十三蛋白质的生物合成ppt课件

1、第十三章第十三章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成:是指mRNA分子上核苷酸的遗传信息，变成蛋白质多肽链的氨基酸陈列顺序的过程 翻译:遗传信息碱基陈列顺序，英文由mRNA携带到蛋白质多肽链上表达为氨基酸残基陈列顺序中文的过程，类似一种言语翻译成另一种言语时的情形类似，所以称为翻译特特 点点 翻译过程非常复杂翻译过程非常复杂 - - 参与要素多参与要素多 - - 合成步骤繁合成步骤繁第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系四、核糖体一、一、2020种氨基酸种氨基酸 五、酶和辅助因子及无五、酶和辅助因子及无机离子、以机离子、以ATP ATP 、GT

2、P GTP 合成方向：NC端二、二、 mRNA mRNA和遗传密码和遗传密码一密码子一密码子(codon): mRNA(codon): mRNA自自5 533方向每方向每三个碱基构成一个三联体三个碱基构成一个三联体, ,即一个遗传密码即一个遗传密码表达一个氨基酸信息表达一个氨基酸信息 密码子的数量密码子的数量 43 =64 43 =64 密码子的发现密码子的发现 : 1965 : 1965年，年，NirenbergNirenberg用用poly upoly u参与参与C14C14标志的标志的2020种种aa,aa,仅有苯丙氨仅有苯丙氨酸的寡肽酸的寡肽,UUU=,UUU=苯丙氨酸苯丙氨酸, ,用

3、此法破译了全用此法破译了全部密码，编出遗传密码表部密码，编出遗传密码表 遗遗 传传 密密 码码(1)延续性:两个密码子之间无任何核苷酸加以隔开和重叠，如插入/删除碱基，可发生移码突变或框移5. UACGGACAUCUG.35.UACCGGACAUCUG.3酪酪甘甘组组蛋蛋酪酪精精苏苏 半胱半胱5. UACGACAUCUG.3酪酪天天 异亮异亮插入插入缺失缺失(2)简并性: 除Met，Trp外，其他氨基酸均由2个以上密码子编码。其中 UAG,UAA,UGA是终止密码子,AUG是起始密码子同时又编码蛋氨酸；但细菌例外，在细菌中GUG表示起始的甲酰蛋氨酸(3)通用性:一切的生物运用同一套密码子，仅有

4、少数例外，例如：线立体起始密码子为AUG、AUU;终止密码为AGA，AGC；色氨酸为UGA等 四摆动性：一种氨基酸可有多个密码子 反密码子与mRNA的第三个核苷酸配对时，不严厉服从碱基配对原那么，可出现U-G,I-C,I-A,此种配对为不稳定配对，又称摇摆性。普通前两个碱基决议其专注性，第三位碱基可有变异tRNA反密码环53UGUThrACG53mRNAmRNAmRNA (messenger RNA)(messenger RNA)是蛋白质生物合成过程中是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体的载体蛋白质蛋白质DNADNAmRNAmRN

5、A原核细胞原核细胞mRNAmRNA的构造特点的构造特点5 53 3顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序插入顺序插入顺序先导区先导区末端顺序末端顺序AGGAGGUSDSD区区一条mRNA链编码几种功能相关的蛋白质真核细胞真核细胞mRNA的构造特点的构造特点5 “帽子帽子PolyA 3 顺反子顺反子m7G-5ppp-N-3 p AAAAAAA-OH一条mRNA链只能为一种蛋白质编码 tRNAtRNA1.1.结合氨基酸结合氨基酸: :氨基酸各有其特异的氨基酸各有其特异的tRNAtRNA携带，携带，一种氨基酸有几种一种氨基酸有几种tRNAtRNA携带，结合需求携带，结合需求ATPATP

6、供能供能, ,氨基酸结合在氨基酸结合在tRNA3tRNA3-CCA-CCA的位置的位置 2.2.反密码子反密码子: :每种每种tRNAtRNA的反密码子，决议了所的反密码子，决议了所带氨基酸能准确的在带氨基酸能准确的在mRNAmRNA上对号入座上对号入座3.3.起始密码子：起始密码子：AUGAUG表示甲硫氨酸，又是起始表示甲硫氨酸，又是起始密码密码 真核生物有两种，真核生物有两种，tRNAimet,tRNAemet tRNAimet,tRNAemet 原核为甲酰化的甲硫氨酸，用原核为甲酰化的甲硫氨酸，用tRNAfmettRNAfmet表示表示, tRNAfmet, tRNAfmet的甲酰基由一

7、碳的甲酰基由一碳单位提供单位提供核糖体核糖体rRNAribosomal ribonucleic asid 是由rRNAribosomal ribonucleic asid和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进展的 组成：大小亚基 原核：30s + 50s 70s 真核: 40s + 60s 80s 原核生物核糖体的组成原核生物核糖体的组成核糖体核糖体 分类：一类附着于粗面内质网参与分泌蛋分类：一类附着于粗面内质网参与分泌蛋白的合成；另一类游离于胞质，参与细胞白的合成；另一类游离于胞质，参与细胞固有蛋白质的合成固有蛋白质的合成 功能：核糖体相当于装配机

8、，大亚基有转功能：核糖体相当于装配机，大亚基有转肽酶活性，促进氨基酸合成肽肽酶活性，促进氨基酸合成肽原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位表示图30S与与mRNAmRNA结合部位结合部位肽位：结合或接受肽基的部位受位/氨基酰位：结合或接受AA-tRNA的部位50SmRNAP PA AT转肽酶转肽酶多核蛋白体多核蛋白体53一一mRNAmRNA上同同时结合上同同时结合多个核蛋白体进展蛋多个核蛋白体进展蛋白质多肽链合成白质多肽链合成第二节第二节 蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程一、氨基酸的活化与转运一、氨基酸的活化与转运二、翻译起始以原核为例二、翻译起始以原核为例三、肽链的延伸三、肽链的

9、延伸四、肽链合成终止四、肽链合成终止一、氨基酸的活化与转运一、氨基酸的活化与转运 氨基酸活化活化氨基酸的搬运活化氨基酸与核蛋白体结合 1.参与活化转运的酶 氨基酰-tRNA合成酶:特异性强,催化特定的氨基酸与特异的tRNA结合，每种氨基酸有特异的合成酶催化，此种特异性保证了遗传信息准确翻译氨基酰氨基酰tRNAtRNA的生成的生成- - 氨基酸的活化氨基酸的活化氨基酰氨基酰tRNAtRNA合成酶合成酶ATPPPiH2N-CH-C-OHR O H2N-CH-C-AMP-ER OH2N-CH-CO-ACC-tRNAR O氨基酰tRNA合成酶tRNA氨基酰氨基酰tRNAtRNAGlyGlyGly 2.

10、 2.催化过程催化过程 氨基酸氨基酸+ATP+tRNA+ATP+tRNA氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰- -tRNA+AMP+ppitRNA+AMP+ppi氨基酰氨基酰tRNAtRNA的表示方法的表示方法丙氨基酰丙氨基酰tRNAtRNA：ala-tRNAalaala-tRNAala精氨基酰精氨基酰tRNAtRNA：arg-tRNAargarg-tRNAarg甲硫氨基酰甲硫氨基酰tRNAtRNA： met-tRNAmet met-tRNAmet大肠杆菌起始密码子编码的大肠杆菌起始密码子编码的metmet须甲酰化须甲酰化真核细胞起始密码子编码的真核细胞起始密码子编码的metmet不须甲酰化不须甲酰化起始

11、密码子起始密码子AUGAUG编码的编码的metmet由由tRNAimet tRNAimet 真真核核 或或tRNAfmettRNAfmet原核转运原核转运参与翻译的蛋白质因子参与翻译的蛋白质因子阶段原核阶段原核 真核真核 功功 能能IF1IF1IF2IF2 eIF2 eIF2 参与起始复合物的构成参与起始复合物的构成IF3IF3 eIF3eIF3、eIF4CeIF4C起始起始 CBP I CBP I 与与mRNAmRNA帽子结合帽子结合 eIF4A B F eIF4A B F 参与寻觅第一个参与寻觅第一个AUGAUG eIF5 eIF5 协助协助eIF2eIF2、eIF3eIF3、eIF4Ce

12、IF4C的的释放释放 eIF6 eIF6 协助协助60S60S亚基从无活性的核糖体亚基从无活性的核糖体上解离上解离EF-TuEF-Tu eEF1eEF1 协助氨酰协助氨酰-tRNA-tRNA进入核糖体进入核糖体延伸延伸EF-TsEF-Ts eEF1 eEF1 协助协助EF-Tu EF-Tu 、 eEF1eEF1周周转转 EF-GEF-G eEF2 eEF2 移位因子移位因子终止终止 RF-1 eRF RF-1 eRF 释放完好的肽链释放完好的肽链 RF-2RF-2因子前加因子前加“e e 表示真核生物表示真核生物(eukaryotic)(eukaryotic)二、翻译起始原二、翻译起始原核核3

13、0S30S亚基亚基 mRNA mRNA IF3- IF1IF3- IF1复合物复合物30S mRNA GTP- fMet tRNA- 30S mRNA GTP- fMet tRNA- IF2- IF1IF2- IF1复合物复合物70S70S起始复合物起始复合物 mRNA +30S mRNA +30S亚基亚基- -IF3IF3IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S50S亚基亚基IF2+ IF1+GDP+PiIF1 mRNA中的SD序列与30s的互补序列结合 mRNA与30s构成复合物,IF1,IF3参与复合物的构成 核蛋白体上含给位p与受位A，AUG信号与给位相对应结合。同时fmet-t

14、RNA的反密码子CAU与mRNA的AUG互补结合50s50s的结合：的结合：50s50s与与30s30s复合物构成复合物构成70s70s启动前复合体启动前复合体, ,同时伴有同时伴有GTPGTP水解；水解；IF1 IF2IF1 IF2零落零落, ,构构成了启动复合体成了启动复合体fmet-tRNAfmet-tRNA的结合：与以上过程同的结合：与以上过程同时发生，时发生，fmet-tRNAfmet-tRNA识别并与识别并与mRNA mRNA 模板中的模板中的AUGAUG结合。反响需结合。反响需IF2,GTP,Mg2+IF2,GTP,Mg2+参与参与; ;而而IF3IF3零落零落70S70S启始复

15、合物由大、小亚基启始复合物由大、小亚基, ,mRNA,fmet-tRNAfmetmRNA,fmet-tRNAfmet构成构成三、肽链的延伸三、肽链的延伸 延伸即核蛋白体自延伸即核蛋白体自mRNA 5mRNA 5端向端向3 3端推进，端推进，反响需延伸因子反响需延伸因子elongation facters-EFelongation facters-EFEFTuEFTu、GTPGTP和无机离子参与和无机离子参与狭义的核蛋白体循环狭义的核蛋白体循环进位进位成肽成肽转位转位Tu-GDPGDPTsTu-TsTu-GTPGTPPiTu-GTP氨基酰氨基酰-tRNA进入进入A位位pAAUGAUGTu-GTP

16、三、肽链的延伸步骤三、肽链的延伸步骤1.1.进位：进位： aaaa进进入受位，反响入受位，反响需需GTP, Mg2+GTP, Mg2+，EFTu,EFTu,哺乳动物哺乳动物的延伸因子：的延伸因子：EFT1EFT1Mg2+Mg2+，K+K+转肽酶转肽酶CH2CH2-CHCH2CH2-CHO OC C= O= OCH-RCH-RNH2NH2O=O=O OC CH2NH2NCH3CH3S SAUGAUGUACUAC给给 受受O OC CO =O =R-CHR-CHNHNHOHOHC CO=O=H3CSCH2CH2-CHH3CSCH2CH2-CHNH2NH2AUGAUGUACUAC给给受受2.2.成肽

17、转肽与零落：成肽转肽与零落：50s50s大亚基上的给位有大亚基上的给位有转肽酶活性，催化给位的甲酰蛋氨酸与受位新进转肽酶活性，催化给位的甲酰蛋氨酸与受位新进的的aaaa结合构成肽键，同时给位上的结合构成肽键，同时给位上的tRNAtRNA零落零落3.3.转位移位转位移位 反响需EFG, GTP, Mg2+参与 核蛋白体向mRNA 3端挪动一个密码子的间隔，受位进入一个新密码子，带肽键的tRNA由受位移至给位 肽键每添加一个氨基酸就按 进位成肽转位 这三步不断反复，直到肽链增长到必要的长度OHOHEFGEFG，GTPGTPAUGAUGA A2 21 153OHOH2 21 1AUGAUG5533A

18、UGAUG2 21 13 3AUGAUG3 31 12 2AUGAUG2 21 13 3进位进位成肽成肽转位转位成肽NCNC延伸延伸转位酶转位酶转位移位转位移位四、肽链合成终止四、肽链合成终止 需终止因子RF、RR和IF3参与。终止信号出现，释放因子release factor,RF, RR与其结合。RF有三种RF1，RF2，RF31.1.终止密码子的识别终止密码子的识别 RF-1 RF-1或或RF-2RF-2UAAOCO =R-CHAUAAOCO =R-CHUAARFRF1和 RF2识别终止密码，进入A位H-OH转肽酶转肽酶2. 2. 肽链的水解和零落肽链的水解和零落OHOHRFRFC CO

19、 =O =R-CHO ORFRFR-CHC-OHC-OHO =O =RF-3RF-3RF3使转肽酶变为水解作用，使P位上肽键与tRNA之间的酯键被水解分别。肽链自核蛋白体释出3.tRNA3.tRNA、RFRF、mRNAmRNA的释放，核蛋白体的释放，核蛋白体大小亚基的解聚大小亚基的解聚OHOHRRRR，GTPGTPRFRFOHOHRFRFIF-3IF-3IF-1IF-1在RR作用下，tRNA、核蛋白体自mRNA上零落，在IF1作用下，核蛋白体分解为大、小亚基重新进入核蛋白体循环fMetAUGAUG 1. 起始2. 肽链延伸3. 3. 终止终止广义的核蛋白体循环广义的核蛋白体循环小小 结结1 1

20、合成方向：对合成方向：对mRNAmRNA的挪动是自的挪动是自5 533肽链合成方肽链合成方向自向自N N端端CC端端 2 2能量计算：活化与启动耗费能量计算：活化与启动耗费2 2个高能键，生成一个高能键，生成一个肽键时需个肽键时需2 2个个GTP,GTP,生成一个肽键的整个过程需生成一个肽键的整个过程需4 4个高能键个高能键3 3核蛋白体循环：在细胞内的翻译是以多个核蛋白核蛋白体循环：在细胞内的翻译是以多个核蛋白体聚在一同的方式，一条体聚在一同的方式，一条mRNAmRNA上可同时合成多条上可同时合成多条同样的多肽。合成速度同样的多肽。合成速度40aa/S40aa/S真核与原核蛋白质合成的异同真

21、核与原核蛋白质合成的异同 真核 原核 核蛋白体 80S 70S 含蛋白数量 多于80 少于60 小亚基构造 无嘧啶区和互补区 含嘧啶区与互补 tRNA tRNAimet tRNAfmet 启动 eIF 9-10种 需ATP 小亚基先与tRNA结合，在与mRNA结合延伸 EF1,EF2 EFTu EFTs 终止 RF 需 GTP RF1，RF2，RF3 第三节第三节 翻译后加工翻译后加工 合成后的多肽需经一定的加工，修饰或相互聚合才有活性 一、翻译后的加工修饰 二、分泌蛋白的跨膜转运一、翻译后的加工修饰一、翻译后的加工修饰 1. N 1. N端加工端加工 原核生物原核生物脱甲脱甲酰基酶酰基酶Met-Met-fMet-fMet-氨基肽酶氨基肽酶真核细胞真核细胞一、翻译后的加工修饰一、翻译后的加工修饰2. 2. 氨基酸残基的修饰：氨基酸残基的修饰： 磷酸化、羟基化、乙酰化、糖基化磷酸化、羟基化、乙酰化、糖基化3. 3. 水解加工：酶前体的活化水解加工：酶前体的活化4. 4. 亚基聚合：亚基聚合：Hb 4Hb 4亚基的聚合亚基的聚合二、分泌蛋白的跨膜转运二、分泌蛋白的跨膜转运 将合成后的蛋白质将合成后的蛋白质, ,定向到达行使功能定向到达行使功能目的地的过程为跨膜转运目的地的过程为跨膜转运 信号肽：使核蛋白体与内质网上的受体信号肽：使核蛋白体与内质网上的受体结