由前体由前体加工而成加工而成 5 端由核糖核酸酶端由核糖核酸酶 P 切割而成切割而成 3 端由内切酶和外切端由内切酶和外切酶共同修剪前体后加酶共同修剪前体后加 CCA 序列序列 3 端的端的 CCA 是所有是所有 tRNA 共有序列共有序列二、二、tRNA 结构结构 长度：长度： 70-95 个核苷酸个核苷酸 （多数（多数 76 个），个），15 个恒个恒定，定， 8 个为半恒定个为半恒定 分子量：分子量：2400031000 含修饰碱基，一个含修饰碱基，一个 tRNA 分子

25、可含分子可含 20% 的修饰碱的修饰碱基，已发现基，已发现 50 多种不同修饰碱基多种不同修饰碱基1. tRNA 一级结构：一级结构：2. 2. tRNA 二级结构二级结构 呈三叶草形呈三叶草形 接受臂接受臂是接受氨基酸的位置是接受氨基酸的位置 TC 臂臂中中表示拟尿嘧啶，几表示拟尿嘧啶，几乎所有的乎所有的 tRNA 在此环中都含在此环中都含 TC 序列序列 反密码臂反密码臂顶端由顶端由 3 个碱基组成个碱基组成反密码子，识别反密码子，识别 mRNA 上对上对应密码子应密码子 D 臂臂根据含有二氢尿嘧啶命名根据含有二氢尿嘧啶命名 额外臂额外臂（可变臂）的大小往往（可变臂）的大小往往是是 tRN

26、A 分类的重要指标分类的重要指标氨基酸臂氨基酸臂 杆状结构杆状结构: 碱基配对形成碱基配对形成 3未端含配对的未端含配对的 34 个个碱基碱基 3 端最后端最后 3 个碱基永远个碱基永远是是 CCA 端部的端部的 3 或或 2 自由羟基自由羟基（OH）可以被氨酰化）可以被氨酰化接受臂接受臂 据据 3 个核苷酸个核苷酸T(假尿假尿苷苷)C命名命名 由由 5 nt 臂及臂及GTC 环环组成组成 TC 臂臂 额外臂额外臂 （可变臂）（可变臂） 3 到到 21 nt 可含可含 7 nt 的臂的臂 与与5s rRNA中的中的 CGAAC 配对配对 位于套索中央的三联反位于套索中央的三联反密码子命名密码子

27、命名 由由 5 nt 的臂和的臂和 7 nt的环的环组成组成 在环中含与密码子互补在环中含与密码子互补的的 3 个个nt 反密码子，决反密码子，决定特异性定特异性 反密码子臂反密码子臂 含二氢尿嘧啶含二氢尿嘧啶（dihydrouridine）命名）命名 含含 3 个可变个可变 nt位点；最常位点；最常见的见的 D 臂缺失这臂缺失这 3 个个nt 最小的最小的 D 臂中第臂中第17 位核苷位核苷酸缺失酸缺失 D 臂臂tRNA 中存在多种稀有碱基中存在多种稀有碱基 数目：数目：每个每个 tRNA 分子至少含分子至少含 2 个稀有碱基，最多达个稀有碱基，最多达 19 个；共约个；共约 70 种稀有碱

28、基种稀有碱基 分布：分布：多数在非配对区，特别是在反密码子多数在非配对区，特别是在反密码子 3 端邻近部端邻近部位出现的频率最高，多为嘌呤核苷酸位出现的频率最高，多为嘌呤核苷酸 功能：功能：维持反密码子的稳定性及密码子、反密码子间的维持反密码子的稳定性及密码子、反密码子间的配对配对3.3.tRNA 三级结构三级结构 tRNA 的三级结构呈的三级结构呈 倒倒 L 形，这种结构靠形，这种结构靠 H 键来维持，同键来维持，同时这种结构与时这种结构与 氨酰氨酰-tRNA 合成酶的识别有关合成酶的识别有关 氨基酸接受臂氨基酸接受臂 CCA 序列和反密码子处形成倒序列和反密码子处形成倒 L 的两端，的两端

29、， D 环和环和 TC 环形成了倒环形成了倒 L 的拐点的拐点三级结构三级结构 H 键形成原因：靠二级结构中未配对键形成原因：靠二级结构中未配对的恒定或半恒定的碱基的恒定或半恒定的碱基 “L” 形结构：满足蛋白合成中对形结构：满足蛋白合成中对 tRNA 的各的各种要求，说明种要求，说明 tRNA 具相同三维结构具相同三维结构L 形拐点的变化形成不同形拐点的变化形成不同 tRNA，以便不同氨酰，以便不同氨酰-tRNA 识别、识别、 tRNA 在执行不同功能时改变其在执行不同功能时改变其功能功能三、三、 tRNA 功能功能 在蛋白质合成中，运载氨基在蛋白质合成中，运载氨基酸到核糖体上酸到核糖体上

30、tRNA 反密码子在核糖体内，反密码子在核糖体内，与与 mRNA 的密码子反向配对的密码子反向配对 tRNA 起桥梁作用，将起桥梁作用，将 mRNA 上的遗传信息翻译成上的遗传信息翻译成相应的蛋白相应的蛋白 tRNA 与与 mRNA 的特异识别保证蛋白的正确翻译的特异识别保证蛋白的正确翻译 ，即，即模板模板 mRNA 只能识别特异只能识别特异 tRNA ，不是氨基酸，不是氨基酸 只有氨基酸结合到只有氨基酸结合到 tRNA 上生成上生成 AA-tRNA（氨酰（氨酰-tRNA），才能被带到），才能被带到 mRNA-核糖体复合物上核糖体复合物上 经经 tRNA 上的反密码子与上的反密码子与 mRNA

31、 上的密码子互补配对，上的密码子互补配对，将将 tRNA 携带的携带的 aa 插入到多肽链上插入到多肽链上 说明：说明：氨基酸本身不能识别密码子氨基酸本身不能识别密码子 tRNA 与与 mRNA 特异互作合成蛋白质特异互作合成蛋白质14C-Cys- tRNACysNi催化14C-Ala- tRNACys14C-Ala- tRNACys血红蛋白血红蛋白 mRNA其他其他 tRNA、氨基酸、氨基酸兔网织细胞核糖体兔网织细胞核糖体14C-Ala- tRNACys 插入到血红细胞分子通常插入到血红细胞分子通常由由 Cys （半胱氨酸）占据的位置（半胱氨酸）占据的位置识别识别 mRNA 是是 tRNA

32、而非氨基酸的验证而非氨基酸的验证Ni 催化催化 Cys- tRNACys 变为变为 Ala- tRNACysAlaGCUGCAGCCGCGUGUUGCCys 一旦一旦tRNA 结合了氨基酸，氨基酸将不再影响结合了氨基酸，氨基酸将不再影响 tRNA 的的特异性，反密码子决定其特异性特异性，反密码子决定其特异性四、四、tRNA 种类种类起始起始 tRNA延伸延伸 tRNA同工同工 tRNA校正校正 tRNA 起始起始 tRNA 起始起始 tRNA： 能特异识别能特异识别 mRNA 模板上起始密码子的模板上起始密码子的 tRNA 真核生物真核生物起始起始 tRNA 携带携带甲硫氨酸（甲硫氨酸（Met

33、），），原核生物原核生物起始起始 tRNA 携带携带甲酰甲硫氨酸（甲酰甲硫氨酸（fMet），），原核原核生物中生物中 Met-tRNAfMet 先甲酰化先甲酰化, 生成生成 fMet-tRNAfMet 才能参才能参与蛋白质合成与蛋白质合成 延伸延伸 tRNA除起始除起始 tRNA 外的其他外的其他 tRNA 统称为延伸统称为延伸 tRNA 同工同工 tRNA 代表相同氨基酸的不同代表相同氨基酸的不同 tRNA 运载相同氨基酸的同工运载相同氨基酸的同工 tRNA 之间结构相同，与相同之间结构相同，与相同的专一氨酰的专一氨酰-tRNA 合成酶结合，只是反密码子不同合成酶结合，只是反密码子不同 校正

34、校正 tRNA 无义突变无义突变 ： 核苷酸突变成终止密码子（核苷酸突变成终止密码子（UAG、UGA、UAA），使），使蛋白质合成提前终止，合成无功能的多肽蛋白质合成提前终止，合成无功能的多肽 错义突变错义突变 ： 一个核苷酸的变化，使一种氨基酸的密码变成另一种一个核苷酸的变化，使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码氨基酸的密码 校正校正 tRNA ： 通过通过改变反密码子改变反密码子区区, 校正无义突变和错义突变校正无义突变和错义突变无义突变的校正无义突变的校正uUUG编码编码LeuuUUG-UAG，翻译终止，翻译终止u酪氨酸反密码子突变酪氨酸反密码子突变（AUG-AUC），可以），可以识

35、别识别UAGu在突变的终止密码子处在突变的终止密码子处插上一个插上一个Tyr，肽链延伸，肽链延伸u发生一个氨基酸的突变发生一个氨基酸的突变每个终止密码子都有相应的无义抑制子每个终止密码子都有相应的无义抑制子 概念：概念：无义密码子可被携带突变反密码子的无义密码子可被携带突变反密码子的 tRNA 抑制抑制 E. coli 中，中，6 种突变的种突变的 tRNA 能识别能识别 UAG 密码子密码子 来源：来源：野生型野生型 tRNA 单碱基突变形成单碱基突变形成 特点：特点：由不同基因控制由不同基因控制：supD, supE, supF 所有琥铂抑制子均具有反密码子所有琥铂抑制子均具有反密码子 A

36、UC 插入的是丝氨酸插入的是丝氨酸(Ser)，谷氨酸，谷氨酸(Gln)，酪氨酸，酪氨酸(Tyr) 抑制子抑制子 tRNA 使用突变的反密码子读取新的密码子使用突变的反密码子读取新的密码子错义突变错义突变的校正的校正 对于错义突变，野生型对于错义突变，野生型 tRNA 和抑制子和抑制子 tRNA 都可以识别，两者竞争都可以识别，两者竞争结合密码子，影响校正结合密码子，影响校正效率，为部分抑制效率，为部分抑制移码突变的校正移码突变的校正移码突变：在编码顺序中插移码突变：在编码顺序中插入入(或缺失或缺失)一个一个(或更多或更多)碱碱基，引起翻译读框改变基，引起翻译读框改变 已知的移码校正的例子是移码

37、性已知的移码校正的例子是移码性tRNAGly 它的反密码子由四个碱基它的反密码子由四个碱基(CCCC)组成，组成，tRNAGly的基因的基因glyU产生插入突变产生插入突变(CCCCCCC) 不仅使得不仅使得tRNAGly把四个碱基作为一个密码子阅读，也可把四个碱基作为一个密码子阅读，也可使核糖体从使核糖体从A位到位到P位能跨越四个碱基长的位能跨越四个碱基长的mRNA序列，如此序列，如此使阅读框架正常使阅读框架正常 校正的实质 校正校正tRNA在进行校正过程中是在进行校正过程中是与正常的与正常的tRNAtRNA竞争竞争结合密码子结合密码子 无义突变的校正无义突变的校正tRNA必须在与释放因子竞

38、争识别必须在与释放因子竞争识别密码子密码子 错义突变的校正错义突变的校正tRNA必须与该密码子的正常必须与该密码子的正常tRNA竞争竞争 校正校正 tRNA 的反作用的反作用 无义突变的无义突变的校正校正 tRNA 也会校正正常终止密码子，导致通也会校正正常终止密码子，导致通读，合成更长的蛋白，对细胞造成伤害读，合成更长的蛋白，对细胞造成伤害SerSerUAG 错义突变的校正错义突变的校正tRNA也可能使正常位点氨也可能使正常位点氨基酸发生错误翻译基酸发生错误翻译GlyGlyGGAAGAAGA 生物体内防止错误校正的机制生物体内防止错误校正的机制 终止位点含两个连续终止密码子而且结构不同，如终

39、止位点含两个连续终止密码子而且结构不同，如 UAG-UAA，以保证终止，以保证终止 释放因子将和抑制基因竞争和终止密码子的结合释放因子将和抑制基因竞争和终止密码子的结合 抑制基因的效率很低，通常为抑制基因的效率很低，通常为15%，所以通常不会抑制，所以通常不会抑制 正常终止正常终止 校正还取决于校正校正还取决于校正 tRNA 在细胞中的浓度以及其他一些参在细胞中的浓度以及其他一些参数。错误校正产生的蛋白，生物会通过其他机制降解数。错误校正产生的蛋白，生物会通过其他机制降解五、五、tRNAtRNA对氨基酸的识别对氨基酸的识别1. 氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶催化催化氨基酸氨基酸与与 tRNA

40、结合的特异酶，每种细胞有结合的特异酶，每种细胞有 20 种，每种，每种酶只识别种酶只识别一种氨基酸一种氨基酸和和所有能携带它的所有能携带它的 tRNA ，它对两者，它对两者均具高度专一性均具高度专一性氨基酸氨基酸 + tRNA氨酰氨酰- tRNAATP AMPPPi氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶两步反应两步反应第一步：氨基酸被活化成氨酰第一步：氨基酸被活化成氨酰- -腺甘酸腺甘酸氨基酸氨基酸ATP酶（酶（E） 氨酰氨酰-AMPAMP PPi中间体中间体氨酰氨酰-AMP氨酰氨酰-腺苷酸腺苷酸第二步：氨酰基从氨酰第二步：氨酰基从氨酰- -腺苷酸转移到腺苷酸转移到 tRNA 上上氨酰氨酰-AMP t

41、RNA +酶酶 (E) 氨酰氨酰-tRNA AMP进入核糖体的物质进入核糖体的物质氨酰氨酰-tRNA氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶2. tRNA2. tRNA对氨基酸的识别对氨基酸的识别（1）. 氨酰氨酰 tRNA 合成酶识别合成酶识别 tRNA 仅识别仅识别 tRNA 上少量（约上少量（约15个）碱基，这段序列有个）碱基，这段序列有两两个共同特点个共同特点：1) 反密码子反密码子序列序列. 通过空间构象识别反密码子的一个碱基或通过空间构象识别反密码子的一个碱基或所有序列，各种所有序列，各种 tRNA 三级结构基本形同，但反密码子各三级结构基本形同，但反密码子各不相同不相同2) 接受臂接受臂最

42、后三个碱基中的一个最后三个碱基中的一个合成酶具有合成酶具有3个结合个结合位点位点氨基酸和氨基酸和ATP形成氨形成氨酰酰-AMPtRNA的结合的结合tRNA负载氨基酸负载氨基酸AA- tRNA合成酶参与合成酶参与tRNA负载负载氨基酸氨基酸 两类两类AA- tRNA合成酶合成酶2-OH 3-OH氨基酰氨基酰tRNA合成酶含有合成酶含有34个不同的功能区个不同的功能区 （1 1） tRNAtRNA怎样接受特定的氨基酸怎样接受特定的氨基酸 氨基酰氨基酰tRNAtRNA合成酶怎样识别合成酶怎样识别tRNAtRNA；（2 2） tRNAtRNA中的哪些结构和接受特定氨基酸中的哪些结构和接受特定氨基酸有关

43、。有关。19881988年年Hou Ya-mingHou Ya-ming（候雅明）和（候雅明）和SchimmelSchimmel首先取得突破。首先取得突破。他们采用的方法是：他们采用的方法是：（1 1）选用）选用E.coli E.coli （trp-trp-）来进行研究）来进行研究（2 2）校正）校正tRNAtRNA，携带，携带AlaAla，反密码子突变成，反密码子突变成CUACUA，可，可以与终止密码子以与终止密码子UAGUAG发生配对，校正色氨酸的琥珀突发生配对，校正色氨酸的琥珀突变变（3 3）用点突变的方法改变校正）用点突变的方法改变校正tRNAtRNA（ Ala Ala ）分子）分子各

44、个位点，观察对识别各个位点，观察对识别AlaAla有何影响。他们证明了有何影响。他们证明了tRNAtRNA（AlaAla）的氨基酸接受臂上）的氨基酸接受臂上G3:U70G3:U70碱基对碱基对，决定，决定了丙酰胺了丙酰胺tRNAtRNA与与tRNAtRNA的识别的识别这种小元件称为这种小元件称为tRNAtRNA的的“ “ identity”identity”，或称为副密，或称为副密码子（码子（paracodonparacodon）。）。 副密码子系统副密码子系统是非简并性是非简并性的的 20种种aaRS，每种，每种aaRS能够识别特异于某种氨基酸的所能够识别特异于某种氨基酸的所有有tRNA，这

45、种识别与该特异，这种识别与该特异tRNA的不同特征有关的不同特征有关 第二套密码系统比经典的密码系统第二套密码系统比经典的密码系统对氨基酸更具有决定对氨基酸更具有决定性性，这与密码子和相应的氨基酸间的立体化学相互反应，这与密码子和相应的氨基酸间的立体化学相互反应有关有关辅密码仅与酶辅密码仅与酶-氨基酰氨基酰-腺苷酸腺苷酸(aaRS-aa-AMP)发生一个非发生一个非常简单的反应，而常简单的反应，而tRNA则起着删除错误氨基酰的作用则起着删除错误氨基酰的作用 第二套密码系统比经典的密码系统第二套密码系统比经典的密码系统更原始更原始猜测猜测tRNA起源于携带氨苷酰的寡核苷酸，其原始形式能起源于携带

46、氨苷酰的寡核苷酸，其原始形式能与氨基酸直接反应与氨基酸直接反应 合成酶提供了一个双分子筛，合成酶提供了一个双分子筛，以分子大小来区分近似的氨以分子大小来区分近似的氨基酸。基酸。 比异亮氨酸大的氨基酸不能比异亮氨酸大的氨基酸不能被活化，因为它不能进入合被活化，因为它不能进入合成位点，比异亮氨酸小的氨成位点，比异亮氨酸小的氨基酸被去除，因为他能进入基酸被去除，因为他能进入编辑位点编辑位点 氨酰氨酰-tRNA合成酶一般用尺寸作合成酶一般用尺寸作为辨别氨基酸的基础，其含有为辨别氨基酸的基础，其含有两个活性位点：合成（活化）两个活性位点：合成（活化）位点和编辑（水解）位点位点和编辑（水解）位点（2） 氨

47、酰氨酰-tRNA合成酶对氨基酸的识别合成酶对氨基酸的识别tRNA 构象改变是氨酰构象改变是氨酰tRNA合成酶合成酶校对所识别氨基酸的基础校对所识别氨基酸的基础 tRNA 的接受臂能以可变的接受臂能以可变构象存在。在合成位点，构象存在。在合成位点，它采取一个不常见的发它采取一个不常见的发卡结构来使氨基酸酰化，卡结构来使氨基酸酰化，接着回到常见的螺旋结接着回到常见的螺旋结构，将氨基酸转到编辑构，将氨基酸转到编辑位点位点氨酰氨酰-tRNA合成酶的校对机制合成酶的校对机制校对机制校对机制动力学校对（对结合的动力学校对（对结合的tRNA校对）校对）化学校对（对结合的氨基酸校对）化学校对（对结合的氨基酸校

48、对） 校对反应通常需要正确的校对反应通常需要正确的 tRNA存在分为两方面：存在分为两方面： 正确的正确的 tRNA 存在可能会引起酶存在可能会引起酶 构象变化导致不正确的氨酰腺构象变化导致不正确的氨酰腺 甘酸水解甘酸水解 错误的氨基酸转移到错误的氨基酸转移到 tRNA 上，上，被被 tRNA 结合位点识别为不正确结合位点识别为不正确氨基酸而水解氨基酸而水解化学校对化学校对 不正确的不正确的 tRNA 与酶的亲和力低与酶的亲和力低 不会引起酶构象改变，氨酰化过不会引起酶构象改变，氨酰化过程缓慢程缓慢 增加了增加了 tRNA 被连接到氨基酸之被连接到氨基酸之前从酶上解离的概率前从酶上解离的概率动

49、力学校对动力学校对第三节第三节 核糖体核糖体一、一、 核糖体核糖体组成组成、结构及特点、结构及特点二、二、 核糖体核糖体 RNA（ rRNA ）三、三、 核糖体活性中心核糖体活性中心四、四、 核糖体的功能核糖体的功能 1. 1. 核糖体是蛋白质合成的场所核糖体是蛋白质合成的场所由几十种蛋白质和几种核糖体由几十种蛋白质和几种核糖体 RNA （ribosomal RNA，rRNA ）组成的亚细胞颗粒。它像一个沿着）组成的亚细胞颗粒。它像一个沿着 mRNA 模板移模板移动的工厂，合成蛋白质动的工厂，合成蛋白质氨酰氨酰 tRNA 以极快速率进入核糖体，往延伸的肽链上装入以极快速率进入核糖体，往延伸的肽

50、链上装入氨基酸氨基酸随着核糖体的移动，氨酰随着核糖体的移动，氨酰tRNA 周而复始的运载、装配氨周而复始的运载、装配氨基酸，最终合成一条多肽链基酸，最终合成一条多肽链一、核糖体一、核糖体组成组成、结构及特点、结构及特点 细菌细胞内约有细菌细胞内约有 20,000 个核糖体，真核细胞内可达个核糖体，真核细胞内可达 106 个个 既可以游离状态存在于细胞内，也可与内质网结合，形成微既可以游离状态存在于细胞内，也可与内质网结合，形成微粒体粒体 真核生物中，合成蛋白质的核糖体，与细胞骨架或真核生物中，合成蛋白质的核糖体，与细胞骨架或内质网膜内质网膜相连，不是在细胞质内自由漂浮相连，不是在细胞质内自由漂

51、浮 细菌核糖体与细菌核糖体与 mRNA 相互作用，被固定在相互作用，被固定在核基因组核基因组上，即上，即转转录与翻译偶联录与翻译偶联核糖体核糖体 X- 射线晶体结构射线晶体结构 核糖体电镜图核糖体电镜图二、核糖体由大小两个亚基组成二、核糖体由大小两个亚基组成每个亚基含一个分子质量较大的每个亚基含一个分子质量较大的 rRNA 和多种不同的蛋白质和多种不同的蛋白质33493621 原核和真核生物核糖体的组成及功能核糖体亚基 rRNAs 蛋白 RNA的特异顺序和功能 细菌 70S 50S 23S=2904b 31种(L1-L31）含CGAAC和GTCG互补2.5106D 5S=120b66%RNA

52、30S 16S=1542b 21种(S1-S21) 16SRNA(CCUCCU)和S-D 顺序(AGGAGG)互补 哺乳动物 80S 60S 28S=4718b 49种 有GAUC和tRNAfMat的TCG互补4.2106D 5S=120b 60%RNA 5.8S=160b 40S 18S=1874b 33种 和Capm7G结合 大肠杆菌（原核）核糖体基本成分大肠杆菌（原核）核糖体基本成分核糖体核糖体小亚基小亚基大亚基大亚基沉降系数沉降系数70 S30 S 50 S相对分子量相对分子量2.52 1069.30 1051.59 106主要主要 rRNA16 S（1541）23 S（2004）5

53、S（120）RNA相对分子质量相对分子质量1.66 1065.60 1051.10 106RNA所占比例所占比例66%60%70%蛋白质数量蛋白质数量/种种21(S1-S21)36(L1-L36)蛋白质相对分子质量蛋白质相对分子质量8.57 1053.70 1054.87 105蛋白质所占比例蛋白质所占比例34%40%30%核糖体核糖体 来源来源大亚基大亚基小亚基小亚基沉降系数沉降系数RNA沉降系数沉降系数RNA80 S脊椎动物脊椎动物60 S2029 S40 S18 S5 S5.8 S80 S 无脊椎动物、无脊椎动物、植物植物60 S25 S40 S1618 S5 S5.8 S70 S原核生

54、物原核生物50 S23 S30 S16 S55 S脊椎动物脊椎动物线粒体线粒体40 S1617 S30 S1013 S 几种真核生物核糖体及几种真核生物核糖体及 rRNA 的组成的组成二、二、 核糖体核糖体 RNA（ rRNA ）1. 5S rRNA 细菌细菌 （原核）（原核）5S rRNA 含有含有 120 个核苷酸（革兰氏阴性）个核苷酸（革兰氏阴性）或或 116个核苷酸（阳性），个核苷酸（阳性），50 S亚基内亚基内 有两个高度保守区域有两个高度保守区域 1）保守序列）保守序列 CGAAC (5 nt)，与，与 tRNA TC 环上的环上的 GTCG 序列互作，是序列互作，是 5S rRN

55、A 识别识别 tRNA 的序列的序列 2）保守序列）保守序列 GCGCCGAAUGGUAGU (15 nt)，与，与 23S rRNA 的一段序列互补，是的一段序列互补，是 5S rRNA 与与 50S 核糖体大亚基核糖体大亚基互作位点互作位点2. 16S rRNA 14751544 nt，含少量修饰碱基，位于，含少量修饰碱基，位于原核生物原核生物 30S 小小亚基内亚基内 结构保守结构保守 3 端端 ACCUCCUUA 保守序列，与保守序列，与 mRNA 5 端翻译起端翻译起始区中的始区中的 SD 序列互补序列互补 靠近靠近 3 端处还有一段端处还有一段与与 23S rRNA 互补的序列互补

56、的序列，在在30S 与与 50S 亚基的结合中起作用亚基的结合中起作用 3. 23S rRNA 细菌细菌 23S rRNA 基因包括基因包括 2904 个核苷酸，个核苷酸， 50 S亚基内亚基内 1）与与tRNAMet 结合结合: 在在 1984 2001 nt 间，存在与间，存在与 tRNAMet 序列互补的片段序列互补的片段 2）与与 5S rRNA互补互补：在：在143157 nt 间间, 有一段有一段 12 个个nt, 与与 5S rRNA 上第上第 7283 位核苷酸互补，位核苷酸互补，即即 50S 大亚基大亚基上这两种上这两种 RNA 互作互作rRNA 分子之间的互作！分子之间的互

57、作！ 4. 5.8S rRNA4. 5.8S rRNA真核生物真核生物核糖体大亚基特有核糖体大亚基特有 rRNA ，160 nt，含，含修饰碱基修饰碱基含有原核生物含有原核生物 5S rRNA 具有的保守序列具有的保守序列 CGAAC ，与，与 tRNA 识别识别, 5.8S rRNA 与原核的与原核的 5S rRNA 功能相似功能相似5. 18S rRNA5. 18S rRNA 酵母酵母 18S rRNA 含含 1789 nt， 3 端与大肠杆菌端与大肠杆菌 16S rRNA 同源，小亚基内同源，小亚基内 酵母酵母 18S rRNA 、大肠杆菌、大肠杆菌 16S rRNA 和和 人类线粒人类

58、线粒体体12S rRNA 在在 3 端有端有 50 nt 序列相同序列相同 长度38904500bp，功能不详6. 28S rRNA6. 28S rRNA三、三、 核糖体活性中心核糖体活性中心 多个活性中心多个活性中心mRNA 结合部位结合部位接受接受 氨酰氨酰tRNA (AA-tRNA) 部位部位（A位）位）结合结合 fMet-tRNA 和肽基和肽基 tRNA 部位部位（P位）位）结合空载结合空载 tRNA 部位部位（E位）位）形成肽键部位（转肽酶中心）形成肽键部位（转肽酶中心）与各种延伸因子的结合位点与各种延伸因子的结合位点四、四、 核糖体功能核糖体功能 小亚基小亚基: 特异识别模板特异识

59、别模板 mRNA 序列序列 大亚基大亚基: 携带氨基酸及携带氨基酸及 tRNA，肽键的形成、，肽键的形成、AA-tRNA、肽、肽基基-tRNA的结合，的结合，A位位 、P位位 、转肽酶中心等主要在、转肽酶中心等主要在大亚基上大亚基上一、一、 氨基酸活化氨基酸活化二、二、 翻译的起始翻译的起始三、三、 肽链的延伸肽链的延伸四、四、 肽链的终止肽链的终止五、五、 蛋白质前体的加工蛋白质前体的加工六、六、 蛋白质的折叠蛋白质的折叠七、七、 蛋白质合成的抑制剂蛋白质合成的抑制剂第四节第四节 蛋白质合成的生物学机制蛋白质合成的生物学机制一、一、 氨基酸活化氨基酸活化 氨基酸必须在氨酰氨基酸必须在氨酰-t

60、RNA合成酶作用下，活化氨基酸，生成合成酶作用下，活化氨基酸，生成氨酰氨酰-tRNA （AA-tRNA）, 才能进入核糖体，起始翻译才能进入核糖体，起始翻译 同一同一氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶可将相同氨基酸加到两个或多个带有可将相同氨基酸加到两个或多个带有不同反义密码子不同反义密码子 tRNA 分子上分子上 tRNA 与相应氨基酸结合是确保多肽合成准确性的关键与相应氨基酸结合是确保多肽合成准确性的关键 1. 氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶 催化催化氨基酸氨基酸与与 tRNA 结合的特异酶，每种细胞有结合的特异酶，每种细胞有 20 种，每种，每种酶只识别种酶只识别一种氨基酸一种氨基酸和和所有

61、能携带它的所有能携带它的 tRNA ，它对两，它对两者均具高度专一性者均具高度专一性氨基酸氨基酸 + tRNA氨酰氨酰- tRNAATP AMPPPi氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶两步反应两步反应2. 起始氨基酸甲硫氨酸活化起始氨基酸甲硫氨酸活化 真核生物真核生物: 甲硫氨酸甲硫氨酸 原核生物：原核生物：甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸，需两步反应：，需两步反应： tRNAfMetMet ATP Met-tRNAfMet AMP PPi N10-甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸 Met-tRNAfMet 四氢叶酸四氢叶酸 fMet-tRNAfMet甲酰基甲酰基一、一、 氨基酸活化氨基酸活化二、二、 翻译的起始

62、翻译的起始 三、三、 肽链的延伸肽链的延伸四、四、 肽链的终止肽链的终止五、五、 蛋白质前体的加工蛋白质前体的加工六、六、 蛋白质的折叠蛋白质的折叠七、七、 蛋白质合成的抑制剂蛋白质合成的抑制剂第四节第四节 蛋白质合成的生物学机制蛋白质合成的生物学机制二、二、 翻译起始翻译起始翻译起始翻译起始在模板在模板 mRNA 编码区编码区 5 端，形成核糖体端，形成核糖体-mRNA-起始起始 tRNA 复合物，（甲酰）甲硫氨酸到达核糖体复合物，（甲酰）甲硫氨酸到达核糖体 P 位点位点1. 原核生物翻译起始原核生物翻译起始原核翻译起始必要成分原核翻译起始必要成分 mRNA （N甲酰）甲硫氨酰甲酰）甲硫氨酰

63、tRNA mRNA 上的起始密码子上的起始密码子 核糖体小亚基核糖体小亚基 核糖体大亚基核糖体大亚基 GTP，Mg2+ 起始因子（起始因子（IF-1，IF-2，IF-3）起始密码起始密码甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸可起始所有蛋白的合成。因此，可起始所有蛋白的合成。因此，mRNA 的起始密码大多数为的起始密码大多数为 AUG ，细菌中，细菌中 GUG 或或 UUG 也可起始也可起始 GUG 的起始效率仅一半，而的起始效率仅一半，而 UUG 的起始的起始效率又下降一半效率又下降一半甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸-tRNA 原核生物含原核生物含两种可携带甲硫氨酸的两种可携带甲硫氨酸的 tRNA ，一种为起，一

64、种为起始始 tRNA（ Met-tRNAf ），一种为延伸），一种为延伸 tRNA （ Met-tRNAm）非甲酰化的非甲酰化的 tRNA 也能起始翻译，但效率低，因甲酰也能起始翻译，但效率低，因甲酰化是起始因子化是起始因子 IF-2的识别特征的识别特征 氨基酸臂末端碱基在氨基酸臂末端碱基在 Met-tRNAf 中不配对的为起始密中不配对的为起始密码子码子；而在其它而在其它 tRNA 中配中配对，配对的对，配对的 Met-tRNA 参与参与延伸延伸 反密码子环的臂上反密码子环的臂上 3 个个 GC 碱基对为碱基对为 Met-tRNAf 特有，特有，是是 Met-tRNAf 直接插入直接插入 P

65、 位位点所必须的点所必须的两种甲硫氨酸两种甲硫氨酸-tRNA 的区别的区别甲酰化所需的甲酰化所需的直接进入直接进入P 位位所需的所需的30S 小亚基结合起始因子小亚基结合起始因子IF-1、IF-3结合，通过结合，通过SD序列与序列与 mRNA 结合，起结合，起始翻译始翻译 30S 小亚基与翻译起始因子小亚基与翻译起始因子 IF-1、 IF- 3 结合后，与结合后，与 mRNA SD 序列结合序列结合 IF1： 与与 30S 亚基结合，占据亚基结合，占据 A 位防止结合其它位防止结合其它 tRNA IF3： 促使促使 mRNA 的的 SD 序列序列与与 16S rRNA 3 端相结合，使端相结合

66、，使 30S 亚基结合于亚基结合于 mRNA 起始起始部位部位 翻译起始过程分为翻译起始过程分为3 3步：步：M4.4.2.1 IF2：结合起始结合起始 tRNA，调控其进入核糖体调控其进入核糖体 IF-2 和和 GTP协同下，协同下，fMet-tRNAfMet 进入小亚进入小亚基的基的 P 位，位，tRNA 上的反上的反密码子与密码子与 mRNA 上的起上的起始密码子配对始密码子配对 起始因子释放，起始因子释放，50S 大大亚基与复合物结合，起亚基与复合物结合，起始翻译始翻译 IF-3 离去，大亚基和小离去，大亚基和小亚基结合，大小亚基构亚基结合，大小亚基构象变化成为有功能的核象变化成为有功能的核糖体糖体 随后，在随后，在 IF-1 的作用下，的作用下，IF-2 离开核糖体，离开核糖体， IF-1 最后离开最后离开 完成起始过程完成起始过程SD序列的分析序列的分析 当延伸受阻时，延伸受阻时，核糖体结合核糖体结合 mRNA 后会停留后会停留在起始点，加入在起始点，加入核糖核酸酶，核核糖核酸酶，核糖体之外的区域糖体之外的区域会被降解，而已会被降解，而已结合的区域受到结合的区域受到保护，可