获奖课件蛋白质的生物合成

2009年6月关亚群黄静静2009年6月关亚群黄静静1获奖ppt课件蛋白质的生物合成mRNA氨基酸（需tRNA的转运）？蛋白质（肽链）密码子-反密码子核糖体（由rRNA和蛋白质组成）第一节蛋白质的生物合成体系模板原料酶产物配对合成场所mRNA氨基酸（需tRNA的转运）？蛋白质（肽链）密码子-反3

mRNA是蛋白质合成的直接模板，它借助密码子将遗传信息传递给蛋白质，通过蛋白质将遗传信息表达出来。密码子（codon）：mRNA分子从5′-末端的AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上一个氨基酸，称为三联体密码或密码子。5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′一、携带遗传密码的mRNAmRNA是蛋白质合成的直接模板，它借助密码子4由A、G、C、U四类核苷酸可组成64组三联体密码，编码组成人体蛋白质的20种氨基酸：1.有的氨基酸只有1个密码子，有的氨基酸有2个或2个以上的密码子2.其中AUG可编码蛋氨酸，也可作为翻译的起始信号，又称起始密码，有的密码子不编码氨基酸，如UAA、UAG、UGA，它们被称为终止密码（真正编码氨基酸的密码子只有61个）一、携带遗传密码的mRNA由A、G、C、U四类核苷酸可组成64组三联体密码，编码组成人5一、携带遗传密码的mRNA第一个核苷酸第二个核苷酸第三个核苷酸UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸无意义（终止密码子）半胱氨酸半胱氨酸无意义色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰酸谷氨酰酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬氨酸天冬氨酸赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG一、携带遗传密码的mRNA第一个核苷酸第二个核苷酸第三个UC6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)。5

3

起始密码终止密码（一）mRNA模板AUGUAG从mRNA5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核7（二）遗传密码的特点5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′mRNA插入缺失5’---------GUAGUAGUAGCCUACGGAGCCUCACGGCCUACGGAU---AU---U---3’(+)(-)1.连续性(commaless)

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。（二）遗传密码的特点5′-GGATGAUGCGUAGCACG8

亮氨酸：UUAUUGCUUCUCCUACUG

脯氨酸：CCUCCCCCACCG密码第一、二位碱基多相同，第三位差异（二）遗传密码的特点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。亮氨酸：UUA脯氨酸：CCU密码93.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。

密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。

（二）遗传密码的特点4.方向性（sideness）5′→3′3.通用性(universal)（二）遗传密码的特点4.105′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′GCAGCG通常发生在反密码子的1位碱基与密码子的3位碱基间，以简并性为基础（二）遗传密码的特点5.摆动性(wobble)

转运氨基酸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。

5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′GCA11反密码环氨基酸臂二、tRNA与氨基酸的活化OH3’5’反密码环氨基酸臂二、tRNA与氨基酸的活化OH3’5’12氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶GCA3′OH氨基酸-COOH+GCAO－OC氨基酰氨基酸的活化过程（一）氨基酰-tRNA的合成氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATPAMP＋PP13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-tRNASer、Met-tRNAMet

（一）氨基酰-tRNA的合成氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。14Met-tRNAiMetMet-tRNAeMet5

3

AAAAAAAUGAUG起始密码UAC3′Met甲硫氨酸UAC3′Met真核生物：（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNAmGpppMet-tRNAiMetMet-tRNAeMet15fMet-tRNAifMet5

3

原核生物：起始密码（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNAAUGUAC3′fMetmRNAfMet-tRNAifMet53原核生物：起始密码（二）16

核蛋白体由大、小亚基构成，每个亚基又含不同的蛋白质和rRNA三、核蛋白体是多肽链合成的装置大亚基小亚基核蛋白体由大、小亚基构成，每个亚基又含不同的蛋白质17还需辅助因子：第二节蛋白质生物合成过程

起始、延长、终止——核糖体循环原核细胞的核糖体循环起始因子（initiationfactor,IF）延长因子（elongationfactor,EF）释放/终止因子（releasefactor,RF）还需辅助因子：第二节蛋白质生物合成过程起始、延长、终止18指mRNA和起始氨基酰-tRNA与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物(translationalinitiationcomplex)：（一）肽链合成的起始1.核蛋白体大小亚基分离；2.mRNA在小亚基定位结合；3.起始氨基酰-tRNA的结合；4.核蛋白体大亚基结合。指mRNA和起始氨基酰-tRNA与核蛋白体结合而形成191.核蛋白体大小亚基分离IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离IF-3IF-120IF-3IF-1AUG5'3'3′AGGAGG5′UCCUCCS-D序列2.

mRNA在小亚基定位结合P位IF-3IF-1AUG5'3'3′AGGAGG5′UCCUC21IF-2GTP3.

起始氨基酰-tRNA与小亚基结合fMetIF-3IF-1AUG5'3'IIIIIIIIF-2GTP3.起始氨基酰-tRNA与小亚基结合fMet22IF-3IF-2-GTPGDP+PiIF-1AUG5'3'4.

核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成fMetIF-3IF-2-GTPGDP+PiIF-1AUG5'3'423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。是进位、转肽、移位三步的不断循环（小循环），需延长因子参与。

二、肽链的延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸24AUG5'3'Ts1.进位（entrance）/注册（registration）二、肽链的延长fMetAA2TuTsGTPTuGDPIIIIIIIP位A位AUG5'3'Ts1.进位（entrance）/二、肽链的25P位A位E位AUG5'3'2.转肽/成肽3.移位/转位二、肽链的延长fMetAA2P位A位E位AUG5'3'2.转肽/成肽3.移位/转位二、肽26P位A位E位AUG5'3'二、肽链的延长fMetAA2AA3IIIIIII进位转肽移位蛋白质合成是耗能（GTP）过程IIIIIIIP位A位E位AUG5'3'二、肽链的延长fMetAA2AA327条件：1.A位上出现终止密码；2.出现释放因子（releasefactor,RF）：原核生物释放因子有RF-1，RF-2，RF-3释放因子作用：1.识别终止密码并与其结合，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。2.诱导转肽酶改变为酯酶活性（RF-3的作用），水解肽酰-tRNA之间的酯键，使肽链从核蛋白体上释放。三、肽链合成的终止条件：释放因子作用：三、肽链合成的终止28RF三、肽链合成的终止GCCUAG5'3'CGGRF三、肽链合成的终止GCCUAG5'3'CGG29下一页下一页30参与真核生物翻译起始过程的因子多，且前加e：如eIF、eEF、eRF四、真核生物蛋白质的生物合成1.真核生物的翻译起始过程2.真核生物与原核生物的肽链延长过程相似。3.真核生物与原核生物的肽链终止过程相似。参与真核生物翻译起始过程的因子多，且前加e：如eIF、31

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后复杂加工过程才转变为具有生物活性的功能蛋白。主要包括:肽链一级结构的修饰高级结构的形成（多肽链折叠为天然的三维结构）修饰后的靶向运输第三节蛋白质合成后加工和输送从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，32一、级结构的修饰1.肽链N端的修饰2.个别氨基酸的修饰（共价修饰）3.多肽链的水解修饰4.二硫键形成第三节蛋白质合成后加工和输送一、级结构的修饰1.肽链N端的修饰第三节蛋白质合成后加工和33二、高级结构的修饰第三节蛋白质合成后加工和输送1.新生肽链的折叠：需分子伴侣(molecularchaperon)或折叠酶帮助2.亚基聚合3.辅基连接二、高级结构的修饰第三节蛋白质合成后加工和输送1.新生肽链34保留在胞液进入细胞器分泌到体液，再被输送到其他组织第三节蛋白质合成后加工和输送三、蛋白质合成后的靶向输送保留在胞液第三节蛋白质合成后加工和输送三、蛋白质合成后的靶35氯霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素放线菌酮5’3’AP四环素族一、抗生素类第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制氯霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素放线菌酮5’3’AP四环素族一361.白喉毒素(toxin)使真核生物翻译过程中的延长因子eEF-2发生ADP糖基化而失活2.干扰素(interferon，INF)真核细胞感染病毒后分泌的一类有抗病毒作用的蛋白质第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制二、其他干扰蛋白质生物合成的物质1.白喉毒素(toxin)第四节蛋白质生物合成的干扰和抑37干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA(1)干扰素诱导eIF2磷酸化而失活ATPeIF2ADPeIF2-P（失活）Pi磷酸酶第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA(1)干扰素诱导eIF2磷酸化38dsRNA干扰素AAPAPPPP2

5

2

5

5

2

-5

AAPPPATP2-5A合成酶降解mRNARNaseLRNaseL活化第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制（2）干扰素诱导病毒RNA降解dsRNA干扰素AAPAPPPP252552-39选择题（A1型）1．与mRNA密码子ACG相对应的tRNA反密码子是A.UGCB.TGCC.GCAD.CGUE.CGT2．生物体编码20种氨基酸的密码个数为A.16B.61C.20D.64E.603．能识别终止密码的是A.EF-GB.polyAC.RFD.m7GTPE.IF√√√选择题（A1型）1．与mRNA密码子ACG相对应的tRN40选择题（A2型）1．下列关于氨基酸密码子的描述哪一项是错误的?A.密码子有种属特异性，所以不同生物合成不同的蛋白质B.密码子阅读有方向性，从5′端起始，3′端终止C.一种氨基酸可有一组以上的密码子D.密码子第1，2位碱基与反密码子的第3，2位碱基结合严格按碱基互补原则E.密码子第3位碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面重要性较小√选择题（A2型）1．下列关于氨基酸密码子的描述哪一项是错41A.5‘→3’B.3‘→5’C.N端→C端D.C端→N端E.由中间向两端1．遗传密码阅读的方向为（）2．多肽链延长的方向为（）A.复制B.转录C.翻译D.逆转录E.基因表达3．遗传信息从DNA→蛋白质称为（）4．遗传信息从RNA→蛋白质称为（）5．遗传信息从RNA→DNA称为（）选择题（B型）ACECDA.5‘→3’B.3‘→5’42选择题（X型）1.蛋白质生物合成需要A.mRNAB.转肽酶C.核蛋白体D.ATPE.引物酶2.能直接抑制细菌蛋白质生物合成的抗生素是A.氯霉素B.链霉素C.四环素D.青霉素E.土霉素3.在蛋白质分子中，下列哪些氨基酸是在翻译后加工阶段产生的?A.磷酸丝氨酸B.羟赖氨酸C.γ-羧基谷氨酸D.谷氨酰胺E.亮氨酸√√√√√√√√√√√选择题（X型）1.蛋白质生物合成需要2.能直接抑制细菌蛋43判断题1.tRNA分子上3‘端序列的功能是辨认mRNA上的密码子。（）2.核糖体是细胞内进行蛋白质生物合成的场所。（）3.原核细胞新生肽链N端第一个残基为fMet，真核细胞新生肽链肽链N端第一个氨基酸残基为Met。（）4.肽链在核蛋白体上的合成需要GTP供能。（）√√√×判断题1.tRNA分子上3‘端序列的功能是辨认mRNA上44填空题1.新生肽链每增加一个氨基酸单位需经过

、

、

三步反应。2.遗传密码的基本特点是：

、

、

、

。3.组成核蛋白体的化学物质是

和

，核蛋白体的生理功能是

。4.核糖体的大亚基上有

位和

位，并具有

酶和

酶的活性。进位/注册转肽/成肽移位连续性通用性简并性摆动性蛋白质rRNA蛋白质生物合成的场所A位/氨基酰位/受位P位/肽酰位/给位转肽GTP填空题1.新生肽链每增加一个氨基酸单位需经过45答：(1)mRNA：5′端有帽子结构m7Gppp，3′端有polyA，依次相连的三个核苷酸组成一个密码，共有64个，其中61个密码代表20种氨基酸，1个起始密码，3个终止密码。mRNA在蛋白质合成中起直