10蛋白质合成.ppt
1第十章第十章 蛋蛋 白白 质质 的的 生生 物物 合合 成成-翻译翻译(translation)(translation)2第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系第二节第二节 蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程3l以以氨基酸氨基酸为原料为原料l以以mRNAmRNA为模板为模板l以以tRNAtRNA为运载工具为运载工具l以以核糖体核糖体为合成场所为合成场所l起始、延伸、终止因子、起始、延伸、终止因子、ATPATP、MgMg2+2+等等第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系4l密码子密码子(codon(codon) )：mRNAmRNA上每上每3 3个相邻的核苷酸编码蛋白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核苷酸就称为一个密码子或三联体 密码子，密码子， l起始密码起始密码AUGAUGl终止密码终止密码第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系5遗遗传传密密码码字字典典6遗传密码的基本特点遗传密码的基本特点l方向性方向性: mRNA从从5到到3，连续阅读，肽链合成从，连续阅读，肽链合成从N端到端到C端；端；l简并性简并性: 一种氨基酸有多个密码子；一种氨基酸有多个密码子； 同义密码子同义密码子：编码同一种氨基酸的不同密码子。编码同一种氨基酸的不同密码子。Pro 的密码子有的密码子有CCA、CCT、CCG、CCC四种，人类基因选四种，人类基因选择择CCA/T/C三种而不选择三种而不选择CCG，而大肠杆菌只选择，而大肠杆菌只选择CCG。密码子偏爱性（密码子偏爱性（codon bias)：不同物种使用同义密码子的频率不同。不同物种使用同义密码子的频率不同。第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系7l通用性与例外通用性与例外: 从最简单的生物（病毒）到人类，使从最简单的生物（病毒）到人类，使用同一套遗传密码；用同一套遗传密码； 例外例外：人线粒体中，人线粒体中，UGA不编码终止信号，编码不编码终止信号，编码Trp；AUA和和AUU不编码不编码Ile而作为起始信号；而作为起始信号；AGA和和AGG不编码不编码Arg而作而作为终止信号。为终止信号。l读码的连续性读码的连续性：密码子的排列是连续的，且相邻密码密码子的排列是连续的，且相邻密码子互不重叠；子互不重叠；l起始密码子和终止密码子起始密码子和终止密码子: AUG可作为起始信号和可作为起始信号和 Met的密码子；的密码子； 终止密码子不编码任何氨基酸称为终止密码子不编码任何氨基酸称为无义密码子。无义密码子。8l 变偶性（变偶性（wobble）：）：密码子的专一性主要取决密码子的专一性主要取决于前两位碱基，第三位碱基的重要性较低，可以于前两位碱基，第三位碱基的重要性较低，可以有一定程度的变动，称为摆动性或变偶性。有一定程度的变动，称为摆动性或变偶性。缬氨酸：缬氨酸：UGU, UGC, UGA, UGG9二、氨基酸的二、氨基酸的“搬运工具搬运工具”-tRNA tRNA的功能区的功能区 ： 3 端端CCA上的上的AA接受位点接受位点 识别氨酰识别氨酰-tRNA合成酶位点合成酶位点 DHU臂、反密码子环、氨基酸臂臂、反密码子环、氨基酸臂 核糖体识别位点核糖体识别位点 TC环环 反密码子位点反密码子位点 第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系10甲酰甲硫氨酸（甲酰甲硫氨酸（fMetfMet), ), tRNAtRNAf ffmetfmet甲硫氨酸（甲硫氨酸（Met), Met), tRNAtRNAi imetmettRNAtRNAm mmetmettRNAtRNAmetmet一种氨基酸至少有一种以上的一种氨基酸至少有一种以上的tRNAtRNA转运，如：甲硫氨酸只转运，如：甲硫氨酸只有一种密码子有一种密码子(AUG),(AUG),却至少有两种负责转运的却至少有两种负责转运的tRNAtRNA。二、氨基酸的二、氨基酸的“搬运工具搬运工具”-tRNA11三、三、 肽链合成的肽链合成的“装配机装配机”-核糖体核糖体核糖体核糖体 由几种由几种rRNA和几和几十种蛋白质组成的亚细胞十种蛋白质组成的亚细胞颗粒。颗粒。作用作用 蛋白质合成的场所。蛋白质合成的场所。 合合 成成 原原 料料第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系12第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系13核核糖糖体体循循环环多核糖体多核糖体单核糖体单核糖体核糖体亚基核糖体亚基14四、翻译辅助因子四、翻译辅助因子第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系15第二节第二节 蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程16第二节第二节 蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程1718SD序列序列 (Shine-Dalgarno序列序列): 原核生物原核生物mRNA中中位于起始密码位于起始密码子子上游上游10个个核苷酸左右处核苷酸左右处的一段的一段富含嘌呤富含嘌呤的核苷酸序列，通过与的核苷酸序列，通过与16S rRNA 3端的端的序列互补配对，使核糖体识别翻译起始密码子。序列互补配对，使核糖体识别翻译起始密码子。1、起始密码子的识别、起始密码子的识别19CHO-HN-CH-COO-tRNA CH2 CH2 S CH3 H2N-CH-COO-tRNA CH2 CH2 S CH3Met-tRNAfMetfMet-tRNAffMetN10-甲酰甲酰FH4FH4甲酰化酶甲酰化酶2 2、起始复合物的形成、起始复合物的形成2050S大亚基与大亚基与30S小亚基分离小亚基分离IF3 起始因子起始因子IF-3使使70S核糖体发生解离；核糖体发生解离；21IF3IF1A U G53 IF330S与与IF1结合后再与结合后再与mRNA结合形成结合形成 IF1IF330SmRNA复合物；复合物；22IF3IF1IF2GTPA U G53 在起始因子在起始因子IF2GTP的帮助下，起始的帮助下，起始 氨酰氨酰-tRNA与与30S小亚基结合；小亚基结合；23IF3IF1IF2GTPGDPPiA U G53 GTP水解，起始因子从水解，起始因子从30S小亚基上释放，小亚基上释放， 30S小亚基与小亚基与50S大亚基重新组装成功能完全大亚基重新组装成功能完全 的的70S核糖体；核糖体；24IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始过程消耗起始过程消耗1个个GTP25第二节第二节 蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程指按照指按照mRNA三联体密码的指导，依次添加氨三联体密码的指导，依次添加氨基酸基酸从从N端向端向C端端延伸肽链。延伸肽链。延长因子延长因子生物功能生物功能EF-Tu促进氨酰促进氨酰-tRNA进入进入A位与位与mRNA结合结合EF-Ts使使EF-TuGDP再生为再生为EF-TuGTPEF-G水解水解GTP，使核糖体在，使核糖体在mRNA上沿上沿5 3方向移动一个密码子的距离方向移动一个密码子的距离26在在EF-TuGTP的帮助下，一个新的氨酰的帮助下，一个新的氨酰-tRNA进进入核糖体的入核糖体的A位。位。Tu -GTPGDPA U G53Tu27在肽酰转移酶作用下，在肽酰转移酶作用下，P位位tRNA上携带的氨基酸上携带的氨基酸转移到转移到A位氨基酸上并位氨基酸上并形成肽键。形成肽键。fMetA U G5328延伸因子延伸因子EF-G有转位酶活性，可结合并水解有转位酶活性，可结合并水解1分子分子GTP，促进核糖体向，促进核糖体向mRNA的的3端移动。端移动。fMetA U G535329当当mRNA上上终止密码子终止密码子出现在出现在A位时，多肽链合成停止。位时，多肽链合成停止。释放因子释放因子RFRF识别终止密码子，并将合成识别终止密码子，并将合成的肽链从肽的肽链从肽酰酰-tRNA-tRNA上水解下来。上水解下来。mRNAmRNA离开核糖体，核糖体大小亚基再次分离。离开核糖体，核糖体大小亚基再次分离。U A G53RFCOO-肽肽链链合合成成终终止止过过程程 5330 31 3233（1 1）酶：）酶：蛋白质二硫键异构酶；蛋白质二硫键异构酶； （2 2）分子伴侣：）分子伴侣：一类能帮助新生肽链运输、折叠、正一类能帮助新生肽链运输、折叠、正 确组装和成熟的蛋白质，类似酶但没确组装和成熟的蛋白质，类似酶但没 有酶的专一性，称有酶的专一性，称伴侣蛋白伴侣蛋白(chaperonin)。
