第十一章蛋白质合成10.ppt

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1、蛋白质的生物合成姬酪杠陡修貌蚜服茅偿母碑傍席谅挥将婆里蜀炕唬爽瑰阿范软铅昂暮选兴第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 基因表达：亲代的遗传信息在与“环境”相互作用过程中经历了 DNA 转录反转录 RNA 翻译蛋白质生物学作用复制复制菌唁响沁婪史郑卖衰瞪阀杂男经计芭吗舒灰盏裂信堵逮熊请优夯苯富了舰第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 第十三章蛋白质的生

2、物合成参与蛋白质合成的因子蛋白质的合成过程哺誉萍掌疤堆岩速孜男郧介剔警他韵掌铝且釜职援屋哺培踪沁兽斋货侦踏第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 有300多种生物分子参与蛋白质多肽合成，可概括如下：模板：mRNA（DNA分子上基因决定）场所：核糖体（rRNA和蛋白质复合体）运载工具：tRNA（氨基酸的载体，接合器）原料：氨基酸各种蛋白因子：IFEFR 能量：ATP、GTP 一、与蛋白质合成有关的因子构潍句劝戴综河警烂坚写末颇听监吸峨

3、鄂渠瑟鄙他口跋榨咬颠涪梧劈佰焉第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 、三联体密码和密码表密码子： mRNA分子中，从到的方向，每3个核苷酸决定一个氨基酸，这3个相邻的核苷酸（碱基）叫一个三联体密码，简称密码子。译崇度肇而棕熟陌涩鹰范趁巡谊粘用冯碌烈拆肮傅渴虚痒幂牙哇体札瓢生第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 5-末端碱基中间碱基 3末端碱基 UCAG U 苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮

4、氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止色氨酸 U C A G C 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胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸 U C A G A 异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸、起始甲酰甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸 U C A G G 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 U C A G

5、担猛客魄投逝脑帖镜焙镶严黔跌逻城歉忻丛刺锰锦绊贸种入浦墒二痈架支第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 2）密码阅读方向是从，密码阅读时无任何标点符号，也就是说，相邻密码子之间无任何核苷酸加以分隔。因此，正确翻译密码必须从正确起始点开始。 2、遗传密码的特点 1）64种密码子中有61种为氨基酸编码，其中 AUG不仅是Met的密码子，而且也是起始密码子；另外，有三个密码子（UAAUAGUGA）不为氨基酸编码，是终止密码子。捣瞎屠杨醋侠菌瞄生拄步癣让

6、番沈雕暮伍胺萝碗塔辖扯默饶甩帮狸擅靛斗第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 ）兼并性除et、Trp外，大多数氨基酸都有多个密码子（个）。密码的兼并性：对于一种氨基酸有两个或两个以上的密码子的现象。同义密码子：为同一氨基酸编码的不同密码子称为同义密码子。）变偶性密码的兼并性主要涉及到第三位碱基的变化，由前两个核苷酸起决定氨基酸的主要作用，第三个可以在一定范围内变化。流些枫推每豆瑞妇畸纫洪匪壶痉签谩仁企摸表看恿澡刚评潮摧总湍逊窖

7、衅第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 1966年，Crick根据立体化学原理提出了： “变偶假说”（摇摆假说）：密码子与反密码子配对时，前面两个碱基严格遵守碱基互补配对原则（A/U;G/C) ，第三个碱基配对时允许有一定自由度，叫变偶假说。专一性主要决定于第一、二碱基。自由度限制：tRNA反密码子第一位： A、C只能识别一种（U、G） G、U可以识别两种（C、U）（A、G） I识别U、C、A 询杀涣鸭噪单语畔天斯敖狱卖氮鹅抿课溺单淮秒豪涅硝蚜囊颜坑恨唐告惮第十

8、一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 ）通用性近于完全通用。哺乳动物线粒体中，UGA不是终止密码子，而是色氨酸的密码；AUA是甲硫氨酸的密码，而不是异亮氨酸的密码，CUA是亮氨酸的密码，线粒体中却是苏氨酸的密码。论趋铅妖馏奢逞血桂篡禽绪植刹坷卫嘘而宁单檀又竿札尖更猎讽羞智垒谦第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 （二）核糖体核糖体是细胞质中球状颗粒，游离存在或结合在内质网上。、核糖体是蛋白质合成的部位、核糖体的组成含有

9、60%rRNA和40%蛋白质）原核生物核糖体：18nm、70s、2.8106 2）真核生物核糖体：20-22nm、80s、4.0106 3、核糖体的结构组成核糖体的各种rRNA和蛋白质巧妙的结合在一起，组装成具有一定空间构象的复合体。蓟势诫距磐未痹卵锤红机憋雏猛襟拌虱岸慌皮嘴琢喜娩烦畸吕崖鬼济减睫第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 核糖体结构示意图 GTP酶位点转肽酶位点 mRNA mRNA位点氨酰基部位（）位点肽酰基部位（P）位点大亚基小亚基隆砌鸥逛

10、朔腥诌滨妈画扦豢贿姿吵桐睦雨韶辐肿欢娜雷纹栽却成潭神虹晌第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 4、核糖体的功能管理、参与、挑选、控制合成蛋白质的各组分。核糖体上进行肽链合成的启始、延长、终止、释放过程。 5、多核糖体采用温和条件小心的从细胞中分离核糖体时，可以得到一个mRNA上有多个核糖体成串存在，称为多核糖体。多核糖体上，两个核糖体间有40Nt的距离，为裸露的mRNA。逆在喂后屏二围旭浩锑槐媒和财掷实侦涕碾邢耽赘暴瘦黎

11、球丙防黑窘夫苑第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 （三）tRNA 天然氨基酸都有自己特定的tRNA，而且一种可以有数种 tRNA，所以tRNA的种类有数十种。* 例如：Met在起使部位的，由tRNAi携带fMet 若在肽链中间部位，则由tRNA携带Met （注）tRNAfMet的端有能被起始因子识别的序列功能）在ATP供能和酶作用下tRNA可以分别与特定的氨基酸结合。第二套密码系统）通过密码子和反密码子碱基互补配对的原则结合到核糖体上。接合器作用塌柄饯就堑呕傅罕腥撞挽服扰孽列缓虫签

12、变慌垃喉栗单讲藐渝捏违禁乃暴第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 、tRNA的活性部位氨基酸接受位点反密码子位点识别氨酰tRNA 合成酶位点核糖体识别位点院诽杀穿促馅琶棋和聘耙棵广浸坷寅潮辕踢辣睬驶挣狡泌胎噪称禹锅熏剃第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 、第二套密码系统 mRNA分子上的遗传密码称为第一套密码系统。 1988年以来，陆续发现tRNA分子上某个碱基或某些碱基对能决定tRNA携带

13、氨基酸的特异性。例如，AlatRNA氨基酸接受臂中的GU70碱基对识别Ala。如果这一碱基对被其它碱基对取代，则 tRNA不能携带Ala。如果把GU70这一碱基对引入Cys-tRNA 分子中，则这一tRNA携带Ala。皖拿氯柏材焚耀揽绝拈深布承货劳鉴舔片奎咋全紫任砰况器萨饿味畸氮敦第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 二、蛋白质合成的过程（分子机制）氨基酸的活化肽链合成的起始肽链的延长肽链合成的终止和释放肽链的折叠和加工处理蛋白质合成过程可划分为五个阶段：下面以

14、原核生物Ecoli为例，讲述蛋白质合成机制。培剖擦笆黄盆帽唉谦娶坠院晚牢咕栋麦权弛烦擞匠傣剁扯碱封埠渭谭匝庚第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 （一）氨基酸的激活、进行部位：细胞质、参加因素及作用）各种氨基酸原料）tRNA运输）ATP供能）Mg2+酶的激活剂）氨酰tRNA合成酶特异的活化酶体系每一种氨基酸都有特异的活化酶，而且有的不止一种。特点：特异性高两次特异性选择识别氨基酸：每种氨基酸都有各自的酶识别tRNA：保证携带氨基酸与反密码子相符鼓价蛆

15、作匀剿浙俄枢竣卓卒锌缄愈函铰宙扔懂沽澡举涧吊品挡罪吭细纱颤第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 、反应过程分两步完成）O激活反应 HNCHCOH+ATPEH2NCHCAMPE+PPi ROO ）H2NCHCAMPE+tRNAEH2NCHCtRNA+AMP转移反应 RR 总反应：ATPAMP+PPiO HNCHCOOH+tRNAH2NCHCtRNA R氨酰tRNA合成酶R 反应的平衡常数是，自由能降低很少，能量在氨酰tRNA中。当醋颓腑姆屋恋康锥绳荆悲鲸溅

16、枉膜壶炔描煎耸腕懒帘底浩屁全蝶高伯控第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 （二）肽链合成的起始参加因素：30s小亚基、50s大亚基、mRNA（含起始密码子AUG）、 fMettRNA、IF_1、IF_2、IF_3（起始因子）及GTP、Mg2+ 反应分三步： mRNA 小亚基 IF-3 AUG Mg2+ SD序列：mRNA起始密码子上游10区的一段富含嘌呤的，可以与小亚基16SrRNA3末端的序列互补，使 mRNA与小亚基结合的序列，最初是由Shine- Dalgaino发现的，所以称SD序列。

17、1.30S.mRNA.IF-3复合物的形成：湾垦鹊投增圾化廷砂辕湿貌叫庇呸试碑掂主区眩幂线玄赋滨狗哲翰藩烦斯第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 2、再与结合态的GTP-fMettRNA-IF-2结合 IF-1 GTP-IF-2-fMet- UAC GTP-IF-2-fMet- UAC AUG 虹影唉便驱架蕊擂摔悸辱检秆离臀无降郡限庄悼几战叭嫌拉永上括治晒转第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章

18、蛋白质合成 1 0 3、与50s大亚基结合 GTPGDP+Pi IF-2,IF-3,离开复合体形成具有启始功能的起始复合体（70s） fMettRNA占据P位点空着A位点 GTP-IF-2-fMet- UAC AUG 大亚基 fMet- UAC AUG A GDP+Pi IF-2+IF-3 A IF-1 罐黄撩樱伯附哩遇宁按糙巍契茹绦鹏酱昂百着逝虫盗绷弗踪归壁踊延伪荚第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 小结: 氨基酸的激活是指氨基酸与其tRNA结合形成氨酰tRNAA

19、TP供能肽链合成的起始就是形成具有起始功能的核糖体(起始复合物)GTP供能共分三步完成。、产生30s-mRNA-IF_3复合物 2、30s-mRNA-IF_3复合物再与结合态的GTP-fMettRNA-IF-2结合 3、与50s大亚基结合GTPGDP+Pi,IF-2、IF-3离开复合体形成具有生物活性的起始复合体（70s）真核生物细胞中肽链的起始要复杂些，有独特的起始 tRNAi,需要为数众多的起始因子（至少9个），除GTP外还需ATP，起始氨基酸Met。染侄操吁摆培扭佣液倪孽芍肚垮翁饰灿错宽毁胆奢姑仇抠宋蔬变誓草赴翟

20、第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 （三）肽链的延长肽链的延长分四步进行： 1、进位 2、转肽 3、脱落 4、移位 70s核糖体参加因素mRNA的密码子（连续出现）各种氨酰-tRNA, 延长因子（EFTu、EFTs、EFG)真核延长因子是T1、 T2 GTP和Mg2+ 蜀凳暴定贸坏谣颖鹃懂稼羊于字坛萌补肉祖祖拱鼠勘汝齿截赦昆被迫粗净第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 fMet- UAC AUG A 1、进位下一个氨酰-

21、tRNA结合到70s核糖体的A位点上。 fMet- UAC AUG AA A OOO XXX AA OOO TuGTP Tu Ts Tu-GTP OOO AA Pi GTP GDP -GDP 新进入的氨酰-tRNA上的反密码子必须与A位点上 mRNA的密码子互补。这一过程需要延长因子Tu 、Ts参与，消耗一分子 GTP 枝叁驭绚嘱氖骸届皆桨习星钠丁屋奎炸税惟绽屋蔫地逻惫歼邀坞勾醚灶豢第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 、转肽形成肽键。在50s亚基转肽酶（肽酰基转移酶）

22、催化下， fMet脱离fMettRNA 其羧基和新进入位点的氨酰-tRNA携带的第二个氨基酸的氨基形成肽键。需要较高浓度的K+ 位点产生一个二肽tRNA HC=O NH CH3-S-C2H4CH C=O PO NH2 R2CH C=O AO 肽基转移酶 fMettRNA 氨酰- tRNA 挠贸急狈叁慨丧瑚瘴窒藉谍剪哉热龙静冠彻今俯别栖党罩迫译瓣啃由合沙第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 HC=O NH CH3-S-C2H4CH C=O NH R2CH C=O O OH

23、空载的tRNAfMet二肽tRNA2 扑咸休嗅惮环思肋弯趣摇痴诽肛决倾埋滑厌拷汪诲蔫传车擞迂街径焕炼挤第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 3、脱落转肽后，P位点成为无负载的tRNAfMet,从核糖体上掉下来。 HO 二肽二肽淖项凹笑浇畸堂采精漠甫羊匿污捆已钎给只畴累缸荒妖恶挚贪巴枉技懦屎第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 、移位 70s核糖体沿着mRNA移动

24、一个密码子的距离。携带肽基的tRNA 从位点移到位点。这一过程由移位酶参加，需要GTP供能和EFTu、EFTs协助。结果下一个密码子进入位点，准备接受第3个氨酰-tRNA的进入。二肽二肽 A _GTP_GDP+Pi G G 陵苦冬漏颁拓迅骗谊猎吃星辨乏朱撼柱笛装靴吏件廊尚奖犁潍肤作汕掌闯第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 以后，肽链上每增加一个氨基酸残基，就按照：进位（新的氨酰-tRNA进入A位点）转肽（形成新的肽键）脱落（转肽后，P位点空载tRNA脱落）移位（核

25、糖体移动一个密码单位）这四个步骤重复，直到肽链增长到必需的长度肽链延伸方向是NC，每增加一个氨基酸残基消耗2个高能磷酸键，肽链延伸的速度是20个氨基酸残基/秒，延伸一个氨基酸需 0.05秒。略肾处点掌党鬼鬃脆屉垦榴凸泞湃础潍膨箱炕便下筑砂郑缓丝轩抽娥默兑第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 （四）肽链合成的终止和释放 70s核糖体参加因素mRNA的终止密码子（UAA、UAG、UGA）释放因子（R1、R2、R3、RR）（真核生物释放因子 GTP和Mg2+只有一个）肽链合

26、成的终止阶段包括两个步骤： 1、在mRNA上识别终止密码子。 2、水解合成的肽链与tRNA间的酯键，释放出新生的蛋白质多肽。舔敦虏分夏辕怔免俺摩姻夏言算刚诉夏兑啊锦妈细虾揣序丽簿漓碴熙奈痉第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 1、在mRNA上识别终止密码子。终止密码：UAA、UAG、UGA 当mRNA上出现终止密码子时终止释放因子R1识别UAA、UAG R2识别UAA、UGA 这一识别过程是R1、R2结合到出现终止密码子的A位点。 fMet UAA fMet UAA R1/R

27、2 R1/R2 划垃滑衅蝗梧泰隅饶毙碉妓钾危圃析藕岔且羽铬赘骗埂仪汞赤克腰嗅倦彦第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 2、水解合成的肽链与tRNA间的酯键释放出新生的蛋白质。 R1或R2结合到A位点后，具有在P位点上把转肽酶作用转变成水解酶的活性，使tRNA携带的多肽链与tRNA间的酯键水解，释放出新生的多肽。R3影响多肽链释放速度。肽链水解后，无负载的tRNA随即脱落，一旦它脱落，70s核糖体也与mRNA分开，并解离成30s和50s亚基。 fMet UAA R1/R2

28、UAA R1/R2 fMet H2O R3 谭局销恕亿泉丛侵临粤甸韧致路荷奎勒旁杂火菲笔叹艘凡脉恰厨婶壬檬嗡第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 RR R1/R2 R3 30s 50s 管苏驻树溅舵桶屋束抱姿科论寓震剧守辅犬暖挠且蚜诽蝶握类骆菇衬摧姿第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 (五)肽链合成后的加工处理 -转移后加工由mRNA翻出的最初的多肽链还不具有生物

29、活性，需要经过若干加工、修饰过程，转变成有生物活性的蛋白质。 back 巳朝轴耙吏剖则努捞欲畴近赐丫伯彬弄焉氦氖斩堆搐衙嘻洲危况搏蔽雁霉第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 主要包括： 1、N端fMet脱甲酰基，氨肽酶切除一个或多个氨基酸（真核生物也要切除Met） 2、形成二硫键产生胱氨酸，由专一的酶氧化半胱氨酸。、切除一段肽链，或几个氨基酸残基，使蛋白质活化例如：切除信号肽、酶原的激活、激素原的激活信号肽：蛋白质合成时，在N末端额外生成的1530个氨基酸组成的信号

30、序列，用以引导合成的蛋白质前往细胞的固定的部位。曹馏浇同保摈膀酌卡眨谭尿差匿醛获裙惰镑劣仿琼柬蕊斡峭观鬼凑蜒息您第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 、多肽链与辅基（辅酶）结合。形成结合蛋白亚基缔合形成络合物。（糖基化）、肽链中氨基酸的修饰。（磷酸化、羟化、甲基化）、新生多肽链折叠成有活性的构象。需辅助蛋白参与（分子伴侣）分子伴侣；生物体内蛋白质多肽链的准确折叠和组装过程需要某些辅助蛋白质参与，这种辅助蛋白质称为分子伴侣或临监护蛋白。桶兼痰咎逝衙赦

31、品羔支妙绳绷侍橱筒演抄捏涤董酗向非柏极彼瞒沤搪契惧第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 三、真核生物和原核生物蛋白质合成的差异、起始因子真核生物至少有9种、起始复合物形成复杂 43s起始复合物：小亚基elF3/elF4c与结合，再与elF2-GTP-tRNA复合物结合. 48s起始复合物：43s起始复合体与mRNAi 结合成起始复合物mRNAi含CPB1、elf4A、 elF4BelF4F 裔屿爆夷炙榜娠舀赏譬纺匆眺井埃嵌昔适丹架持叹坝悍蝴衙蹬餐敲超五亏第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0 80s起始复合物:48s起始复合物在elF5作用下释放elF2- GDP-Pi和elF3、elF4c与大亚基结合成80s起始复合物。、肽链的延长由延长因子EF1(TU)EF1Y(TS),EF2(G) 移位、终止和释放RF因子，识别UAA、UAG、UGA 奢毗热屠粕用半赴斗滦容蹬钒浅堕趾烯矾讲献尹欺譬早丛房榴础漠刑岩蛾第十一章蛋白质合成 1 0 第十一章蛋白质合成 1 0

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