蛋白质的生物合成(翻译).ppt

第三节蛋白质的生物合成 蛋白质的生物合成 即翻译 就是将核酸中由4种核苷酸序列编码的遗传信息 通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的序列 ProteinBiosynthesis Translation 一 蛋白质生物合成体系 三种RNA 一 三种RNA在蛋白质生物合成中的作用 1 mRNA 功能 在蛋白质生物合成中mRNA起着直接模板作用 遗传密码 密码子 mRNA分子上从5 至3 方向 由AUG开始 每3个核苷酸为一组 代表某一个氨基酸的信息 也称为三联体密码 tripletcoden 遗传密码表 目录 起始密码 initiationcoden AUG 遗传密码有64种 记住 遗传密码的特点 1 连续性 commaless 各个密码连续阅读 密码间既无间断也无交叉 框移突变 frameshiftmutation 2 简并性 degeneracy 遗传密码中 除色氨酸和蛋氨酸仅有一个密码子外 其余氨基酸均有2 3 4个或多至6个密码子 3 摆动性 wobble 转运氨基酸的tRNA的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合 但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律 称为摆动配对 密码子 反密码子配对的摆动现象 AUC U 4 通用性 universal 整套密码从原核生物到人类都通用 但动物细胞的线粒体 植物细胞的叶绿体例外 密码的通用性证明各种生物进化自同一祖先 5 方向性 direction 起始密码子位于mRNA链的5 端 终止密码子位于3 端 翻译时沿5 3 方向进行 直到终止密码子为止 相应多肽链的合成从N端向C端延伸 2 tRNA功能 通过tRNA的反密码子与mRNA的密码子结合 使tRNA携带的氨基酸准确在mRNA上对号入座 反密码环 氨基酸臂 IF 3 IF 1 起始氨基酰tRNA fMet tRNAimet 结合到小亚基 tRNA mRNA 起始tRNA tRNAMet 包括 真核生物 Met tRNAiMet原核生物 fMet tRNAifMet 3 rRNA rRNA不能单独起作用 需与蛋白质结合构成核糖体 功能 核糖体是蛋白质合成的场所与 装配机 不同细胞核糖体的组成 核糖体 核糖体由大 小两个亚基组成 原核生物核糖体结构模式 2 A位 氨基酰位 又称受位 1 P位 肽酰位 又称给位 3 E位 排出位 氨基酸的活化与转运 1 第一步反应 2 第二步反应 氨基酰 AMP E tRNA氨基酰 tRNA AMP E 第二节蛋白质生物合成过程 翻译过程从阅读框架的5 AUG开始 按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链 直至终止密码出现 TheProcessofProteinBiosynthesis 一 原核生物翻译过程 1 核糖体大小亚基分离 2 mRNA在小亚基定位结合 3 起始氨基酰 tRNA的结合 4 核糖体大亚基结合 指mRNA和起始氨基酰 tRNA分别与核糖体结合而形成翻译起始复合物 translationalinitiationcomplex 一 起始 IF 3 IF 1 1 核糖体大小亚基分离 IF 3 IF 1 2 mRNA在小亚基定位结合 S D序列 在起始密码子的上游约8 13个核苷酸部位有一段富含嘌呤碱基 如 AGGAGG 的特殊保守序列 称为SD序列 可被核糖体小亚基16SrRNA辨认互补结合 紧接SD序列后的小核苷酸序列 可被核糖体小亚基蛋白rpS 1识别并结合 IF 3 IF 1 3 起始氨基酰tRNA fMet tRNAimet 结合到小亚基 IF 3 IF 1 IF 2 GTP GDP Pi 4 核糖体大亚基结合 起始复合物形成 IF 3 IF 1 IF 2 GTP GDP Pi 翻译起始阶段总结 原核肽链合成的延长因子 二 延长 肽链延长包括进位 成肽 转位三步 在核糖体上连续性循环式进行 又称为核糖体循环 ribosomalcycle 每次循环增加一个氨基酸 1 进位 注册 registration 1 fMet tRNAfMet占据P位 A位空缺 2 第2个密码子相应的氨基酰 tRNA与EF Tu GTP结合 其反密码子识别密码子 进入A位 3 EF Tu水解GTP EF Tu和GDP从核糖体释出 重新形成Tu Ts二聚体 Tu Ts GTP GDP Tu Ts GTP 2 成肽 是由转肽酶 transpeptidase 催化的肽键形成过程 3 转位 延长因子EF G有转位酶活性 可结合并水解1分子GTP 促进核蛋白体向mRNA的3 侧移动 fMet fMet 1 当mRNA上终止密码出现后 多肽链合成停止 肽链从肽酰 tRNA中释出 mRNA 核糖体等分离的过程 三 终止 2 识别终止密码 RF 1特异识别UAA UAG 而RF 2可识别UAA UGA 3 诱导改变转肽酶的酯酶活性为水解活性 使肽链从核糖体上释放 RF 与原核生物相比 真核生物肽链延长过程有不同的反应体系和延长因子 真核细胞核糖体没有E位 转位时卸载的tRNA直接从P位脱落 二 延长 三 终止 与原核生物相比 真核生物翻译终止只有一种释放因子eRF 可识别所有终止密码子 一 起始 二 真核生物翻译过程 1 核糖体大小亚基分离 2 起始氨基酰 tRNA结合 3 mRNA在核糖体小亚基就位 4 核糖体大亚基结合 真核生物翻译起始复合物形成过程 二 使蛋白质合成高速 高效进行 电镜下的多聚核糖体现象 三 多聚核糖体 polysome 一 指多个核糖体附在同一条mRNA上合成蛋白质而形成的串珠状聚合物 四 翻译后加工和输送 新生多肽链需要酶和其他蛋白质辅助 经过折叠 修饰等加工才能转变为天然构象的功能蛋白质 一 多肽链折叠为天然构象的功能蛋白质 1 热休克蛋白 HSP HSP70 HSP40和GreE族 2 伴侣素 chaperonins GroEL和GroES家族 2 蛋白二硫键异构酶 PDI 3 肽 脯氨酰顺反异构酶 PPI 1 分子伴侣 鸦片促黑皮质素原 POMC 的水解修饰 二 一级结构的修饰 1 肽链N端的修饰2 个别氨基酸的修饰3 多肽链的水解修饰 三 高级结构的修饰 四 蛋白质合成后的靶向输送 1 指蛋白质合成后需定向输送到发挥功能的细胞靶部位的过程 2 新生分泌蛋白的N端 可引导其自身转移到细胞靶部位的保守氨基酸序列 称信号序列 signalsequence 或信号肽 signalpeptide 1 亚基的聚合如血红蛋白通过非共价键将亚基聚合成寡聚体 2 辅基的连接如糖蛋白 脂蛋白 各种酶等 合成后需与辅基连接 才具有活性 3 疏水脂链的共价连接如Ras蛋白 G蛋白等需嵌入疏水双层膜脂 才具有活性 五 蛋白质生物合成与医学 一 分子病 由于基因突变导致蛋白质一级结构的改变 进而引起生物体某些结构和功能的异常 这种疾病称为分子病 分子病最典型的代表为镰刀型红细