《生物化学》课件-蛋白质合成体系

蛋白质合成体系主讲人：高玉梅学习导入生活中我们吃到肚子里的鸡蛋、猪肉等动物蛋白是如何变成我们人体自身的蛋白质呢？其中蛋白质合成所需的物质及其作用？蛋白质是生命活动的执行者。储存遗传信息的DNA并不直接指导蛋白质合成，DNA的遗传信息通过转录传递给mRNA，mRNA直接指导蛋白质合成。由核糖体承担的蛋白质合成过程是通过tRNA从mRNA读取遗传信息，用氨基酸合成蛋白质的过程，是mRNA碱基序列决定蛋白质氨基酸序列的过程，是把核酸语言翻译成蛋白语言的过程，又称为蛋白翻译。蛋白质合成过程非常复杂，除了消耗大量氨基酸和高能化合物ATP、GTP外，还需要100多种生物大分子的参与，包括mRNA、tRNA、rRNA和一组蛋白因子。参与蛋白质生物合成的物质包括：三种RNA20种氨基酸(AA)作为原料酶及众多蛋白因子，起始因子、延长因子、终止因子。如IF、eIFATP、GTP、无机离子核糖体mRNA（messengerRNA,信使RNA）rRNA（ribosomalRNA,核蛋白体RNA）tRNA（transferRNA,转移RNA）一、翻译模板mRNA及遗传密码mRNA是遗传信息的携带者。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)。遗传学上将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子(cistron)。多顺反子单顺反子真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(singlecistron)。遗传密码一种氨基酸可具有2个或2个以上的密码子为其编码。这一特性称为遗传密码的简并性。除色氨酸和甲硫氨酸仅有1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。为同一种氨基酸编码的各密码子称为简并性密码子，也称同义密码子。3.简并性(degenerate)各种氨基酸的密码子数目密码子简并性的生物学意义：减少有害突变遗传密码的特异性主要取决于前两位碱基。二、氨基酸的搬运工具“tRNA”三、核糖体是肽链合成的“装配机”rRNA与特定蛋白质组成核糖体核糖体又称核蛋白体，是由rRNA和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，是蛋白质生物合成的场所。原核生物核糖体结构模式肽基转移酶活性中心位于核糖体大亚基上tRNA结合位点A位：氨酰位（aminoacylsite），又称受位。P位：肽酰位（peptidylsite），又称给位。E位：出口位（exitsite）。四、多种酶与因子参与蛋白质生物合成氨基酰-tRNA合成酶：ATP存在下合成氨基酰-tRNA，具有绝对特异性。转肽酶：催化核糖体“P位”上的肽酰基转移至“A位”的氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基缩合形成肽键。转位酶：催化核糖体向mRNA的3端移动定位于“A位”。重要的酶类蛋白质因子起始因子（initiationfactor，IF）延长因子（elongationfactor，EF）释放因子（releasefactor，RF）蛋白质合成体系在基于重组蛋白的药物研发、疾病诊断、生物标志五发现记忆个性化医疗中都有相应的应用，在现下的医学或生物学研究中，蛋白质合成体系、蛋白质合成过程、蛋白质合成后修饰、蛋白质功能、调控蛋白表达的各种信号通路等都是热点，学好蛋白质的合成体系、合成过程、调控、修饰等对今后的深入学习蛋白组学等科目具有奠基作用。蛋白质是生命活动的重要物质基础。蛋白质具有高度的种属特异性。蛋白质合成体系包括原料氨基酸，模板mRNA、氨基酸搬运工具tRNA、蛋白质合成场所核糖体，以及合成各阶段所需的酶和蛋白质因子等，合成过程还需要ATP或GTP供能。mRNA是蛋白质合成的模板。mRNA可读框中每3个相邻和谷氨酸编码一种氨基酸，称为密码子。tRNA是氨基酸和密码子之间的特异衔接子。tRNA与特异氨基酸的连接由氨酰-tRNA合成酶催化，tRNA通过反密码子与mRNA的密码子识别，为肽链合成提供氨基酸原料。