第8章蛋白质生物合成和翻译后加工.docVIP

第8章 蛋白质生物合成和翻译后加工 学习要点 本章涉及的基本概念较多，如翻译、核酶、翻译的起始因子、延长因子、释放因子、三联体密码、密码的简并性、密码的摆动性、SD序列、信号肽等。主要理解和掌握蛋白质合成的分子基础、遗传密码的基本特性、多肽链生物合成的一般过程、确保翻译准确性的机制、翻译后加工和定向运输等内容。 1、蛋白质合成的分子基础：与蛋白质合成有关的RNA有：mRNA、tRNA和rRNA。mRNA作为蛋白质多肽链合成的直接模板。tRNA在蛋白质合成主要起接头作用，① tRNA的 3′端- CCA序列是氨基酸接受位点(氨基酸接受臂)；②DHU环是识别氨酰tRNA合成酶的位点；③TψC环是核糖体的识别位点；④反密码子环上的反密码子作用是mRNA的密码子。rRNA主要是与蛋白质结合形成核糖体，作为蛋白质合成的场所。 2、遗传密码。 mRNA上决定一个特定氨基酸的三个相邻的核苷酸称为遗传密码.又叫三联体密码或密码子。其特点主要有：1）无标点符号的；2）简并性(degeneracy)，除Met (AUG )和Trp(UGG )外，每个氨基酸都有一个以上的密码子，这种现象称为密码的简并，把编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。其生物学意义在于减少有害突变，对生物物种的稳定有一定作用。3) 遗传密码具有的变偶性(摆动性)，密码子第1位、第2位碱基配对是严格的,第3位碱基可以有一定的变动，这一现象称为变偶性或摆动性(wobble)。4）64组密码子中61组编码氨基酸，UAA、UAG和UGA为终止密码子（或无义密码子）， AUG为起始密码子。5）遗传密码的通用性和变异性，通用性是指各种低等和高等生物,包括病毒、原核以及真核生物,基本上共用一套遗传密码，反应了生物世界的统一性；目前已知线粒DNA(mtDNA)的编码方式与通常遗传密码子有所不同。 3 多肽链合成的机理。 （1）多肽链的延伸方向。 在翻译时，核糖体沿mRNA从5’→3’方向进行翻译，多肽链延伸的方向为氨基端→羧基端（与多肽的人工合成不同，在多肽的人工合成中，肽链从羧基端→氨基端）。 （2）、氨基酸的活化 蛋白质多肽链合成的原料为氨基酸，但游离AA不能直接掺入到多肽链中，需经过活化，催化此反应的酶为氨酰-tRNA合成酶，每分子氨基酸生成氨酰-tRNA需消耗2个高能磷酸键。氨酰-tRNA合成酶的活性部位，含有与ATP、AA、tRNA位点，对氨基酸的专一性很高，而对tRNA的专一性较低，故可识别同功tRNA；除此之外氨酰-tRNA合成酶还含有校正部位（水解活性，第2个活性部位）。对氨基酸和tRNA两者都具有专一性，以及氨酰-tRNA合成酶校正部位的作用，是保证翻译准确性的重要机制。 （3）起始密码子与起始氨基酸。原核生物中起始密码子为AUG，少数为 GUG；Shine和Dalgarno在20世纪70年代发现，在mRNA的5’端距起始AUG上游约10个碱基左右的位置,有一段富含嘌呤碱基的序列,称为SD序列；该序列能与16S rRNA 3’端的嘧啶碱基进行互补结合，帮助起始。原核生物中的起始氨基酸为甲酰甲硫氨酸(fMet)，以甲酰甲硫氨酰-tRNA的形式掺入多肽链中；真核生物中的起始氨基酸为甲硫氨酸(Met)，以甲硫氨酰-tRNA的形式掺入多肽链中。 （4）多肽链合成的起始阶段。在起始因子IF3作用下70S核糖体的30S和50S亚基分开，IF1与IF2促进下30S与mRNA起始部位结合；然后与fmet-tRNAifMet 、GTP 、 IF2结合，形成30S起始复合物：mRNA-30S- fMet- tRNAifMet；然后再与50S亚基结合形成70S起始复合物（具有生物学功能），同时GTP水解生成GDP和Pi， IF1 、IF2 、IF3被释放，fMet- tRNAifMet，占据P位点。4.2.1肽链的延伸因子(elongation factor,EF) （5）多肽链合成的延伸阶段，可分为进位、转肽和移位三步。 ①进位：在延伸因子EF-Tu、EF-Ts的作用下，新的氨酰-tRNA进入A位，此步骤消耗1分子GTP。 ②转肽：在肽酰转移酶的作用下，肽酰基从P位转到A位, 肽酰-tRNA的羧基与氨酰-tRNA的氨基之间形成肽键；同样，肽酰转移酶也能催化肽酰-tRNA与嘌呤霉素反应生成肽酰嘌呤霉素，从而导致多肽链合成的中断。 ③移位：在延伸因子EFG （也称移位酶）的作用下，核糖体沿mRNA(5’→ 3’)作相对移动，每次移动1个密码子的距离，此步骤消耗 1分子GTP；空载tRNA从P位点移出，肽酰-tRNA进入P位点，A位点空出，为新的氨酰-tRNA的进位做准备。 （6）多肽链合成的终止与释放：当核糖体的A位移到终止密码子处时，释放因子（RF1 识别UAA、UAG，RF2识别UAA、UGA，