蛋白质合成及转运课件.ppt

蛋白质合成及转运第1页，此课件共35页哦一、蛋白质合成的分子基础一、蛋白质合成的分子基础1、模板：、模板：mRNA2、氨基酸的供体形式：氨酰、氨基酸的供体形式：氨酰tRNA3、合成场所：核糖体（由蛋白质和、合成场所：核糖体（由蛋白质和rRNA构成）构成）4、阅读、阅读mRNA上遗传密码信息的方向：上遗传密码信息的方向：从从35第2页，此课件共35页哦tRNA和和mRNA配对模式图配对模式图第3页，此课件共35页哦（一）（一）mRNAmRNA是蛋白质合成的模板是蛋白质合成的模板P520P520图图38-438-41、读码框架读码框架：mRNA上每上每3个核苷酸组成的连续连个核苷酸组成的连续连接方式。例见下图：接方式。例见下图：2、起始密码起始密码：5端的端的AUG，编码甲硫氨酸；，编码甲硫氨酸；3、终止密码终止密码：读码框架的：读码框架的3端的端的UAA，UGA，UAG；其功能是终止这一条肽链的合成；其功能是终止这一条肽链的合成；4、mRNA上上5端序列端序列：对于起始密码的选择有重：对于起始密码的选择有重要作用；要作用；（1）原核：在起始密码子上游含特定的核糖体）原核：在起始密码子上游含特定的核糖体结合位点；（结合位点；（2）真核：）真核：5端帽子结构对核糖体的端帽子结构对核糖体的识别有一定作用；识别有一定作用；第4页，此课件共35页哦举例：读码框架举例：读码框架第5页，此课件共35页哦（二）（二）tRNAtRNA转运活化的氨基酸至转运活化的氨基酸至mRNAmRNA板上板上1、细胞中含、细胞中含50种或以上的种或以上的tRNA；一种；一种氨基酸可由多种氨基酸可由多种tRNA转运；转运；2、两个关键部位：、两个关键部位：氨基酸接受臂：氨基酸结合部位；氨基酸接受臂：氨基酸结合部位；反密码环：与反密码环：与mRNA的结合部位；的结合部位；第6页，此课件共35页哦UIAC变偶性变偶性第7页，此课件共35页哦第8页，此课件共35页哦（三）核糖体是蛋白质合成的工厂（三）核糖体是蛋白质合成的工厂核糖体是一个巨大的核糖核蛋白体；由核糖体是一个巨大的核糖核蛋白体；由RNA和蛋白质组成；和蛋白质组成；1、核糖体、核糖体RNA2、核糖体蛋白、核糖体蛋白*构成情况见构成情况见P522表表38-1第9页，此课件共35页哦 二、翻译的步骤二、翻译的步骤从从mRNA上阅读遗传密码的信息是从上阅读遗传密码的信息是从53；蛋白；蛋白质合成的方向是从质合成的方向是从NC；1、形成氨酰、形成氨酰-tRNA复合物；复合物；2、翻译开始于、翻译开始于mRNA和核糖体的结合；和核糖体的结合；3、在蛋白因子帮助下，、在蛋白因子帮助下，tRNAiMet启动蛋白质的合成；启动蛋白质的合成；4、合成中有、合成中有3个重要的重复延伸反应；个重要的重复延伸反应；5、在终止密码和释放因子作用下终止翻译。、在终止密码和释放因子作用下终止翻译。第10页，此课件共35页哦（一）氨酰（一）氨酰-tRNA-tRNA合成酶帮助氨合成酶帮助氨基酸结合于特定的基酸结合于特定的tRNAtRNA1、反应分两步，消耗一分子、反应分两步，消耗一分子ATP；2、先形成氨基酸、先形成氨基酸-AMP复合物，再形成复合物，再形成氨酰氨酰-tRNA-tRNA；3 3、两步反应都由氨酰、两步反应都由氨酰-tRNA-tRNA合成酶催化；合成酶催化；第11页，此课件共35页哦第12页，此课件共35页哦第13页，此课件共35页哦（二）每一个氨酰（二）每一个氨酰-tRNA-tRNA合成酶可识别一个特合成酶可识别一个特定氨基酸和与此氨基酸相对应的定氨基酸和与此氨基酸相对应的tRNAtRNA1 1、氨酰、氨酰-tRNA-tRNA合成酶可识别一个特定的合成酶可识别一个特定的氨基酸和与此氨基酸对应的氨基酸和与此氨基酸对应的tRNAtRNA特定部特定部位；位；2 2、氨酰、氨酰-tRNA-tRNA合成酶和与之相对应的合成酶和与之相对应的tRNAtRNA分子有时称为分子有时称为“第二遗传密码第二遗传密码”。第14页，此课件共35页哦（三）氨酰（三）氨酰-tRNA-tRNA合成酶能纠正酰化错误合成酶能纠正酰化错误氨酰氨酰-tRNA-tRNA合成酶上有水解活性，可用于合成酶上有水解活性，可用于纠正错误连接形成的氨酰纠正错误连接形成的氨酰-tRNA-tRNA；如：形成一个缬氨酰如：形成一个缬氨酰-tRNA-tRNAIleIle可以通过异可以通过异亮氨酰亮氨酰-tRNA-tRNA合成酶的水解活性水解；合成酶的水解活性水解；第15页，此课件共35页哦（四）一个特殊的（四）一个特殊的tRNAtRNA启动了蛋白质的合成启动了蛋白质的合成1 1、所有蛋白质翻译起始于、所有蛋白质翻译起始于MetMet的参与；的参与；2 2、一个特殊的起始、一个特殊的起始tRNAtRNA负责结合转运起始负责结合转运起始MetMettRNAtRNAi iMetMet3 3、而蛋白质内部的、而蛋白质内部的MetMet由另一种由另一种tRNAtRNA负责负责tRNAtRNAMetMet4 4、两种、两种tRNAtRNA由一种甲硫氨酰由一种甲硫氨酰-tRNA-tRNA合成酶催化与甲合成酶催化与甲硫氨酸结合转运硫氨酸结合转运5 5、蛋白质合成起始因子识别、蛋白质合成起始因子识别tRNAtRNAi iMetMet，而延伸因子识别，而延伸因子识别tRNAtRNAMetMet6 6、原核的、原核的tRNAtRNAi iMetMet中的氨基被甲酰化中的氨基被甲酰化tRNAtRNAi if fMetMet第16页，此课件共35页哦（五）翻译开始于（五）翻译开始于mRNA和核糖体的结合和核糖体的结合1 1、翻译开始需要在、翻译开始需要在mRNAmRNA上选择起始密码子上选择起始密码子AUGAUG；2 2、真核生物：核糖体小亚基结合、真核生物：核糖体小亚基结合fMet-fMet-tRNAiMet；进一步结合于进一步结合于mRNA5mRNA5端，然后向端，然后向3 3移动，直到移动，直到AUGAUG被被tRNAiMet上的反密码子识别；上的反密码子识别；3 3、原核生物：、原核生物：AUGAUG上游有一段称之为上游有一段称之为SDSD的序列，能的序列，能与与16S16S核糖体核糖体3 3端进行互补性识别，以帮助从起始端进行互补性识别，以帮助从起始AUGAUG处开始翻译；处开始翻译；第17页，此课件共35页哦（六）蛋白质因子帮助的蛋白质合成起始（六）蛋白质因子帮助的蛋白质合成起始1 1、步骤：（、步骤：（1 1）核糖体小亚基结合）核糖体小亚基结合 fMet-fMet-tRNAiMet；（2 2）进一步在）进一步在mRNAmRNA上找到起始密码子；上找到起始密码子；（3 3）大亚基与）大亚基与 核糖体小亚基核糖体小亚基-fMet-fMet-tRNAiMetmRNAmRNA结合；结合；（4 4）起始因子离开核糖体。）起始因子离开核糖体。起始需消耗一分子起始需消耗一分子GTPGTP；2 2、一些起始因子参与了上述过程；、一些起始因子参与了上述过程；（1 1）原核：）原核：IF-1IF-1；IF-2IF-2；IF-3IF-3IF-3IF-3：使上一次结束了蛋白质合成的核糖体：使上一次结束了蛋白质合成的核糖体30S30S和和50S50S亚基分开；亚基分开；IF-2IF-2，IF-1IF-1：促进：促进tRNAiMet及及mRNAmRNA与核糖体小亚基与核糖体小亚基结合结合（2 2）真核：至少）真核：至少9 9种种第18页，此课件共35页哦原核生物蛋白质合成起始复合物的形成第19页，此课件共35页哦 eIF-3 eIF-2(GTP)+Met-tRNAi 40S 40SeIF-3 40S预起始复合物 40SeIF-3eIF-2(GTP)Met-tRNAi mRNA eIF-4A eIF-4B ATP eIF-4F Pi+ADP eIF-1 40S起始复合物 40SmRNAeIF-4AeIF-4BeIF-4FeIF-1 真核生物蛋白质合成起始复合物的形成第20页，此课件共35页哦 GTP eIF-5 GDP+Pi 60SeIF-6 eIF-6 eIF-2(GDP)、eIF-3 eIF-4A、eIF-4B eIF-4F、eIF-1 80S起始复合物 40S60SmRNAMet-tRNAi 第21页，此课件共35页哦（七）在氨基酸的掺入过程中有（七）在氨基酸的掺入过程中有3个重复的延伸反应个重复的延伸反应核糖体大亚基上有核糖体大亚基上有P P位和位和A A位，上一个掺入的氨基位，上一个掺入的氨基酸酸-tRNA-tRNA暂时在暂时在P P位，刚掺入的氨基酸进入位，刚掺入的氨基酸进入A A位位三步：三步：1 1、一个新的氨酰、一个新的氨酰-tRNA-tRNA进入进入A A位；位；2 2、转肽：新的氨酰、转肽：新的氨酰-tRNA-tRNA氨基酸攻击氨基酸攻击P P位上肽酰位上肽酰-tRNAtRNA上的酯键，两个氨基酸间形成一个新的肽键；上的酯键，两个氨基酸间形成一个新的肽键；该过程由肽酰转移酶（转肽酶）负责；该过程由肽酰转移酶（转肽酶）负责；3 3、移位：该氨酰、移位：该氨酰-tRNA-tRNA从从A A位点移位至位点移位至P P位点，伴位点，伴随着原随着原tRNAtRNA脱离（由移位因子催化：原核脱离（由移位因子催化：原核EF-GEF-G，真，真核核EF-2EF-2，需一个，需一个GTPGTP）开始新一轮肽链延伸反应；核）开始新一轮肽链延伸反应；核糖体沿糖体沿mRNAmRNA移动，移动，mRNAmRNA上的下一个密码子进入上的下一个密码子进入A A位点；位点；第22页，此课件共35页哦蛋白质合成的延伸过程第23页，此课件共35页哦肽键的形成*肽酰转移酶活性在核糖体大亚基上第24页，此课件共35页哦延伸因子延伸因子原核：通过延长因子原核：通过延长因子EF-Tu EF-Tu 结合结合GTPGTP，再结合氨酰，再结合氨酰-tRNAtRNA，然后该复合物可与核糖体形成四元复合物，随，然后该复合物可与核糖体形成四元复合物，随着氨酰着氨酰-tRNA-tRNA与核糖体的结合，与核糖体的结合，EF-TuEF-Tu与与GDPGDP形成复形成复合物离开；而另一延长因子合物离开；而另一延长因子EF-TsEF-Ts负责催化负责催化EF-TuEF-Tu复合物的再形成；复合物的再形成；真核：真核：EF-1EF-1兼有上述两因子功能；兼有上述两因子功能；第25页，此课件共35页哦原核延伸因子Tu(EF-Tu)的循环第26页，此课件共35页哦（八）核糖体反应中（八）核糖体反应中GTP的作用的作用延伸中每个氨基酸掺入消耗两分子延伸中每个氨基酸掺入消耗两分子GTPGTP：1 1、氨酰、氨酰-tRNA-tRNA的加入消耗一个的加入消耗一个GTPGTP：GTPGTP与延长因子结合，然后该复合物再结合与延长因子结合，然后该复合物再结合氨酰氨酰-tRNA,-tRNA,进一步与核糖体作用，使氨进一步与核糖体作用，使氨酰酰-tRNA-tRNA进入进入A A位，位，GDP-GDP-延长因子脱离延长因子脱离2 2、移位过程使下一个密码子进入、移位过程使下一个密码子进入A A位，位，并使上一个并使上一个tRNAtRNA脱离消耗一个脱离消耗一个GTPGTP第27页，此课件共35页哦（九）翻译的终止需要释放因子和终止（九）翻译的终止需要释放因子和终止密码子的参加密码子的参加最后：最后：1 1、肽酰、肽酰-tRNA-tRNA中连接的中连接的tRNAtRNA释放，需终释放，需终止密码参与，释放因子参加止密码参与，释放因子参加2 2、核糖体与、核糖体与mRNAmRNA的解离还需核糖体释放的解离还需核糖体释放因子参加因子参加3 3、在释放因子（、在释放因子（R R因子）和用下，肽酰因子）和用下，肽酰转移酶活性转变为酯酶活性，水解去除转移酶活性转变为酯酶活性，水解去除tRNAtRNA第28页，此课件共35页哦蛋白质合成的终止过程释放因子：RFs第29页，此课件共35页哦蛋白质合成中能量消耗蛋白质合成中能量消耗1 1、合成氨酰、合成氨酰-tRNA-tRNA消耗一分子消耗一分子ATPATP，相当，相当于两个高能磷酸键；于两个高能磷酸键；2 2、合成起始需一个、合成起始需一个GTPGTP；3 3、延伸中每个氨基酸掺入消耗两分子、延伸中每个氨基酸掺入消耗两分子GTPGTP；4 4、终止切去最后一个、终止切去最后一个tRNAtRNA消耗一个消耗一个GTPGTP。第30页，此课件共35页哦蛋白质的运输及翻译后修饰蛋白质的运输及翻译后修饰真真核核生生物物信信号号肽肽：某某些些蛋蛋白白质质在在合合成成过过程程中中，在在氨氨基基末末端端额额外外生生成成15153030个个氨氨基基酸酸组组成成的的信信号号序序列列，用用以以引引导导合合成成的的蛋蛋白白质质前前往往细细胞胞的的固固定定部部位位，这这段段肽肽链链，称为信号肽。称为信号肽。蛋白质在信号肽引导下至特定部位过程蛋白质在信号肽引导下至特定部位过程中可被信号肽酶切去其信号肽：中可被信号肽酶切去其信号肽：信号肽信号肽酶的裂解位点往往是酶的裂解位点往往是2020肽左右长度的羧肽左右长度的羧基端残基与丙氨酸，甘氨酸或丝氨酸形基端残基与丙氨酸，甘氨酸或丝氨酸形成的肽键。成的肽键。P534P534图图38-1938-19第31页，此课件共35页哦第32页，此课件共35页哦习题习题信号肽信号肽多聚核糖体多聚核糖体同义密码子同义密码子遗传密码遗传密码移码突变移码突变蛋白质生物合成中蛋白质生物合成中tRNA的作用是的作用是A.将一个氨基酸连接到另一个氨基酸上将一个氨基酸连接到另一个氨基酸上B把氨基酸带到把氨基酸带到mRNA指定的位置上指定的位置上C增加氨基酸的有效浓度增加氨基酸的有效浓度D将将mRNA连接到核糖体上连接到核糖体上不参与肽链延长阶段的物质是：不参与肽链延长阶段的物质是：A转肽酶转肽酶BfMet-tRNACGTPDmRNAEEF-Tu*肽链合成终止的原因是：肽链合成终止的原因是：A一个与终止密码子相应的一个与终止密码子相应的tRNA不能携带氨基酸；不能携带氨基酸；B有有识识别别mRNA终终止止密密码码和和使使肽肽基基转转移移酶酶转转变变为为水水解解酶酶活活性性的的R因因子子(释放因子）的出现；释放因子）的出现；CmRNA上无与携带终止信号上无与携带终止信号tRNA反密码子相应的密码子；反密码子相应的密码子；D不具有与终止密码子相应的不具有与终止密码子相应的tRNA反密码子；反密码子；第33页，此课件共35页哦习题习题一一tRNA的反密码子为的反密码子为IGC，它可识别的密码子为：，它可识别的密码子为：A.GCAB.GGGC.CCGD.ACG*5、转肽酶的功能有：、转肽酶的功能有：是是A识别识别mRNA上的密码子上的密码子B水解肽酰水解肽酰tRNA释放肽链释放肽链C识别终止信号识别终止信号D.催化肽链的形成催化肽链的形成氨基酸活化的专一性取决于：氨基酸活化的专一性取决于：A.tRNAB.mRNAC.核糖体核糖体D.氨酰氨酰tRNA合成酶合成酶E.转肽酶转肽酶关于密码子的错误描述是：关于密码子的错误描述是：A每个密码子由三个碱基组成每个密码子由三个碱基组成B每个密码子代表一种氨基酸每个密码子代表一种氨基酸C每种氨基酸只有一个密码子每种氨基酸只有一个密码子D密码子无种属差异密码子无种属差异E有些密码子无任何氨基酸意义有些密码子无任何氨基酸意义第34页，此课件共35页哦习题习题原核细胞中蛋白质多肽链合成起始时，首先要形成：原核细胞中蛋白质多肽链合成起始时，首先要形成：AfMet-tRNA-30S复合物复合物BmRNA-30S复合物复合物CfMet-tRNA-mRNA复合物复合物DmRNA-50S复合物复合物EfMet-tRNA-50S-mRNA复合物复合物蛋白质生物合成过程中需要蛋白质生物合成过程中需要GTP参加的反应是：参加的反应是：A核糖体上肽的释放核糖体上肽的释放B核糖体聚合体形成多核糖体核糖体聚合体形成多核糖体C氨基酸进行活化的过程氨基酸进行活化的过程D多肽链在核糖体上的合成多肽链在核糖体上的合成E核糖体大亚基和小亚基的结合核糖体大亚基和小亚基的结合一种一种tRNA的反密码子为的反密码子为UGA,它所能识别的密码子是它所能识别的密码子是(A,C)A.UCAB.ACUC.UCGD.GCU第35页，此课件共35页哦