《N蛋白质合成》PPT课件.ppt

Section P THE GENETIC CODE AND tRNA,P1 THE GENETIC CODE,遗传密码是核酸中核苷酸序列编码蛋白质中的氨基酸序列的一种方式，是由三个核苷酸组成的三联体密码。,（一）三联子密码定义 mRNA链上每三个核甘酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核甘酸就称为密码子或三联子密码(triplet coden) 。,mRNA 5 GCU AGU ACA AAA CCU 3,（二）遗传密码的性质,1、简并性,由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymous codon）。,由于64个密码子中的许多是编码统一氨基酸的，遗传密码具有兼并性（有丰余）,减少了变异对生物的影响,编码某一氨基酸的密码子越多，该氨基酸在蛋白质中出现的频率就越高。Arg例外,2、普遍性与特殊性,蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。,线粒体与核DNA密码子使用情况的比较,3、 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，密码间既无间断也无交叉。,密码子是相连的（不重叠）、中间没有任何的停顿,开放阅读框架(可读框, ORF)是指新测DNA序列中，由计算机辨认出的可能编码趋于，它是从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列,基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frame shift mutation)。,4、摆动性,转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，这种现象称为密码子的摆动性。,Molecular Biology,P2 tRNA STRUCTURE AND FUNCTION,一级结构 长度60-95nt，通常76，含许多修饰核苷，特别是胸腺嘧啶核苷、假尿嘧啶核苷、二氢尿苷和肌苷。分子中有15个不变残基和8个半可变残基。,Molecular Biology,tRNA的结构,二级结构 三叶草结构，四个臂三个环的结构。氨基酸接受臂在5和3处。大部分不变和半可变残基位于环上。 三级结构 单链环碱基间形成9个氢键，L形三级结构，分子两端是反密码子及氨基酸接受臂,Fig. 2. tRNA structure. (a) Cloverleaf structure showing the invariant and semi-variant nucleotides, where I = inosine, = pseudouridine, R = purine, Y = pyrimidine and * indicates a modification. (b) Tertiary hydrogen bonds between the nucleotides in tRNA are shown as dashed lines. (c) The L-shaped tertiary structure of yeast tRNATyr. Part (c) reproduced from D.M. Freifelder (1987) Molecular Biology, 2nd Edn.,tRNA structure,Molecular Biology,tRNA的功能,1、解读mRNA的遗传信息 2、运输的工具，运载氨基酸,tRNA有两个关键部位： 3端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。 与mRNA结合部位反密码子部位,tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。,Fig. 3. Formation of aminoacyl-tRNA.,First, the aminoacyl-tRNA synthetase attaches adenosine monophosphate(AMP) to the COOH group of the amino acid to creat an aminoacyl adenylate intermediate. Then the appropriate tRNA displaces the AMP.,Molecular Biology,氨酰tRNA的合成,氨酰腺苷酸,Aminoacyl-tRNA synthetases,根据亚基结构分4类，长度334-1000个aa不等。 识别tRNA分子上的鉴别元件，反密码子序列+接受臂bp。,Fig. 4. Identity elements in various tRNA molecules.,The synthetases have to be able to distinguish between about 40 similarly shaped, but different, tRNA molecules in cells, and they use particular parts of the tRNA molecules, called identity elements, to be able to do this.,氨基酸的活化 翻译的起始 肽链的延伸 肽链的终止 蛋白质前体的加工,Q 蛋白质合成,表14-7 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=120b 66%RNA 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,核糖体的功能：,合成蛋白质,在单个核糖体上，可化分多个功能活性中心，在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能。 mRNA结合部位小亚基 结合或接受AA-tRNA部位（A位）大亚基 结合或接受肽基tRNA的部位大亚基 肽基转移部位（P位）大亚基 形成肽键的部位（转肽酶中心）大亚基,(一)氨基酸的活化,原核生物中，起始氨基酸是： 起始AA-tRNA是： 真核生物中，起始氨基酸是： 起始AA-tRNA是：,甲酰甲硫氨酸 fMet-tRNAfMet 甲硫氨酸 Met-tRNAMet,第一步反应,氨基酸 ATP-E 氨基酰-AMP-E AMP PPi,目 录,第二步反应,氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰-tRNA AMP E,目 录,(二)翻译的起始,原核生物（细菌）为例： 所需成分： 30S小亚基、 50S大亚基、模板mRNA、 fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+ 翻译起始因子：IF-1、IF-2、IF-3、,IF-3,IF-1,翻译起始(翻译起始复合物形成)又可被分成3步： （P122） 1. 核蛋白体大小亚基分离,2、30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合。,IF-3,IF-1,S-D序列,IF-3,IF-1,3.在IF-2和GTP的帮助下， fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。,IF-3,IF-1,IF-2,GTP,GDP,Pi,4、带有tRNA、mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。,真核生物翻译起始的特点,核糖体较大,为； 起始因子比较多； mRNA 5端具有m7Gppp帽子结构 Met-tRNAMet mRNA的5端帽子结构和3端polyA都参与形成翻译起始复合物；,真核生物翻译起始复合物形成(区别原核生物),原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S大亚基结合。而在真核生物中，40S小亚基首先与Met-tRNAMet相结合，再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80SmRNAMet-tRNAMet起始复合物（P120）。,真核生物翻译起始复合物形成过程,肽链延伸由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括：AA-tRNA与核糖体结合、 肽键的生成 和 移位。 延伸因子(elongation factor, EF) ： 原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts) EF-G 真核生物：EF-1 、EF-2,(三)肽链的延伸,1、AA-tRNA与核糖体A位点的结合,需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子,通过延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-TuGTP复合物,EF-Tu-GDP+ EF-Ts EF-Tu-Ts + GDP EF-Tu-Ts + GTP EF-Tu-GTP + EF-Ts,重新参与下一轮循环,2、肽键形成 是由转肽酶/肽基转移酶催化,3、移位,核糖体向mRNA3端方向移动一个密码子。 需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子,fMet,fMet,目 录,原核肽链合成终止过程,（四）肽链的终止,真核生物只有一个终止因子（eRF）,(五)蛋白质前体的加工,1、N端fMet或Met的切除,新生蛋白质经蛋白酶切后变成有功能的成熟蛋白质,2、二硫键的形成 两个半胱氨酸-SH -SH -SH 二硫键,氧化,3、特定氨基酸的修饰 磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化,4、切除新生肽链中非功能片段,前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程示意图,(六)蛋白质合成抑制剂,五、蛋白质的运转机制,1、翻译-运转同步机制,信号肽假说 信号肽：常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的N-末端