蛋白质合成liuppt课件

1、l翻译就是将核酸中由碱基序列组成的翻译就是将核酸中由碱基序列组成的遗传信息，经过遗传密码破译的方式遗传信息，经过遗传密码破译的方式转变成为蛋白质中的氨基酸陈列顺序转变成为蛋白质中的氨基酸陈列顺序的过程。的过程。第一节第一节 l20种氨基酸种氨基酸AA作为原料作为原料l酶：氨基酰酶：氨基酰-tRNA合成酶，合成酶， 转肽酶转肽酶l众多蛋白因子，如众多蛋白因子，如IF、eIF lATP、GTP、无机离子、无机离子l 三种三种RNARNAlmRNAmRNAmessenger RNA, messenger RNA, 信使信使RNARNAlrRNArRNAribosomal RNA, ribosomal

2、 RNA, 核蛋白体核蛋白体RNARNAltRNAtRNAtransfer RNA, transfer RNA, 转移转移RNARNAl mRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子子cistroncistron。 原核细胞中数个构造基因常串联为一个转录原核细胞中数个构造基因常串联为一个转录单位，转录生成的单位，转录生成的mRNAmRNA可编码几种功能相可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子关的蛋白质，为多顺反子poly cistronpoly cistron 。 真核真核mRNAmRNA只编码一种蛋白质，为单顺反

3、子只编码一种蛋白质，为单顺反子single cistronsingle cistron 。 多顺多顺反子反子单顺单顺反子反子真核生物真核生物原核生物原核生物非编码序列l mRNA上存在遗传密码上存在遗传密码 mRNA mRNA分子上从分子上从5 5至至3 3方向，由方向，由AUGAUG开场，每开场，每相邻的相邻的3 3个核苷酸为一组，决议肽链上某一个氨基酸，个核苷酸为一组，决议肽链上某一个氨基酸，或是蛋白质合成的起始、终止信号，称为遗传密码或是蛋白质合成的起始、终止信号，称为遗传密码genetic codongenetic codon，又称为三联体密码，又称为三联体密码triplet trip

4、let codoncodon。起始密码起始密码initiation coden:AUG 终止密码终止密码termination coden:UAA，UAG，UGA 从从mRNA 5 mRNA 5 端起始密码子端起始密码子AUGAUG到到3 3 端终止密端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码延续陈列编码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码延续陈列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架open open reading framereading frame，ORFORF。5 5ACUAUGCCCGCUAUGCGUUAA3ACUAUGCCCGCUAUGCGUU

5、AA3 ORF ORFl遗传密码的特点遗传密码的特点:编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码延续阅读，密码间既无延续也无交叉。延续阅读，密码间既无延续也无交叉。 基因损伤引起基因损伤引起mRNAmRNA阅读框架内的阅读框架内的碱基发生插入或缺失，能够导致框移突碱基发生插入或缺失，能够导致框移突变变frameshift mutationframeshift mutation。 l几种密码子代表一种氨基酸的景象称为几种密码子代表一种氨基酸的景象称为密码的简并性。密码的简并性。l密码的简并性主要是由于密码子的第三密码的简并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动景象构

6、成的。个碱基发生摆动景象构成的。l密码的简并性对于保证物种稳定性有一密码的简并性对于保证物种稳定性有一定意义。定意义。 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。人类都通用。 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。物细胞的叶绿体。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。一祖先。 转运氨基酸的转运氨基酸的tRNAtRNA的反密码需求经过碱基互的反密码需求经过碱基互补与补与mRNAmRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密上的遗传密码反向配对结合，但反密码

7、与密码间不严厉遵守常见的碱基配对规律，称码与密码间不严厉遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。为摆动配对。 tRNA反密码子反密码子第第1 1位碱基位碱基IUGACmRNA密码子密码子第第3 3位碱基位碱基U,C,AA,GU,CUG反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂NCON H2氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶1. 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶 aminoacyl-tRNA synthetasel 氨基酸的活化氨基酸的活化:第一步反响第一步反响: :氨基酸氨基酸 ATP-E ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-

8、E -AMP-E AMP AMP PPi PPi 第二步反响第二步反响: :氨基酰氨基酰-AMP-E -AMP-E tRNA tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA -tRNA AMPAMP E E氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶ATPl氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶对底物氨基酸和合成酶对底物氨基酸和tRNAtRNA都有高都有高度特异性。度特异性。l氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶具有校正活性合成酶具有校正活性proofreading proofreading activityactivity 。l氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA的表示方法：的表示方法：l Ala-tRNAAlaAla

9、-tRNAAla， l Ser-tRNASerSer-tRNASer，l Met-tRNAMet Met-tRNAMet 。真核生物：真核生物： Met-tRNAiMet原核生物：原核生物： fMet-tRNAfMet2. 2. 起始肽链合成的氨基酰起始肽链合成的氨基酰-tRNA-tRNA原核生物原核生物真核生物真核生物核蛋白体小亚基大亚基核蛋白体小亚基大亚基S值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白质rpS21种rpL36种rpS33种rpL49种 不同细胞核蛋白体的组成不

10、同细胞核蛋白体的组成 核蛋白体蛋白质核蛋白体蛋白质ribosomal protein，rp 原核生物翻译过程中核蛋白体构造方式原核生物翻译过程中核蛋白体构造方式:氨基酰位氨基酰位aminoacyl site，A 位位肽酰位肽酰位peptidyl site，P 位位排出位排出位exit site，E 位位 第二节第二节 l翻译的起始翻译的起始InitiationInitiationl翻译的延伸翻译的延伸elongationelongationl翻译的终止翻译的终止terminationtermination整个翻译过程可分为整个翻译过程可分为 ：翻译过程从阅读框架的翻译过程从阅读框架的5-AUG

11、5-AUG开场，按开场，按mRNAmRNA模板三联体密码的顺序延伸肽链，直至模板三联体密码的顺序延伸肽链，直至终止密码出现。终止密码出现。 指指mRNAmRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA-tRNA分别分别与核蛋白体结合而构成与核蛋白体结合而构成 翻译起始复合物翻译起始复合物 translational initiation complextranslational initiation complex。 起始步骤起始步骤 原核生物原核生物 IF 真核生物真核生物 eIF亚基分别亚基分别 IF3IF1 eIF3mRNA就位就位 核酸核酸核酸，核酸核酸，核酸蛋白质蛋白质 eIF3, eIF

12、1, eIF4A 之间的识别结合之间的识别结合 eIF4B , CBP-1 eIF4E CBP-2 起始起始tRNA就位就位 IF2, GTPIF1 eIF2 , co-eIF2-GTP eIF3 , eIF4C 大亚基结合大亚基结合 各种各种IF零落，零落，GTP水解水解 eIF5 , eIF4Dl核蛋白体大小亚基分别；核蛋白体大小亚基分别；lmRNAmRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；l起始氨基酰起始氨基酰-tRNA-tRNA的结合；的结合； l核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。1. 核蛋白体大小亚基分别核蛋白体大小亚基分别2. mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合3.

13、起始氨基酰起始氨基酰tRNA ( fMet-tRNAfmet ) 结结合到小亚基上。合到小亚基上。4. 核蛋白体大亚基结合，起始复合物构成。核蛋白体大亚基结合，起始复合物构成。l核蛋白体大小亚基分别；核蛋白体大小亚基分别；l起始氨基酰起始氨基酰-tRNA-tRNA结合；结合；lmRNAmRNA在核蛋白体小亚基就位；在核蛋白体小亚基就位；l核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetmet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻译起始真核生物翻译起始复合物构成过程复合物构成过程指根据指

14、根据mRNAmRNA密码序列的指点，按次序添加氨基密码序列的指点，按次序添加氨基酸从酸从N N端向端向C C端延伸肽链，直到合成终止的过程。端延伸肽链，直到合成终止的过程。 l肽链延伸在核蛋白体上延续性循环式进展，又称肽链延伸在核蛋白体上延续性循环式进展，又称为核蛋白体循环为核蛋白体循环ribosomal cycleribosomal cycle，每次循环添，每次循环添加一个氨基酸，包括以下三步：加一个氨基酸，包括以下三步：l进位进位EntranceEntrancel成肽成肽Peptide bond formationPeptide bond formationl转位转位Translocati

15、onTranslocationl延伸过程所需蛋白因子称为延伸因子延伸过程所需蛋白因子称为延伸因子elongation elongation factorfactor，EF EF l 原核生物：原核生物：EF-TEF-TEF-TuEF-Tu，EF-TsEF-Tsl EF-G EF-G l 真核生物：真核生物：EF-1 EF-1 、EF-2 EF-2 原核延长原核延长因子因子生物功能生物功能对应真核延长对应真核延长因子因子EF-Tu促进氨基酰促进氨基酰-tRNA进入进入A位，结位，结合分解合分解GTPEF1-EF-Ts调节亚基调节亚基EF1-EFG有转位酶活性，促进有转位酶活性，促进mRNA-mR

16、NA-肽酰肽酰-tRNA由由A位位前移到前移到P P位，促进卸位，促进卸载载tRNA释放释放EF-2肽链合成的延伸因子肽链合成的延伸因子 1. 1. 进位进位指根据指根据mRNAmRNA下下一组遗传密码指点，一组遗传密码指点，使相应氨基酰使相应氨基酰-tRNA-tRNA进入核蛋白体进入核蛋白体A A位。位。 延伸因子延伸因子EF-T催化催化进位原核生物进位原核生物 是由转肽酶是由转肽酶transpeptidase催化的肽催化的肽键构成过程。键构成过程。延伸因子EF-G有转位酶translocase活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3侧挪动 。进进位位转转位位成肽成肽真核生

17、物肽链合成的延伸过程与原核根本类真核生物肽链合成的延伸过程与原核根本类似，但有不同的反响体系和延伸因子。另外，真似，但有不同的反响体系和延伸因子。另外，真核细胞核蛋白体没有核细胞核蛋白体没有E E位，转位时卸载的位，转位时卸载的tRNAtRNA直直接从接从P P位零落。位零落。当当mRNAmRNA上终止密码出现后，多肽链合成上终止密码出现后，多肽链合成停顿，肽链从肽酰停顿，肽链从肽酰-tRNA-tRNA中释出，中释出，mRNAmRNA、核、核蛋白体等分别，这些过程称为肽链合成终止。蛋白体等分别，这些过程称为肽链合成终止。 终止相关的蛋白因子称为释放因子终止相关的蛋白因子称为释放因子releas

18、e factorrelease factor，RFRF。 一是识别终止密码，如一是识别终止密码，如RF-1RF-1特异识别特异识别UAAUAA、UAGUAG；而而RF-2RF-2可识别可识别UAAUAA、UGAUGA。二是诱导转肽酶改动为酯酶活性，相当于催化肽酰基二是诱导转肽酶改动为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子转移到水分子-OH-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。上，使肽链从核蛋白体上释放。 释放因子的功能：释放因子的功能：原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF 原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 使蛋白质合成

19、使蛋白质合成高速、高效进展。高速、高效进展。电镜下的多聚核蛋白表达象电镜下的多聚核蛋白表达象第三节第三节从核蛋白体释放出的新生多肽链不具从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。蛋白。l多肽链折叠为天然的三维构造多肽链折叠为天然的三维构造 l肽链一级构造的修饰肽链一级构造的修饰l高级构造修饰高级构造修饰 l新生肽链经盘曲折叠构成空间构造。新生肽链经盘曲折叠构成空间构造。l新生肽链的折叠能够是随着肽链的不断延新生肽链的折叠能够是随着肽链的不断延伸而逐渐完成的

20、，逐渐产生正确的二级构伸而逐渐完成的，逐渐产生正确的二级构造、模序、构造域造、模序、构造域, , ，最终构成完好空间构，最终构成完好空间构象。象。 l普通以为，多肽链本身氨基酸顺序储存着普通以为，多肽链本身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级构造是空间构蛋白质折叠的信息，即一级构造是空间构象的根底。象的根底。l在许多蛋白质分子中在许多蛋白质分子中,可发现由可发现由23个二个二级构造的肽段，在空间上相互接近，构级构造的肽段，在空间上相互接近，构成立体外形和拓扑构造类似的，具有特成立体外形和拓扑构造类似的，具有特殊功能的部分区域，称为模序。殊功能的部分区域，称为模序。l某些蛋白质分子中多肽链上

21、相邻的超二某些蛋白质分子中多肽链上相邻的超二级构造可以构成构造比较严密、稳定和级构造可以构成构造比较严密、稳定和具有不同功能的区域，称为蛋白质的构具有不同功能的区域，称为蛋白质的构造域。造域。一肽链一肽链N端的修饰：端的修饰： 去除去除N-甲酰基或甲酰基或N-蛋氨酸。蛋氨酸。二个别氨基酸的共价修饰：二个别氨基酸的共价修饰： 磷酸化修饰；磷酸化修饰；Pr Pr-P ATP 蛋白激酶蛋白激酶 ADP 羟基化修饰：羟脯氨酸、羟赖氨酸。羟基化修饰：羟脯氨酸、羟赖氨酸。三二硫键的生成三二硫键的生成四多肽链的水解修饰四多肽链的水解修饰NC信号肽信号肽POMCKRKR103肽肽 ( ？)促肾上腺皮促肾上腺皮

22、质激素质激素ACTH -LT促脂解激素促脂解激素Endophin-内啡内啡肽肽一亚基聚合一亚基聚合二辅基衔接二辅基衔接 血红蛋白是血红蛋白是2222四聚体蛋白，聚合过程如下：四聚体蛋白，聚合过程如下： 链合成后自行释下，与尚在聚核糖体上的链合成后自行释下，与尚在聚核糖体上的链相链相连，构成连，构成二聚体。此二聚体再与血红素结合，然二聚体。此二聚体再与血红素结合，然后再构成四聚体。后再构成四聚体。l有些蛋白质是由蛋白质和非蛋白质两部有些蛋白质是由蛋白质和非蛋白质两部分组成，称为结合蛋白质，其中的非蛋分组成，称为结合蛋白质，其中的非蛋白质部分称为辅基。白质部分称为辅基。l结合蛋白质中的辅基是在蛋白

23、质合成后结合蛋白质中的辅基是在蛋白质合成后加上的。加上的。l例如糖蛋白的糖即是多肽链合成后在内例如糖蛋白的糖即是多肽链合成后在内质网或高尔基氏体中加上的。质网或高尔基氏体中加上的。蛋白质合成后需求经过复杂机制，定向蛋白质合成后需求经过复杂机制，定向保送到最终发扬生物功能的细胞靶部位，这保送到最终发扬生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向保送一过程称为蛋白质的靶向保送protein targeting 。 第四节第四节l蛋白质生物合成是很多抗生素和某些毒素的作用蛋白质生物合成是很多抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是经过阻断真核、原核生物蛋白质靶点。它们就是经过阻断真核、原核生物蛋白质翻

24、译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。成过程而起作用的。 l可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研讨可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研讨新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原核生物蛋白质合成体系的任何差别，以设计、挑核生物蛋白质合成体系的任何差别，以设计、挑选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。 l 抗生素抗生素antibioticsantibiotics：l 是微生物产生的可以杀灭或抑制细菌是微生物产生的可以杀灭或抑制细菌的一类药物。的一类药物。l抗代谢药物抗代谢药物l 指能干扰生物代谢过程，从而抑制指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物。细胞过度生长的药物。l 某些毒素也作用于基因信息传送过程。某些毒素也作用于基因信息传送过程。抗生素抗生素作用点作用点作用原理作用原理应用应用四环素族（金霉素四环素族（金霉素 新新霉素、土霉素）霉素、土霉素）链霉素、卡那霉素、新链霉素、卡那霉素、新霉素霉素氯霉素