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第 12 章 Protein Biosynthesis (Translation) 第一节蛋白质生物合成体系 Protein Biosynthesis System mRNA是遗传信息的携带者 遗传密码表 遗传密码具有以下特点： ① 方向性 ； ②连续性； ③简并性； ④ 通用性； ⑤ 摆动性。 许多真核生物基因转录后有一个对mRNA外显子加工的过程，可通过特定碱基的插入、缺失或置换，使mRNA序列中出现移码突变、错义突变或无义突变，导致mRNA与其DNA模板序列不匹配，使同一前体mRNA翻译出序列、功能不同的蛋白质。这种基因表达的调节方式称为mRNA编辑（mRNA editing）。 从简单的病毒到高等的人类，几乎使用同一套遗传密码，因此，遗传密码表中的这套“通用密码”基本上适用于生物界的所有物种，具有通用性。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。 1．与模板mRNA和起始tRNA结合位点：主要与小亚基有关。 2．三个不同的tRNA结合位点： ⑴A位：又称氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合；由大、小亚基成分构成。 ⑵P位：又称肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合；由大、小亚基成分构成。 ⑶E位：又称排出位，空载tRNA脱离核蛋白体前的结合位点；主要由大亚基成分构成。 3. 转肽酶活性：将P位上的肽酰基转移给A位上的氨基酰tRNA，形成肽键；由大亚基成分构成。 4. GTPase活性：水解GTP，获得能量；分别由大、小亚基成分构成。 5. 起动因子、延长因子及释放因子的结合位点：分别由大、小亚基成分构成。 第二节氨基酸的活化 Activation of Amino Acids 氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程称为氨基酸的活化。 氨基酰-tRNA可以携带活化的氨基酸，也可以识别mRNA 分子上的遗传密码（tRNA分子的反密码环与 mRNA上的密码配对）。 tRNA分子的3’末端CCA-OH是氨基酸的结合位点，与氨基酸的羧基生成酯键。 参与氨基酸的活化的酶：氨基酰-tRNA合成酶。 二、真核生物起始氨基酰-tRNA是Met-tRNAiMet 三、tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器 tRNA的作用 运载氨基酸：氨基酸各由其特异的tRNA携带，一种氨基酸可有几种对应的tRNA，氨基酸结合在tRNA 3ˊ-CCA的位置，结合需要ATP供能； 充当“适配器”：每种tRNA的反密码子决定了所携带的氨基酸能准确地在mRNA上对号入座。 二级结构 三级结构 反密码环 氨基酸臂 tRNA的构象 四、蛋白质生物合成需要酶类、蛋白质因子等 （一）重要的酶类 氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化； 转肽酶(peptidase)，催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键;并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离； 转位酶(translocase)，催化核蛋白体向mRNA3’-端移动一个密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。 （二）蛋白质因子 起始因子（initiation factor，IF） 延长因子（elongation factor，EF） 释放因子（release factor，RF） 参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能 可与核蛋白体其他部位结合，有GTP酶活性，能介导RF-1及RF-2与核蛋白体的相互作用 RF-3 特异识别UAA、UGA，诱导转肽酶转变为酯酶 RF-2 特异识别UAA、UAG，诱导转肽酶转变为酯酶 RF-1 释放因子 有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促进tRNA卸载与释放 EF-G 调节亚基 EF-Ts 促进氨基酰-tRNA进入A位，结合并分解GTP EF-Tu 延长因子 促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA的敏感性 IF-3 促进起始tRNA与小亚基结合 IF-2 占据A位防止结合其他tRNA IF-1 起始因子 生物学功能 种类 参与真核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能 eIF-4F复合物成分，结合eIF-4E、eIF-3和PolyA 结合蛋白 eIF-4G 促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基 eIF-5 促进核蛋白体分离成大小亚基 eIF-6 eIF-4F复合物成分，有RNA解螺旋酶活性，能解除mRNA5′-端的发夹结构，使其与小亚基结合 eIF-4A 结合mRNA，促进mRNA扫描定位起始AUG eIF-4B eIF-4F复合物成分，结合mRNA 5′帽子 eIF-4E 识别所有终止密码