蛋白质的生物合成生物学

关于蛋白质的生物合成生物学第1页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三一、核糖体的化学组成

主要是RNA和蛋白质。

r蛋白质：40%，核糖体表面

rRNA:60%,，核糖体内部

编码rRNA的基因称rDAN。第2页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三二、核糖体的一般特征小亚基侧面观呈弧形，可分为头、基部和平台三部分组成。在电镜下，是一种电子密度较高的圆形或椭圆形致密小颗粒，直径15~30nm。每个核糖体由大、小两个亚基组成。大亚基侧面观略呈圆锥形，在一侧伸出三个突起，称为中央突、柄和嵴。（一）核糖体的形态结构第3页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三核糖体第4页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三第5页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三中央突柄嵴谷大亚基头部基部平台小亚基头部基部平台中央突嵴mRNA第6页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三在大亚基的中央还有一与其底面相垂直的中央管。在蛋白质合成时，新生的多肽链经中央管通过ER膜进入ER腔中。aa40S60StRNAmRNA中央管第7页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三核糖体的功能定位：

A位：氨酰基位P位：肽基位肽基转移酶位又称为T因子GTP酶位mRNA5'3'PAGT因子第8页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三核糖体的聚合和解聚[Mg2+]<1mM时，大、小亚基解离；[Mg2+]1~10mM时，大、小亚基聚合成单核糖体；[Mg2+]>10mM时，两个单核糖体聚合成二聚体。+Mg2+-Mg2++Mg2+-Mg2+60S40S80S120S核糖体的大、小亚基间可因环境条件及生理状态的改变而发生聚合和解离。

Mg2+为聚合的粘聚物，对核糖体大、小亚基的聚合有较大影响。

第9页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三根据核糖体的来源和沉降系数不同，分为三类真核细胞器核糖体：线粒体：55~88S，不同来源的Mi，核糖体的大小不同

动物线粒体内的核糖体：55~60S

高等植物细胞线粒体的核糖体：77~80S三、核糖体的类型原核细胞核糖体：70S

大亚基50S，由23S、5SrRNA和32(34)种蛋白质组成。

小亚基30S，由16SrRNA和21种蛋白质组成。真核细胞核糖体：80S

大亚基60S，由28S、5S、5.8SrRNA和约49种蛋白质组成。

小亚基40S，由18SrRNA和33种蛋白质组成。第10页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三根据在细胞中存在的情况分为：

游离核糖体、附着核糖体多聚核糖体第11页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三核糖体的功能游离核糖体：合成细胞自身的结构蛋白以及催化各种生化反应的酶蛋白；血红蛋白；肌动蛋白和肌球蛋白附着核糖体：合成外输性蛋白、溶酶体酶蛋白、膜镶嵌蛋白第12页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三细胞内蛋白质的生物合成第13页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三一、

DNA的复制DNA复制(replication):DNA分子合成一个与自己相同的DNA分子的过程。其结果DNA含量增加一倍。第14页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三T—AA—TG—CC—GT—AA-TA-TA—TC—GG—CG—CA-TTATAATCGGCTATAAA

C

G

CTTGCG半保留复制（semi-conservativereplication)1解旋2条单链2CGGCATATAA

C

G

CTTGCG分别以2条单链为模板按碱基配对原则形成与亲代DNA分子相同的两条子链。每条子链中一条多核苷酸链是亲代DNA分子即模板链，另一条是互补合成的。A—TG—CAAA-TA-TA—TC—GC—GG—CG—CA—TTTA—TG—CC—GA-TA-TA—TC—GG—CG—CA-TA—TG—CT—AC—GT—AA-TA-TA—TC—GG—CG-CDNA复制的基本形式和过程第15页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三真核细胞DNA复制特点：

1.碱基互补配对2.半保留复制

3.复制的方向性4.复制是不连续的复制子(replicon),

复制叉（replicationfork)

先行链和后随链

冈崎片段

5.多个复制子双向复制

6.复制的不同步性第16页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三DNA复制所需的引物、酶和某些蛋白RNA引物：长度一般为4~12个核苷酸。引物的出现可能提高DNA复制的无差错性,为DNA聚合酶提供3，-OH(1)、DNA聚合酶：作用是将脱氧核苷酸连接成DNA。DNA复制所需的引物DNA复制所需的酶和蛋白质(2)、引发酶和引发体：引发酶作用：催化RNA引物的合成。引发酶催化前要与多种蛋白质结合共同构成一个复合体——引发体。第17页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三(3)、DNA连接酶:能催化一段DNA链的5´磷酸根与另一段DNA的3´OH形成磷酸二酯键，使两段DNA连接起来。此外，在DNA修复中亦起重要作用。(4)、DNA解链酶：解开DNA双链。解链时需ATP供能。(5)、单链DNA结合蛋白（SSB）:与被解开的DNA单链结合，使其不再缠结而便于作模板——去螺旋稳定蛋白（HDP)。第18页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三与复制有关的另外两种酶拓扑异构酶端粒酶（端粒末端转移酶）拓扑异构酶I拓扑异构酶II：切断DNA双链中的一股,使DNA解链旋转时不致缠结，待张力解除后又把切口封闭。：稳定螺旋结构；当复制完毕时，使着丝粒处连锁着的两个DNA分子分离。：保证真核细胞内线性DNA的复制进行得彻底和完善。第19页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三5´3´3´5´解链酶解链酶3´5´解链酶3´5´引发体引发酶SSBSSBSSBSSBRNA引物聚合酶II3´5´聚合酶II解链酶3´5´聚合酶II3´SSBSSBSSBSSB5´RNA引物引发体引发酶RNA引物SSBSSBSSBSSB聚合酶IIDNA聚合酶I和连接酶第20页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三二.基因的表达第21页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三增强子尾部区结构基因编码区非编码区调控区外显子：具有编码意义内含子：无编码意义前导区启动子终止子第22页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三（一）、转录transcrpition转录：指DNA合成RNA的过程（DNA分子的3‘5’为模板链也叫反编码链；5‘3’链叫编码链）。转录产物信息RNA(mRNA)转运RNA(tRNA)核糖RNA(rRNA)核仁以外的常染色质转录的。5.8S、18S、28SrRNA由核仁内的常染色质转录，5SrRNA由核仁以外常染色质转录转录的阶段粗转录阶段加工阶段第23页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三第24页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三第25页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三第26页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三第27页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三真核细胞的转录酶系统

RNA聚合酶Ⅰ：45srRNA，最终转录产物是

18s、28s、5.8srRNA。

RNA聚合酶Ⅱ：hnRNA(核不均一RNA），最终转录产物是mRNA。

RNA聚合酶Ⅲ：tRNA前体和5SrRNA,最终产物是tRNA和5srRNA第28页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三内含子1（I1）内含子2（I2）外显子3（E3）105

146外显子2

（E2）31

10453

TATA框RNA聚合酶结合决定转录起始点CAAT框RNA聚合酶结合控制转录频率外显子1（E1）1

30AATAAA

回文顺序内含子1（I1）内含子2（I2）外显子3（E3）105

146外显子2

（E2）31

10453

外显子1（E1）1

30AATAAA

回文顺序内含子1（I1）内含子2（I2）

内含子1（I1）内含子2（I2）

内含子1（I1）内含子2（I2）

53外显子3（E3）105146外显子2

（E2）31104外显子1（E1）130AATAAA回文顺序外显子3（E3）105

146外显子2

（E2）31

10453外显子1（E1）1

30AATAAAAAAAAAAAAAAAAmGmG转录剪接带帽加尾成熟的mRNAhnRNA加工DNAmRNA的加工过程第29页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三5′—5′(二)戴帽：首先，RNA5’端起始核苷酸的P与鸟苷三磷酸形成5’－5’键。在真核生物中、下一个Ａ的2’－0位甲基化，形成帽1。然后，在鸟苷酸7位N上甲基化，完成戴帽(帽O)第30页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三第31页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三tRNA的加工第32页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三rRNA的加工45SrRNA酶切5.8SrRNA18SrRNA28SrRNA5SrRNA在核仁外区域rRNA基因转录合成核仁内核仁外区域第33页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三逆转录

第34页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三第35页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三DNARNA中心法则

转录逆转录Protein翻译第36页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三（二）、遗传信息的翻译

携带某种遗传信息的mRNA转录出来后经加工剪接,从细胞核进入细胞质,再与核糖体大、小亚基以及甲硫氨酸tRNA结合形成起始复合体,

蛋白质合成开始第37页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三1.遗传密码表TheGeneticCode

第38页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三氨基酸的活化：氨酰基—tRNA的形成

2.蛋白质合成的起始

ProteinSynthesis

氨基酸氨酰基—tRNAATPADPtRNA-氨酰基活化酶第39页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三3、肽链合成的开始第40页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三3.肽链合成的延伸第41页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三4.蛋白质合成的终止第42页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三第43页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三第44页，讲稿共53页，2023年5月2日，星期三蛋白质翻译后修饰

基因2.5万↓