医学课件蛋白质的生物合成

医学课件蛋白质的生物合成第一页，共七十七页，编辑于2023年，星期二蛋白质的生物合成，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种氨基酸的排列顺序。第二页，共七十七页，编辑于2023年，星期二一、遗传密码第三页，共七十七页，编辑于2023年，星期二mRNA上存在遗传密码mRNA分子上从5至3方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(tripletcoden)。起始密码(initiationcoden):AUG终止密码(terminationcoden):UAA，UAG，UGA第四页，共七十七页，编辑于2023年，星期二遗传密码表目录第五页，共七十七页，编辑于2023年，星期二从mRNA5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)。第六页，共七十七页，编辑于2023年，星期二1.连续性(commaless)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连续阅读，密码间既无间断也无交叉。第七页，共七十七页，编辑于2023年，星期二基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshiftmutation)。第八页，共七十七页，编辑于2023年，星期二2.简并性(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。目录第九页，共七十七页，编辑于2023年，星期二2.简并性(degeneracy)目录第十页，共七十七页，编辑于2023年，星期二3.通用性(universal)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。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。

第十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期二4.摆动性(wobble)转运氨基酸的tRNA的反密码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。第十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期二U摆动配对目录第十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期二密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG第十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期二二、蛋白质合成体系

ProteinBiosynthesisSystem

第十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期二20种氨基酸(AA)作为原料酶及众多蛋白因子，如IF、eIF

ATP、GTP、无机离子参与蛋白质生物合成的物质包括三种RNAmRNA（messengerRNA,信使RNA）rRNA（ribosomalRNA,核蛋白体RNA）tRNA（transferRNA,转移RNA）第十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期二一）、翻译模板mRNA及遗传密码

mRNA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子(cistron)。原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子(polycistron)

。真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(singlecistron)

。

第十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期二二）、tRNA与氨基酸的活化反密码环氨基酸臂第十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期二tRNA的三级结构示意图第十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期二氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶1氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)氨基酸的活化第二十页，共七十七页，编辑于2023年，星期二第一步反应氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E＋AMP＋PPi

目录第二十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期二第二步反应氨基酰-AMP-E＋tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP＋E目录第二十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期二

tRNA与酶结合的模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP第二十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期二氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)。氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

第二十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期二真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet2起始肽链合成的氨基酰-tRNA第二十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期二二、核蛋白体是多肽链合成的装置目录第二十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期二原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S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-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第二十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期二核蛋白体的组成目录第二十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期二原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位：氨基酰位P位：肽酰位E位：排出位目录第二十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期二三、蛋白质生物合成过程

TheProcessofProteinBiosynthesis

第三十页，共七十七页，编辑于2023年，星期二翻译的起始(initiation)翻译的延长(elongation)翻译的终止(termination)整个翻译过程可分为：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。第三十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期二一）、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物

(translationalinitiationcomplex)。第三十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期二原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；起始氨基酰-tRNA的结合；核蛋白体大亚基结合。第三十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期二IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离第三十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期二AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合第三十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期二S-D序列第三十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期二IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'目录第三十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期二IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'第三十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期二IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi第三十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期二lF1、3met-GTP-lF230S50SGDP+PilF2,fmetfmet30S50SlF1、3mRNAGTP第四十页，共七十七页，编辑于2023年，星期二二）、肽链合成延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomalcycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位(entrance)成肽(peptidebondformation)转位(translocation)第四十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期二延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongationfactor,EF)原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：EF-1、EF-2第四十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期二原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPEF-1-αEF-Ts调节亚基EF-1-βγEFG有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放EF-2肽链合成的延长因子第四十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期二延长过程1进位（注册）：氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引，进入核蛋白体的A位。AUGP位A位EFT第四十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期二延长因子EFTuEFTsAA-tRNA-Tu-GTPEF-Tu-GTPTs（EF-Tu+Ts）GTP+Aa-tRNA第四十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期二AAtRNA-Tu-GTP小亚基上的mRNAAAtRNA-mRNA

Tu-GTPPiEF-TTu-GDPTs+第四十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期二EFT+GTP+AA-tRNA

AA-tRNA-Tu-GTP+TsPi+Tu-GDP+aa-tRNA-mRNAmRNATs第四十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期二2成肽

P位A位AUGP位的fMet-tRNAimet的酰基与A位上的AA-tRNA的氨基成肽键。tRNA本身则从P位脱落，使P位空出。转肽酶

核蛋白体大亚基上的蛋白质（rpL）。第四十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期二第四十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期二3转位

在A位上的二肽连同tRNA从A位转移到P位。第五十页，共七十七页，编辑于2023年，星期二P位A位P位A位第五十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期二第五十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期二三）、肽链合成的终止当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、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。第五十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期二终止相关的蛋白因子称为释放因子(releasefactor,RF)一是识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。释放因子的功能原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3

真核生物释放因子：eRF第五十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期二

终止过程1．当翻译到A位mRNA出现终止密码时，由RF-1或RF-2识别终止密码进入A位。2.RF3激活核蛋白体上的转肽酶（具酯酶活性）。使P位上的肽与tRNA分离。3．在RR作用下，tRNA，mRNA及RF均从核蛋白体脱落，在IF作用下，核蛋白体解聚成大﹑小亚基。第五十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期二UAAUAARF3RF1,2第五十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期二UAARR第五十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期二四、蛋白质合成后加工和输送PosttranslationalProcessing&ProteinTransportation第五十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期二一）翻译后加工修饰1亚基聚合例

Hb分子由22组成2辅基连接

例

糖蛋白的糖基，第五十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期二3去除N-端的N-甲酰基或N-蛋氨酸

MetMetMet脱甲酰基或氨基肽酶第六十页，共七十七页，编辑于2023年，星期二1）．磷酸化在含-OH基的R基团磷酸化，由激酶催化，使蛋白质活性增高或降低。2）．羟化结缔组织蛋白质脯氨酸残基和赖氨酸残基羟化。3）．二硫键的形成稳定蛋白质构象4个别氨基酸的修饰第六十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期二5水解修饰以POMC为例

信号肽

NC-MSH-MSHEndophin103肽ACTH-LT第六十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期二二）蛋白质合成后的靶向输送蛋白质合成后从核蛋白体定向到达其执行功能的目标地。靶细胞靶组织靶器官细胞膜第六十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期二去向1．保留在胞浆2．进入细胞核、线粒体等细胞器

3．分泌至体液，再输送到靶器官和靶细胞第六十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期二1．定义穿过合成所在的细胞，到其它组织细胞去的蛋白质。例如：肽类激素、血浆蛋白、抗体蛋白等。2．特点（1）信号肽分泌性蛋白质N端的一段疏水氨基酸较多的肽。其作用是将合成的蛋白质移向胞膜，送出胞外。

（2）蛋白质的前体：例如前胰岛素原等。分泌性蛋白质第六十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期二信号肽N-端碱性氨基酸末端区疏水核心区加工区信号肽酶第六十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期二3．分泌性蛋白的转运机制信号假说：信号肽被信号肽识别粒子（SRP）辨认、结合，把正在合成蛋白质的核蛋白体带到细胞膜的胞浆面，与对接蛋白（DP）结合，促使膜蛋白通道开放，信号肽引导正在合成的蛋白质穿过胞膜，信号肽折回膜内，由膜外侧的信号肽酶在加工区切断，成熟蛋白则释放至胞外。第六十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期二SRPDP信号肽信号肽酶胞浆胞膜第六十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期二五、蛋白质生物合成与医学第六十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期二蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质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。可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究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异，以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。第七十页，共七十七页，编辑于2023年，星期二抗生素(antibiotics)是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。抗代谢药物指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物，如：6-MP。某些毒素也作用于基因信息传递过程。第七十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期二一、抗生素类抗生素作用点作用原理应用四环素族（金霉素新霉素、土霉