蛋白质生物合成课件

蛋白质生物合成第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用蛋白质的生物合成

中心法则指出，遗传信息的表达最终是合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质，这种以mRNA上所携带的遗传信息,到多肽链上所携带的遗传信息的传递，就好象以一种语言翻译成另一种语言时的情形相似，所以称以mRNA为模板的蛋白质合成过程为翻译(translation)。

翻译过程十分复杂，需要mRNA、tRNA、rRNA和多种蛋白因子参与。在此过程中mRNA为合成的模板，tRNA为运输氨基酸工具，rRNA和蛋白质构成核糖体，是合成蛋白质的场所，蛋白质合成的方向为N—C端。第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用tRNA蛋白质合成体系的组分

核糖体蛋白质合成体系

mRNA和遗传密码

辅助因子第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用遗传密码中心法则蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用翻译的概念mRNA中核苷酸残基序列转变为蛋白质分子中氨基酸残基的顺序的过程称翻译。

遗传密码:DNA（或mRNA）中的核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系称为遗传密码。密码子(codon)：mRNA上每3个相邻的核苷酸编码蛋白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码。翻译的概念mRNA5’GCUAGUACAAAACCU3’第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用蛋白质合成的场所是蛋白质合成的模板是模板与氨基酸之间的接合体是蛋白质合成的原料是核糖体mRNAtRNA20种氨基酸第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用

mRNA中只有4种核苷酸，而蛋白质中有20种氨基酸，若以一种核苷酸代表一种氨基酸，只能代表4种(41=4)。若以两种核苷酸作为一个密码（二联子），能代表42=16种氨基酸。而假定以3个核苷酸代表一个氨基酸，则可以有43=64种密码，满足了编码20种氨基酸的需要。第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用至1966年，20种氨基酸对应的61个密码子和三个终止密码子全部被查清。遗传密码的破译，即确定代表每种氨基酸的具体密码。第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用4种核苷酸组成61个编码氨基酸的密码子和3个终止密码子。终止密码子：它们不能与tRNA的反密码子配对，但能被终止因子或释放因子识别，终止肽链的合成。第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用遗传密码的性质1、简并性由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymouscodon）。第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用遗传密码的性质2、通用性与特殊性蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类几乎都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用生物密码子线粒体DNA编码的氨基酸核DNA编码的氨基酸所有UGA色氨酸终止子酵母CUA苏氨酸亮氨酸果蝇AGA丝氨酸精氨酸哺乳类AGA/G终止子精氨酸哺乳类AUA甲硫氨酸异亮氨酸线粒体与核DNA密码子使用情况的比较第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用3、连续性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。

第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用4、摆动性转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，这种现象称为密码子的摆动性。第一节遗传密码一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用U摆动配对第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用tRNA的结构、功能与种类

tRNA的结构

1、二级结构：三叶草形（5个臂4个环）

第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用tRNA的结构、功能与种类

tRNA的结构2、三级结构：

“L”形

酵母和大肠杆菌tRNA的三级结构都呈L形折叠式。氢键第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用

tRNA的功能1、解读mRNA的遗传信息2、运输的工具，运载氨基酸tRNA有两个关键部位：

●3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。

●与mRNA结合部位—反密码子部位第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用3’5’ICCA-OH5’3’CCA-OHGGCCCGtRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用起始tRNA和延伸tRNA

tRNA的种类能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA。第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用真核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸是Met，起始AA-tRNA为Met-tRNAMet。原核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用2、同工tRNA

代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被相同的氨基酰-tRNA合成酶识别。

tRNA的种类第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用核糖体的结构与肽链装配

核糖体的结构内质网上的核糖体第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用核糖体的组成第二节参与蛋白质生物合成的物质

表14-7原核和真核生物核糖体的组成及功能核糖体亚基rRNAs蛋白RNA的特异顺序和功能

细菌

70S50S23S=2904b31种(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互补2.5×106D5S=120b66%RNA30S16S=1542b21种(S1-S21)16SRNA(CCUCCU)和S-D

顺序(AGGAGG)互补

哺乳动物

80S60S28S=4718b36-50种有GAUC和tRNAfMat的TψCG互补4.2×106D5S=120b60%RNA5.8S=160b40S18S=1874b30-32种和Capm7G结合

第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用核糖体的结构与功能

核糖体的功能：合成蛋白质第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用

在单个核糖体上，可化分多个功能活性中心，在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能。●mRNA结合部位—小亚基（起始位点的结合密码子和反密码子的相互作用）●结合或接受AA-tRNA部位（A位）——大亚基●结合或接受肽基tRNA的部位——大亚基●肽基转移部位（P位）——大亚基●形成肽键的部位（转肽酶中心）——大亚基

肽基tRNA---携带肽链的tRNA第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用参与蛋白质生物合成的因子（1）氨基酰-tRNA合成酶：催化氨基酸与其相应的tRNA结合，生成氨基酰-tRNA。（2）转肽酶/肽基转移酶：与肽链延长有关（3）蛋白因子：起始因子（IFeIF）、延伸因子(EF)、中止因子(RF)第二节参与蛋白质生物合成的物质一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用蛋白质合成氨基酸的活化翻译的起始肽链的延伸肽链的终止蛋白质前体的加工第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用氨基酸的活化氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶至少存在20种以上具有氨基酸专一性的氨基酰-tRNA合成酶，能识别并通过AA-COOH与tRNA3’端A缩水形成二酯健。同一氨基酰-tRNA合成酶具有把相同AA加到两个更多带有不同反密码子的tRNA分子上的功能。第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用真核生物中，起始氨基酸是：甲硫氨酸

起始AA-tRNA是：Met-tRNAMet原核生物中，起始氨基酸是：甲酰甲硫氨酸

起始AA-tRNA是：fMet-tRNAfMet第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用(1)翻译的起始原核生物（细菌）为例：所需成分：30S小亚基、50S大亚基、模板mRNA、fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+翻译起始因子：IF-1、IF-2、IF-3核糖体上多肽链的合成第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用IF-3IF-1翻译起始(翻译起始复合物形成)分成4步：1.核蛋白体30S小亚基,与IF-1、IF-3结合第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用2、30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合。AUG5'3'IF-3IF-1第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用IF-3IF-1IF-2GTP3.30S小亚基、IF-1、IF-3与mRNA模板组成的复合物，与IF-2和GTP及fMet-tRNAfiMet结合。AUG5'3'

fMet-tRNAfi

Met进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。同时释放IF-3。IF-3的作用：保持大小亚基的分离，有助于mRNA的结合IF-1、2的作用：促进fMet-tRNAfiMet及mRNA与30S小亚基的结合此时称30S复合体第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用IF-1IF-2GTPGDPPi4、带有tRNA、mRNA和2个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。AUG5'3'原核生物的起始过程需要水解1分子GTP供能第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用肽链延伸由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括：

AA-tRNA与核糖体结合(进位)肽键的生成（成键、转肽）移位

肽链的延伸延伸因子(elongationfactor,EF)：

原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)

EF-G

真核生物：EF-1、EF-2

第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用1、AA-tRNA与核糖体A位点的结合---进位

需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子生成AA-tRNAEF-Tu

GTP复合物按照mRNA模板的密码，结合到核糖体A位

第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用2、肽键形成

由转肽酶/肽基转移酶催化

第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用延长因子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'侧移动。第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用fMetAUG5'3'fMetTuGTP第三节蛋白质生物合成的基本过程一遗传密码二参与蛋白质生物合成的物质三四蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成在医学中的应用第三节蛋白质生物合成的基本