第12章蛋白质生物合成翻译.ppt

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1、第十二章 蛋白质的生物合成 蛋白质的生物合成又称翻译,是以mRNA 为模板指导合成蛋白质的过程。 第一节 蛋白质生物合成体系 蛋白质生物合成体系复杂,有多种物质 参与合成过程。 绑 沉 庇 牙 冻 募 寸 晤 伤 密 葡 购 迸 称 式 蛊 纺 唁 仍 丁 姿 右 往 诽 衙 僳 咳 堆 身 驾 了 蜀 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 参与蛋白质生物合成的物质 l20种氨基酸 l模板mRNA l核糖体(rRNA+蛋白质) ltRNA(氨基酸载体) l延长因子 l释放因子 l能量物质及离子 l氨基酰-tRNA合成酶 l起始因

2、子 肌 泞 租 数 眠 紊 且 洗 痔 罢 陵 香 庶 悍 廓 钞 猫 倦 艇 箱 受 夺 额 诉 瓜 膜 泛 队 割 尽 蒙 婆 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 一、模板mRNA l顺反子:遗传学将编码一个多肽链的遗 传单位称为顺反子(cistron)。 l原核生物多顺反子mRNA:mRNA可为功 能相关的几种蛋白质肽链编码,称多顺 反子(polycistron)。 l真核生物单顺反子mRNA:一个mRNA分 子只编码一种蛋白质肽链,称单顺反子 (monocistron)。 宅 村 预 釜 晃 瑟 肉 莫 粉 平 溶 拌

3、 缚 搽 寡 埔 校 擒 烟 澎 底 仅 夕 赠 淮 令 月 咕 戳 呢 秩 议 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 l开放读码框架: 从mRNA 5端起始密码 子AUG到3端终止密码子UAA(UAG,UGA) 之间的核苷酸序列,称为开放读码框架 (open reading frame ,ORF)。 l密码子:在ORF中每3个相邻碱基组成的 三联体,构成1个密码子(codon),编码1 个氨基酸。 53GG U CCAUCUG A C U A A 狈 丑 描 谈 稀 灰 潭 佬 蛛 娇 荐 暇 客 蚀 叛 贝 银 硬 豌 谋

4、呈 荔 他 锁 勋 乙 扶 杯 灵 蘑 葱 袒 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 l遗传密码:由A、G、C、U四种碱基可 组成64种三联体密码子。 起始密码子(AUG,甲硫氨酸密码子) 终止密码子(UAA、UAG、UGA) 其余60种密码子(编码19种氨基酸) 图表 吱 书 椒 喂 槐 柜 镊 扇 箱 渴 尚 苞 澡 忘 赶 沧 同 再 击 蓉 举 梗 拾 妊 胆 古 岛 赏 层 艺 藐 搽 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 遗传密码的特点: (一)方向性

5、(direction) 密码子及组成密码子的各碱基在mRNA中的 排列具有方向性,阅读方向是53方向。 (二)连续性(commaless) mRNA中密码子及密码子的各碱基是连续排 列的,无间隔,又称无标点性(non- punctuation) 斋 回 呆 烘 茬 钉 哗 庄 垃 茫 冲 商 虾 奈 助 唁 讨 综 尉 亚 浙 委 凡 埃 纠 佛 诊 顺 蔑 橡 侩 汐 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (三)简并性(degenerate) l简并性:指一种氨基酸具有2个或2个以上密 码子。除色氨酸和甲硫氨酸有1个密码子,

6、其余氨基酸有2,3,4个或6个密码子。 l简并密码子:为同一氨基酸编码的各密码子 ,又称同义密码子。一般简并密码子前2位 碱基相同,第3位碱基不同。如苏氨酸Thr密 码子 。图 猎 取 与 盒 汇 斟 权 情 啸 涵 媳 阐 盏 覆 奎 闽 蔡 统 糟 赖 九 狈 掀 碎 潘 励 增 庸 眠 赤 迁 悼 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (四)通用性(universal) 从最简单的病毒,一直到人类, 都使用同一套遗传密码。 仅发现少数例外,如线粒体中的 密码子AUA是起始密码子兼甲硫氨 酸密码子。 允 煎 淳 开 花 衬

7、姿 黑 何 篡 淆 萧 与 儿 凝 碑 攒 硅 壹 豫 炸 硼 途 涪 票 酋 睡 进 墒 揖 堤 蔷 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (五)摆动性(wobble) mRNA密码子与tRNA反密码子配对,有时 出现不遵从碱基配对规律的情况,称为密码 子的摆动性,又称摆动配对。 常见于密码子第三位和反密码子第一位。 其能使1种tRNA识别mRNA多种密码子。图 崔 磁 挨 瘩 搓 长 糊 绘 刀 熏 亨 峦 蒙 咆 菠 醋 攀 浴 卜 末 帜 毫 焚 辅 拉 拦 争 攀 份 又 囊 楔 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合

8、 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 核糖体又称核蛋白体,由大、小亚基构成 ,每个亚基又含不同的蛋白质和rRNA。 原核生物: 核糖体70s=小亚基30s + 大亚基50s 真核生物: 核糖体80s=小亚基40s + 大亚基60s 图1,图2,图3 二、核糖体 期 招 丁 迈 始 造 醛 祁 回 左 钎 执 灶 砌 屉 沟 碴 丛 颖 姆 壁 眶 久 宅 挥 挑 赁 涎 慑 抢 猎 夫 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 三、 tRNA l tRNA以3-CCA-OH结合运载氨基酸。 l tRNA以

9、反密码环上的反密码子结合 mRNA的密码子。 图 梗 虱 脚 药 丧 吻 讹 兑 派 渗 圃 庄 峭 坦 社 苫 衡 拌 驮 怜 瓤 或 低 崔 迷 弹 脸 梧 毕 企 守 麦 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 四、蛋白质合成需要的其他物质 (一)重要的酶类 l 氨基酰-tRNA合成酶:位于胞液中。 l 转肽酶:位于核糖体大亚基上,A位与 P位之间。 l 转位酶:原核生物位于延长因子EF-G 中,真核生物位于延长因子eEF-2中。 牢 端 星 晓 拔 挤 涵 矮 晶 唯 韧 薛 绽 透 籽 芒 胰 逻 嫁 穴 萎 碟 右 栗

10、 滤 馁 心 葫 瑟 南 试 疤 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (二)蛋白质因子 l起始因子 原核起始因子IF (initiation factor) 真核起始因子eIF (eukaryote) l延长因子 l释放因子 原核延长因子EF (elongation factor ) 真核延长因子eEF (eukaryote) 原核释放因子RF (release factor) 真核释放因子eRF (eukaryote) 敖 匡 寺 镶 贯 纪 锦 菲 燥 斡 斌 竿 堆 岸 道 来 滇 罩 敦 斧 薯 粳 搽 孺 袁 秋 咸

11、 镰 初 税 秸 契 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 l 所需能量物质:ATP、GTP。 l 无机离子:Mg2+、K+。 (三)能量物质及离子 韩 睫 召 嚎 绒 拥 抹 缆 曰 迹 巫 玲 喉 酶 驭 溪 和 淫 满 暇 夜 脯 堑 娶 每 攻 河 滇 溯 凯 怠 涝 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第二节 氨基酸的活化 l 氨基酸活化 氨基酸 + tRNA + ATP 氨基酰-tRNA + AMP + PPi 氨基酰-tRNA合成酶 tRNA以3-

12、CCA-OH结合氨基酸(形成酯键 。 图 氨基酸与特异tRNA在氨基酰-tRNA合成酶催 化下生成氨基酰-tRNA的过程。 诵 庙 不 缩 嚏 扼 垃 霍 杆 饿 瑞 哨 酝 星 靳 巧 遣 枢 雌 爱 卵 挪 线 报 尽 睛 爵 嘛 殷 再 禄 崎 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 l氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase) 1.具有高度特异性:酶对氨基酸和tRNA 能高度特异地识别 2.具有校正活性:对氨基酸与tRNA出现 的错配加以更正(水解酯键)。 铲 铝 剐 望 痞 算 六 嫡

13、 漂 玖 楷 妈 唤 瓷 邻 酝 亩 想 殷 桅 鳞 桔 萝 勉 患 妄 扯 曾 冕 冰 揽 霹 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 l氨基酰-tRNA的表示方法 Ala-tRNAAla Met-tRNAeMet fMet- tRNAfMet Met-tRNAiMet Met-tRNAeMet辨认结合延长中的AUG ; Met-tRNAiMet辨认结合真核起始AUG; fMet-tRNAfMet辨认结合原核起始AUG,称 为N-甲酰甲硫氨酰-tRNA。(生成图) 档 复 盗 蒜 烤 蚤 巷 贿 衅 诞 吟 亢 简 疾 杨 诗

14、称 酶 粱 弃 去 情 集 递 磕 怠 放 扯 养 踊 毙 抑 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 一、原核生物蛋白质合成过程 原核生物蛋白质合成过程需多种蛋白质 因子参加,包括: 起始因子IF (intiation factor) 延长因子EF (elongation factor) 释放因子RF (release factor) 第三节 蛋白质生物合成过程 蛋白质生物合成(翻译)包括起始、延长 和终止三个阶段 熟 誓 茎 挂 巡 彭 节 职 踢 纤 宿 凿 几 佬 炕 元 罚 囱 瞄 焕 第 丁 液 缘 揍 泼 糖 印 愈

15、 搏 慑 嫡 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 种类类生物学功能 起始因子IF-1结结合小亚亚基,促进进大小亚亚基分离并占据A位 IF-2与GTP结结合fMet-tRNAfMet,促进结进结 合AUG IF-3结结合小亚亚基,促进进大小亚亚基分离 延长长因子EF-Tu促进进氨基酰酰-tRNA进进入A位,结结合并分解GTP EF-Ts调节亚调节亚 基 EF-G有转转位酶活性,促进进mRNA-肽酰肽酰 -tRNA由A位移 至P位,促进进tRNA卸载载与释释放 释释放因子RF-1特异识别识别 UAA、UAG,诱导转肽诱导转肽 酶转

16、变为酯转变为酯 酶 RF-2特异识别识别 UAA、UGA,诱导转肽诱导转肽 酶转变为酯转变为酯 酶 RF-3有GTP酶活性,能介导导RF-1及RF-2与核糖体的相 互作用 参与原核生物翻译的各种蛋白质因子 屑 摄 布 腺 髓 兑 蹲 解 氧 淮 桃 桑 斋 遥 凿 厦 渝 篓 鬃 几 评 姿 蚀 致 誉 箍 铣 春 售 矽 黎 他 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 1.核糖体大小亚基分离 IF-1、IF-3与小亚基结合,促使核糖体大小 亚基分离。(IF-1结合占据小亚基A位) 图 (一)起始阶段 2.mRNA在小亚基定位结合

17、 mRNA结合于小亚基上,此时AUG位于P位 ,第二个密码子位于A位。图 秩 票 拱 躁 幻 峭 浓 拾 卫 河 完 婆 摊 谓 鸿 鹅 出 汤 哼 间 缔 淘 量 碉 枢 砷 宁 侗 冶 漏 磊 挠 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 lS-D序列:在mRNA起始AUG上游,因 shine-Dalgarno发现命名,以AGGA为 核心。 lUCCU序列:在核糖体小亚基的16S- rRNA近3端,以UCCU为核心,与S -D序列互补结合。 图 lrpS辨认序列:在mRNA上紧邻SD序列, 可被核糖体小亚基蛋白rpS-1(rib

18、osomal proteins in small subunit)辨认结合。 图 荷 山 檬 所 刻 绩 闽 谣 匠 呸 逃 筷 东 梢 瘫 倘 纶 腿 少 逃 臂 追 措 狞 尝 问 肝 彦 拆 蹬 携 勾 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 3.起始氨基酰tRNA的结合 fMet-tRNAfMet与IF-2GTP结合,再辨认结合 于mRNA的起始AUG上 图 。 4.核糖体大亚基结合 IF-2结合的GTP分解,促使3种IF脱离,核糖 体大亚基结合在小亚基上,形成翻译起始复 合物。此时fMet-tRNAfMet 位于核糖体的

19、P位 上,A位空着。 图原核起始动画 昔 若 肥 犁 慢 醛 骗 寺 寝 玲 拦 庚 巍 倦 吕 条 侩 玫 奋 限 娶 值 溢 拂 峨 习 陶 舷 受 幢 操 划 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (二) 延长阶段 (核糖体循环 ribosomal cycle) 核糖体循环分三步: 进位(positioning) 成肽(peptide bond formation) 转位(translocation) 每循环1次,肽链延长1个氨基酸,如此不断 重复,直至肽链合成终止。延长过程需延长 因子EF(elongation fact

20、or)参加。 恒 惕 伤 饵 谊 才 弧 储 兴 冗 耪 奉 座 圃 内 洽 皖 瞻 比 讳 软 践 们 忿 莫 聚 棕 茹 朋 屋 咱 赂 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 1. 进位 l起始结束时核糖体P位有fMet- tRNAfMet ,A位空着。 l氨基酰-tRNA根据A位上mRNA密码子 的指引,进入A位。 图 l需延长因子EF-T的协助 。反应图 乏 释 产 制 饿 卞 憾 截 硝 鼻 胡 豹 阜 砂 受 玄 睛 蜕 武 侵 碟 搂 求 两 挪 选 钎 锥 痹 喉 柬 斡 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合

21、成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 2. 成肽 转肽酶(transpeptidase):核糖体大亚基 上的蛋白质,位于P位和A位之间。 在转肽酶的催化下,将P位上的fMet- tRNAfMet的N-甲酰甲硫氨酰基转移到A位上 的氨基酰-tRNA的氨基酰基上,形成肽键, 反应在A位上进行(图) 。tRNAfMet 暂留P 位上。图 (延长中P位上是肽酰-tRNA) 掇 狮 坏 抄 掳 父 死 廓 谁 埂 当 焊 螺 婆 旁 烤 痒 镰 韩 册 诬 讲 狸 樊 羞 尉 忻 军 狼 绒 殊 趋 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质

22、 生 物 合 成 翻 译 3. 转位 l延长因子EF-G有转位酶(translocase)活 性。 l转位酶分解1分子GTP,促进核糖体沿 mRNA 53移动一个密码子的位置。 l此时,tRNAfMet(延长过程中为其他 tRNA)移入E位并脱离,位于A位上的肽 酰-tRNA转入P位,A位空出。 图 偿 敬 闽 穴 继 唤 柠 帕 峡 赏 享 谰 蚕 砍 玛 壕 各 忠 姆 雄 借 态 吾 艇 蚌 剥 坊 图 搔 叠 能 妊 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 肽链延长阶段如此三步一循环, 53方向阅读mRNA 密码子,肽链从

23、 N端C端延长。延长动画 硝 篱 踊 沿 吃 合 学 厌 虑 企 惜 奈 铺 宛 们 宝 鄙 姥 厩 阂 斜 构 打 道 区 贩 点 典 盔 溉 掐 尺 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 l当核糖体A位出现终止密码子( UAA,UAG,UGA)时,RF-1或RF-2辨认结 合终止密码子,进入A位。 l在RF-3介导下触发核糖体构象改变,诱 导转肽酶转变为酯酶活性,水解肽-tRNA ,释出肽链。 l在IF-1、IF-3作用下各组分分离,翻译结 束。图 动画 (三)终止阶段 粘 漾 懈 席 筷 糠 九 伴 暗 壹 鹏 韦 蛾 互

24、 怒 患 纳 蚊 钮 缺 脾 洗 蚜 渔 章 伦 瘁 娄 岭 希 皱 群 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 真核生物蛋白质合成过程与原核生物 基本相同,但反应更复杂,涉及的蛋白 质因子更多,包括: 真核起始因子eIF 真核延长因子eEF 真核释放因子eRF。 二、真核生物蛋白质合成过程 就 遁 浅 淋 非 宪 诸 回 忌 译 烫 泰 咆 殴 脯 箔 筏 鸥 纯 雹 纂 技 疚 蝇 崎 述 锥 掉 桅 础 时 璃 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 种类类生物

25、学功能 起始因子eIF-1多功能因子,参与翻译译多个步骤骤 eIF-2促进进Met-tRNAiMet与小亚亚基结结合 eIF-2B eIF-3 结结合小亚亚基,促进进大小亚亚基分离 结结合小亚亚基,促进进大小亚亚基分离 eIF-4AeIF-4F复合物成分,有RNA解螺旋酶活性,解除 mRNA5-端的发夹结发夹结 构,使其与小亚亚基结结合 eIF-4EeIF-4F复合物成分,结结合mRNA 5帽子结结构 eIF-4GeIF-4F复合物成分,结结合eIF-4E、eIF-3和PABP eIF-4B结结合mRNA,促进进mRNA扫扫描定位起始AUG eIF-5促进进各种起始因子从小亚亚基解离,进进而结

26、结合大亚亚基 eIF-6促进进核糖体分离成大小亚亚基 延长长因子eEF1-相当于EF-Tu eEF1-调节亚调节亚 基,相当于EF-Ts eEF-2有转转位酶活性,相当于EF-G 释释放因子eRF识别识别 所有终终止密码码子,具有原核生物各类类RF的功能 参与真核生物翻译的各种蛋白质因子 竭 流 互 摸 筐 象 登 挺 巳 松 炉 爹 赞 氓 袱 卷 栏 肘 秉 已 秽 漠 凉 吐 鸡 挤 谩 炔 判 佰 剖 下 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (一)起始阶段 eIF-2B、eIF-3与小亚基结合,在eIF-6参 与下,促

27、进大小亚基解离。 1. 核糖体大小亚基分离 2. Met-tRNAiMet与核糖体小亚基结合 eIF-2与GTP结合,再结合Met-tRNAiMet, 在其他eIF参与下,与小亚基结合。 命 迈 楼 板 撇 店 升 幂 垣 摊 太 狡 砷 队 侄 震 影 释 像 曰 弊 私 绎 旁 懊 趟 誊 赡 扫 横 游 卫 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 3. mRNA在核糖体小亚基就位 leIF-4E结合mRNA的5端帽子结构,并与eIF -4A、eIF-4G共同形成帽子结合蛋白复合物 (eIF-4F复合物)。 lpolyA结合蛋

28、白(polyA binding protein, PABP )结合polyA。 辜 犹 剑 姚 杆 串 沥 烹 港 咆 畔 蹈 藕 雁 堑 勒 辛 沧 诈 庚 妮 购 南 遮 磐 赂 直 墟 遁 榨 矾 谬 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 leIF-4G通过分别与PABP和eIF-3结合而将 mRNA结合于小亚基上。 l在eIF-4B和eIF-4A作用下,Met-tRNAiMet在 mRNA上扫描结合起始AUG (其位于 Kozak序列ACCAUGG中),使mRNA在小 亚基上准确定位。 磊 注 涕 聊 棉 岗 裙 哩 墩

29、 安 很 桂 输 皆 风 衍 将 弛 袄 豁 晾 予 癣 讹 寅 荆 锑 赎 凯 君 留 风 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 通过eIF-5作用和水解GTP供能,促 使各种eIF从小亚基释放,大亚基与小亚 基结合,形成翻译起始复合物。 4. 核糖体大亚基结合 诅 墒 垂 潭 牵 膳 暖 句 笛 钓 锰 氢 炔 烂 衙 鸯 散 皿 埔 管 箕 丸 其 脱 害 硝 申 醚 根 绪 牙 慷 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (二)延长阶段 真核生物肽链延长过程

30、与原核生物基 本相同,延长因子不同,其核糖体无E位 ,转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。 凤 鸵 饰 帝 幌 认 皖 吊 迈 搓 气 娥 琵 受 叹 销 妊 棋 执 谊 园 犬 洱 夏 绪 蛮 官 屎 术 总 醒 整 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 真核翻译终止过程与原核相似,eRF只 有一种,可完成原核各RF的功能。 (三)终止阶段 锑 业 浩 崭 笨 移 迹 嗽 芳 嘘 疡 挞 一 钵 覆 制 罐 料 粗 辞 状 吁 坦 周 干 滦 水 答 振 君 今 瘪 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1

31、2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 l多聚核糖体(polysome) 原核与真核生物的一条mRNA上可附 着10100个核糖体,同时进行肽链合 成,此mRNA与多个核糖体的聚合物 称多聚核糖体,电镜下显示为羽毛状 。 图1 图2 瞒 蒂 形 伏 玛 膊 完 婴 韦 到 妙 氟 喳 戌 植 融 牺 闸 辛 勃 萎 震 壳 爆 佐 多 厩 妮 捅 笋 适 昂 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 每个氨基酸活化为氨基酰tRNA消耗2 个高能磷酸键。 进位、转位各消耗1个高能磷酸键。 为保持蛋白质合成的高度保真性而进 行校正消

32、耗能量。 每生成一个肽键,平均要消耗5个高能 磷酸键(ATP+GTP)。 l蛋白质翻译能量消耗 锚 贴 绍 裹 轻 鸵 丛 割 哉 幢 输 凤 帚 斟 嘿 割 垦 湾 渗 淳 次 着 狰 蒸 躯 雌 墒 氰 泽 主 绦 烃 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第三节 蛋白质翻译后修饰和靶向 输送 l新生多肽链必须经过翻译后加工修饰才 能成为具有天然构象的功能蛋白质。 l翻译后修饰包括多肽链折叠为天然构象 蛋白质、一级结构的修饰、空间结构的 修饰。 l蛋白质合成后被定向输送到相应位置, 发挥其功能作用即蛋白质靶向输送。 耕 池

33、座 颜 摹 矗 椿 拍 卫 吩 胃 调 多 铀 搭 翠 挡 造 钳 常 程 帽 朵 仿 蔫 共 搂 望 驯 谰 茨 箩 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 一、多肽链折叠为天然构象的蛋白质 多肽链折叠为天然构象的蛋白质一般需 要其他酶或蛋白质的辅助。 参与多肽 链折叠的 大分子 分子伴侣 肽-脯氨酰顺反异构酶 蛋白二硫键异构酶 热休克蛋白 伴侣蛋白 闭 缉 蛀 循 烙 丑 候 亭 蕉 东 委 禽 趴 澜 栋 下 陡 耕 恶 勺 煽 亚 橱 眉 贼 帖 琢 辊 粥 泡 旁 追 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译

34、第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 1. 分子伴侣 l分子伴侣是细胞内一类可识别肽链的 非天然构象、促进各功能域和整体蛋 白质的正确折叠的保守蛋白质。 l参与多肽链折叠的分子伴侣主要有热 休克蛋白和伴侣蛋白两大类。 兜 桓 割 剑 辅 悬 蛰 锰 可 僵 项 匿 能 馋 蜕 转 王 阉 赎 茶 鳃 滦 挛 爹 评 右 瓜 伊 俗 妥 紊 魂 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 热休克蛋白(heat shock protein, HSP)包括 三族: (1)热休克蛋白 HSP70 (DnaK ) HSP40 (D

35、naJ) GrpE DnaK 、DnaJ分别是基因dnaK和dnaJ的产物。 玩 獭 砷 彝 秦 率 疾 期 熏 亢 溜 眷 翱 淄 件 暴 截 柿 肝 石 案 酒 与 情 带 先 朵 婿 决 捉 蚊 敦 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 HSP40-多肽复合物 HSP70-ATP复合物 HSP40-HSP70-ADP-多肽复合物 ATP水解(HSP70催化) GrpE ATP ADP 复合物解离,多肽链进行折叠 未完成折叠者可重复进行或 进入GroEL反应循环折叠 热休克蛋白参与多肽链折叠的过程 拍 充 牡 烂 露 共 曼

36、 苑 偷 磕 岗 哲 翔 准 睦 哭 酬 已 蓑 呼 派 著 论 缕 足 窃 株 盔 峦 砧 供 噎 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 邑 脆 雌 膨 盅 议 省 动 甲 艰 物 私 厉 捕 障 墒 祁 丑 年 毁 蜂 撬 遮 核 缄 罗 为 竣 屿 撼 娇 仗 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (2)伴侣蛋白(chaperonin) l伴侣蛋白包括GroEL和GroES家族。 lGroEL是14个相同亚基组成的桶状的未 封闭复合体,顶部是桶状空腔出口。

37、lGroES是由7个相同亚基组成的圆顶状 蛋白质,作盖子封闭GroEL出口,形成 能完成肽链折叠的微环境。 粹 攻 肖 匈 矩 妙 舰 耿 铆 狡 潘 曳 蔽 唯 毕 氨 殊 块 躬 涤 藕 遁 挨 班 戒 弛 初 罐 选 翱 诲 乞 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 多肽链折叠的GroELGroES反应循环 仪 革 栈 梢 间 皮 悍 倦 授 辕 饼 释 力 奏 抹 后 汐 茄 郎 模 跌 溅 爬 无 廖 配 篱 馏 湾 框 圾 岸 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合

38、 成 翻 译 l蛋白质二硫键对蛋白质天然构象形成非 常重要。 l蛋白质二硫键异构酶可催化肽链中错配 二硫键断裂并形成正确二硫键连接。其 在内质网腔活性很高。 2. 蛋白二硫键异构酶 墙 掇 忍 闻 绊 液 欢 浮 猫 涂 颗 崇 络 址 踌 红 探 蹭 伊 搀 浙 然 柄 矩 稀 殉 锥 鲁 溉 夫 挠 淮 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 3. 肽-脯氨酰顺反异构酶 l脯氨酸为亚氨基酸,多肽链中肽酰- 脯氨酸间的肽键有顺反两种异构体。 l肽酰-脯氨酰顺反异构酶可促进顺反 异构体之间的转换。 箩 寒 署 康 初 矮 少 斋

39、祭 孩 旁 芒 蒜 吾 鞭 统 垣 瑞 驰 渍 纯 尚 涂 巩 虾 汽 漱 琐 付 蔓 测 妒 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (一)肽链N端和C端的修饰 l新合成的肽链N端总是甲酰甲硫氨酸( 原核生物)或甲硫氨酸(真核生物), 在酶作用下除去N-甲酰基、N端甲硫氨 酸或N端肽段。 lC端也可出现修饰现象。 二、蛋白质一级结构的修饰 悠 喻 剧 腺 函 陆 晰 问 糜 绽 趋 骇 聋 秩 烷 糟 办 昏 压 卒 宗 战 仁 夫 傈 兄 莲 袋 奠 们 厦 椅 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2

40、章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 1.糖基化:天冬酰胺残基的酰胺基、丝氨 酸和苏氨酸残基的羟基可发生糖基化。 2.羟基化:胶原蛋白中脯氨酸、赖氨酸残 基羟化。 3.甲基化:蛋白质的谷氨酸、精氨酸、天 冬氨酸、赖氨酸残基可发生甲基化。 (二)氨基酸残基的化学修饰 额 芬 砖 贬 洁 源 喳 好 萝 娱 宠 碰 棱 绅 叮 那 挡 谨 点 碘 刽 三 澄 锥 吱 氖 掀 厩 换 唇 卤 目 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 4.磷酸化:丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残 基磷酸化。 5.二硫键形成:肽链中的二硫键形成。 6.亲脂性修

41、饰:某些蛋白质在特定位置 连接亲脂性脂链,如脂肪酸链、多异 戊二烯链等,以便嵌入膜脂双层。 断 插 闪 圭 么 懦 翟 养 膛 莹 抹 如 续 绅 瑞 功 炯 沿 凉 融 谚 重 爷 烘 敛 铅 皇 些 泳 遭 唐 递 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 某些多肽链经水解加工可产生多种不同活 性的蛋白质或肽。 鸦片促黑皮质 素原(POMC) ACTH -促黑激素(-MSH) -促黑激素(-MSH) 内啡肽(、) -脂酸释放激素 图 -脂酸释放激素 促肾上腺皮质激素样中叶肽 (三)多肽链的水解加工 硅 机 漱 榷 挪 均 做 漫

42、 为 伴 至 霍 叹 趣 献 鬃 纤 拆 捣 溉 咀 狈 委 装 轿 舌 京 孽 们 郝 恐 聋 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 三、空间结构的修饰 (一)亚基聚合 如血红蛋白22 亚基的聚合。 (二)辅基连接 如带辅基酶的辅基连接,糖蛋白 的糖基连接。 脓 泣 费 淡 榜 踞 享 绦 柯 篓 枝 型 疡 乃 冻 救 榔 忘 颗 篮 忆 翻 议 榔 酸 茂 炒 何 憨 稻 搬 诸 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 四、蛋白质合成后的靶向输送 蛋白质合成后

43、被定向输送到其发挥作用的 目标位点,此过程称为蛋白质的靶向输送 。 (一)靶向输送的蛋白质信号序列 所有靶向输送的蛋白质存在N端或C端特异 氨基酸序列,可引导蛋白质转移到适当靶 部位,此序列称为信号序列。 表 铭 耗 崇 逮 詹 付 余 颧 莲 吞 檀 酱 斗 探 邯 罕 吐 肾 膜 贱 窍 隔 阿 茸 莽 阴 招 椿 颧 癸 膘 惋 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (二)分泌型蛋白的靶向输送 l真核细胞分泌型蛋白合成时,由N端 信号肽引导进入内质网处理。 l通过内质网形成的囊泡转移到高尔基 复合体,经糖基化后再包装为分泌

44、小 泡运至细胞膜。 l通过胞吐作用分泌到胞外。 山 韵 雪 优 励 杠 婉 进 段 署 宫 宣 颓 沟 修 遣 以 贾 蚤 矣 卜 衍 是 凳 喻 诱 树 男 铭 紊 肄 崎 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 分泌型蛋白与溶酶体蛋白的靶向输送 攀 菜 纯 蜜 黎 赴 齿 再 甄 恭 妖 去 美 册 辊 迭 卯 河 故 疡 仑 圾 详 糕 浇 去 滩 籽 选 珠 喉 啃 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 分泌型蛋白进入内质网的过程: l真核细胞液中存在信号肽

45、识别颗粒(signal recognition particles, SRP),可识别结合分 泌型蛋白质的N端信号肽。 l内质网膜上有SRP受体、核蛋白体受体、 肽转位复合物参与蛋白质进入内质网过 程。图 告 对 咱 已 迂 滥 激 翟 绞 私 站 衡 瞻 炬 嘴 膘 掸 雹 浊 讳 森 详 睡 鞘 恒 谤 赢 滨 锰 儒 韩 钮 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (三)溶酶体蛋白的靶向输送 l溶酶体蛋白合成输送到高尔基复合体的过程 与分泌型蛋白相同。 l在高尔基复合体与6-磷酸甘露糖结合,再与 6-磷酸甘露糖受体结合,并形

46、成运输小泡。 l运输小泡与分选小泡融合,分选小泡分出囊 泡将蛋白运送溶酶体。受体可返回高尔基复 合体再利用。 滞 疡 谭 乃 虾 圭 矗 舆 唆 咳 贡 硒 面 态 谨 邮 冉 善 计 按 水 虎 乏 竹 栏 帮 揍 狸 迢 魁 排 瘩 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 分泌型蛋白与溶酶体蛋白的靶向输送 侩 淀 肯 胶 页 酮 隅 腿 务 霜 鸳 刘 责 饲 挨 始 鄙 善 辕 馒 枣 朱 谆 愈 氟 羔 塔 站 椒 哉 哮 侯 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成

47、翻 译 (四)内质网蛋白的靶向输送 l内质网驻留蛋白与分泌型蛋白一样,合成 并进入内质网腔。 l随囊泡输送到高尔基复合体加工。 l内质网蛋白含有C-端滞留信号序列(C端- Lys-Asp-Glu-Leu),与高尔基复合体上的 相应受体结合,随囊泡输送回内质网。 榷 塌 久 狙 幽 确 锑 恒 疵 进 哗 航 跺 谭 篓 禽 逢 贾 垂 禁 诈 犊 晴 寻 胃 甚 滤 赣 帜 陷 虱 鳖 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (五)质膜蛋白的靶向输送 l 质膜蛋白在粗面内质网上合成后锚定 在内质网膜上。 l 单次跨膜蛋白肽链中含一

48、段跨膜序列 (终止转移序列),多次跨膜蛋白肽 链中含多个跨膜序列。跨膜序列可与 内质网脂质双层作用而结合在一起。 消 摈 踞 锐 蹦 撞 争 唐 佑 玫 玲 舵 畦 儒 箩 柬 部 炮 眺 惜 呻 药 垄 娶 势 维 深 开 辖 沮 丑 柯 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 l 质膜蛋白以跨膜形式通过内质网膜 “出芽”形成囊泡,转移到高尔基 复合体加工, l 再随高尔基复合体形成的囊泡运至 细胞膜,并与细胞膜融合为新的质 膜。 潮 第 廓 他 吻 栖 楔 辉 敦 钵 员 抖 帐 星 票 卒 啃 凹 隐 仍 屉 痉 硅 讳 绊

49、 料 欣 瘤 镑 他 患 乐 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (六)线粒体蛋白的靶向输送 l要进入线粒体的蛋白与胞液中HSP70结合 ,转运到线粒体,通过蛋白N端信号序列 ,识别结合线粒体外膜的受体复合物。 l线粒体外膜转运体(Tom)和内膜转运体 (Tim)组成蛋白通道,线粒体中HSP70水解 ATP提供蛋白进入线粒体的动力。图 瀑 垢 艾 碰 饵 熟 磐 瓣 趋 录 雪 轧 碑 挠 性 乱 儒 龚 岳 廉 丢 霄 枚 劲 溜 盗 煞 柑 烁 蛤 娶 弛 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 第 1 2 章 蛋 白 质 生 物 合 成 翻 译 (七)细胞核蛋白的靶向输送 l要进入细胞核的蛋白有核定位序列NLS, 结合胞液的输入因子二聚体形成复合 物,导向核膜孔。 l核膜孔有小GTP酶Ran蛋白,分解GTP促进 蛋白复合物进入细胞核内。 l输入因子和先后从复合物解离,返回 利用,蛋白质定位核内。 图 沫 胳 壶 腋 每 靛 饥 撵 闲 滁 楷 用 蔫 肋 醋 女 鞍 懒 爸 窝 遵 揖 次 哆 颓 唱 垣 概 猴 晃 某 吊 第 1 2 章 蛋 白 质 生

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