蛋白质的合成转运加工与修饰精选课件.ppt

关于蛋白质的合成转运加工与修饰第一页，本课件共有76页本章内容本章内容n2.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成n2.2 蛋白质合成后的定向输送蛋白质合成后的定向输送n2.3 蛋白质合成后的加工与修饰蛋白质合成后的加工与修饰第二页，本课件共有76页1.1 1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成问题问题n1.1.蛋白质生物合成过程中涉及哪些重要元素？这些元蛋白质生物合成过程中涉及哪些重要元素？这些元素的特点素的特点/结构特征及功能如何？结构特征及功能如何？n2.2.蛋白质的生物合成过程分哪几个阶段？每个阶蛋白质的生物合成过程分哪几个阶段？每个阶段是如何进行的？各阶段涉及哪些蛋白因子？这些段是如何进行的？各阶段涉及哪些蛋白因子？这些因子与以上各元素是如何相互配合，共同完成蛋白因子与以上各元素是如何相互配合，共同完成蛋白质生物合成的？质生物合成的？n3.3.真核生物与原核生物的蛋白合成过程有何异同点真核生物与原核生物的蛋白合成过程有何异同点？第三页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成n一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素n信使信使RNA（messenger RNA,mRNA）n遗传密码子遗传密码子n核糖体核糖体n转运转运RNA（transfer RNA,tRNA）n二、蛋白质的生物合成过程二、蛋白质的生物合成过程n原核生物原核生物n真核生物真核生物第四页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素基因转录及翻译的过程基因转录及翻译的过程 1.信使信使RNA第五页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素mRNA的概念是在理论上先提出，然后通过实验来验证。的概念是在理论上先提出，然后通过实验来验证。n1961年由年由Jaiob和和Monod提出提出mRNA假说假说n信使是一种多核苷酸信使是一种多核苷酸n信使的碱基应与相应的信使的碱基应与相应的DNA碱基一致碱基一致n信使具有不同长度信使具有不同长度n信使应与核糖体有短暂结合信使应与核糖体有短暂结合n信使的半衰期很短信使的半衰期很短n随后，随后，Brenner和和Spiegelman等通过实验来证明以上等通过实验来证明以上假说的正确性假说的正确性n由由噬菌体噬菌体T2感染大肠杆菌感染大肠杆菌噬菌体蛋白和半衰期很短的新生噬菌体蛋白和半衰期很短的新生RNA；n感染后新合成的感染后新合成的RNA可以与噬菌体可以与噬菌体DNA相相杂交杂交，不可与细胞内，不可与细胞内其他其他DNA杂交。杂交。1.信使信使RNA第六页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素真核生物与原核生物中的真核生物与原核生物中的mRNA有何区别？有何区别？n真核生物：真核生物：n存在存在外显子外显子和和内含子内含子nDNA转录为前体转录为前体RNA，需要剪切加工后得到成熟，需要剪切加工后得到成熟mRNAn外显子拼接；外显子拼接；n5端加端加“帽帽”（mGpppNm）有利于核糖体识别及保持有利于核糖体识别及保持mRNA的稳定性；的稳定性；n3端酶切、端酶切、poly(A)接尾接尾有利于由细胞核向细胞质转运及保持有利于由细胞核向细胞质转运及保持mRNA的稳的稳定性。定性。n只有只有单顺反子单顺反子mRNA（一种一种mRNA分子只能编码一种多肽链分子只能编码一种多肽链）n原核生物原核生物n不需要剪切加工；不需要剪切加工；n在起始密码子前存在一个在起始密码子前存在一个SD序列（即核糖体结合位点）；序列（即核糖体结合位点）；n含有含有多顺反子多顺反子mRNA（一种一种mRNA分子编码多种肽链分子编码多种肽链）；）；1.信使信使RNA第七页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素n功能：功能：指导蛋白质合成的直接模板（指导蛋白质合成的直接模板（好比好比一座大楼的设计图纸一座大楼的设计图纸）。）。1.信使信使RNA第八页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素第二密码第二密码第第三三密密码码第第一一密密码码遗传密码表遗传密码表遗传密码表遗传密码表2.遗传密码子遗传密码子第九页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素n连续性连续性n通用性通用性n n简并性简并性n摆动性摆动性n不重叠性不重叠性2.遗传密码子遗传密码子基本特征基本特征第十页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素遗传密码无标点符号（连续性）遗传密码无标点符号（连续性）阅读框架阅读框架(reading frames)：通常从一个正确起点（通常从一个正确起点（AUG）开始，）开始，3个一组，一个不漏的读下去至终止个一组，一个不漏的读下去至终止密码。若删密码。若删/增，即引起突变增，即引起突变(移码突变移码突变）。）。2.遗传密码子遗传密码子基本特征基本特征第十一页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素 通用性通用性n 在地球上所有的生物中，合成蛋白质的遗传密码在地球上所有的生物中，合成蛋白质的遗传密码都使用同一套都使用同一套，只是在不同种类的生物中存在，只是在不同种类的生物中存在密密码子的偏好性码子的偏好性。n但近年来发现在但近年来发现在哺乳动物的线粒体哺乳动物的线粒体的蛋白合成体的蛋白合成体系中有一些例外：系中有一些例外：nUAG色氨酸（并非终止密码子）色氨酸（并非终止密码子）nCUA苏氨酸（并非亮氨酸）苏氨酸（并非亮氨酸）nAUA蛋氨酸（并非异亮氨酸）蛋氨酸（并非异亮氨酸）2.遗传密码子遗传密码子基本特征基本特征第十二页，本课件共有76页第十三页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素 简并性简并性简并性简并性n大多数情况下，大多数情况下，1个氨基酸可有几种不同的密码子编码即简并性。个氨基酸可有几种不同的密码子编码即简并性。n同义密码子：同义密码子：编码同一编码同一氨基酸氨基酸的密码子。的密码子。如：如：UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG 都编码都编码Leu。n密码子的专一性主要由前密码子的专一性主要由前2个碱基决定，个碱基决定，第三位碱基的改变不重要：第三位碱基的改变不重要：如：如：His：CAU、CAC；第；第3位均为嘧啶；位均为嘧啶；Glu：CAA、CAG；第；第3位均为嘌呤。位均为嘌呤。降低了由于第降低了由于第3个碱基发生突变造成的误差。个碱基发生突变造成的误差。n意义意义:nDNA碱基有较大变化时，仍保持多肽碱基有较大变化时，仍保持多肽 链中氨基酸顺序不变，减少有害突变。链中氨基酸顺序不变，减少有害突变。n保证了物种的稳定性。保证了物种的稳定性。2.遗传密码子遗传密码子基本特征基本特征第十四页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素摆动性摆动性n翻译过程氨基酸的正确加入是靠翻译过程氨基酸的正确加入是靠mRNA的密码与的密码与tRNA上的反密码子相互以碱基配对辨认。上的反密码子相互以碱基配对辨认。n密码子的摆动性是指密码子与反密码子有时虽不严密码子的摆动性是指密码子与反密码子有时虽不严格互补，却能相互辨认。（参见表格互补，却能相互辨认。（参见表2.2）2.遗传密码子遗传密码子基本特征基本特征第十五页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素不重叠性不重叠性 即读码规则是不重叠的。即读码规则是不重叠的。2.遗传密码子遗传密码子基本特征基本特征第十六页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素功能：功能：n将将mRNA上的信息转化成蛋白质中多肽上的信息转化成蛋白质中多肽链的氨基酸顺序的信息。链的氨基酸顺序的信息。（好比一本英汉词典）（好比一本英汉词典）2.遗传密码子遗传密码子第十七页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素n60-65%rRNA，30-35%蛋白质蛋白质。3.核糖体核糖体组成组成第十八页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素1)mRNA结合位点：结合位点：大小亚基的结合面大小亚基的结合面上，为蛋白质合成处。上，为蛋白质合成处。2）A位点（受位）：位点（受位）：氨酰氨酰-tRNA结合位结合位点。点。3）P位点位点(供位供位)：肽酰肽酰-tRNA结合位点，结合位点，是肽基是肽基-tRNA移交肽链后，移交肽链后，tRNA被释放被释放的部位。的部位。4）肽基转移酶位：）肽基转移酶位：肽链合成过程中催肽链合成过程中催化氨基酸之间形成肽键的酶活性部位。化氨基酸之间形成肽键的酶活性部位。5）GTP酶位：酶位：水解水解GTP，产生能量用来，产生能量用来催化肽基催化肽基-tRNA由由A位转到位转到P位。位。321445肽基转移肽基转移酶位酶位GTP酶位酶位3.核糖体核糖体结构（以大肠杆菌的核糖体为例）结构（以大肠杆菌的核糖体为例）第十九页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素n核糖体单体核糖体单体无蛋白合成功能无蛋白合成功能n多聚核糖体：与多聚核糖体：与mRNA结合结合具有蛋白合具有蛋白合成功能成功能游离核糖体游离核糖体结合核糖体（与内质网膜结合）结合核糖体（与内质网膜结合）3.核糖体核糖体存在形式存在形式第二十页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素n核糖体是核糖体是蛋白质合成的工厂蛋白质合成的工厂n使使mRNA不断与不断与tRNA结合，保证氨基酸序列正确性；结合，保证氨基酸序列正确性；n控制肽链的合成控制肽链的合成n大、小亚基分工协作，共同完成蛋白质的合成过程。大、小亚基分工协作，共同完成蛋白质的合成过程。n小亚基：小亚基：n将将mRNA结合到核糖体上（结合到核糖体上（16sRNA可以识别可以识别mRMA上的上的RBS）n提供部分提供部分tRNA结合部位（结合部位（A位）位）n充当充当tRNA释放部位（释放部位（P位）位）n大亚基大亚基n提供部分提供部分tRNA结合部位（结合部位（A位）位）n提供肽基转移酶提供肽基转移酶n提供能量（提供能量（GTP酶位）酶位）n提供新生肽链的释放通道提供新生肽链的释放通道 3.核糖体核糖体功能功能第二十一页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素（一）结构（一）结构三叶草结构三叶草结构倒倒“L”结构结构4.转运转运RNA（tRNA）结构结构第二十二页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素n反密码子位点：反密码子位点：由密码子环由密码子环下方的下方的3个碱基组成，与个碱基组成，与mRNA上密码子的碱基互补上密码子的碱基互补n3末端的末端的CCA序列：序列：为氨基酸为氨基酸接受位点，氨基酸共价结合到接受位点，氨基酸共价结合到A残基上。残基上。n识别识别氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶的位点的位点。反密码子合成酶aa位点4.转运转运RNA（tRNA）与蛋白质合成有关的位点与蛋白质合成有关的位点第二十三页，本课件共有76页氨基酸活化生成氨酰氨基酸活化生成氨酰-tRNAE +E-E其其中中，氨氨基基酰酰tRNA合合成成酶酶具具有有高度专一性：高度专一性：1.对氨基酸具有极高的专一性对氨基酸具有极高的专一性只只作作用用于于L-氨氨基基酸酸，不不作作用用于于D-氨氨基酸基酸每种酶都对应一个专一的氨基酸；每种酶都对应一个专一的氨基酸；2.对对tRNA具有极高的专一性。具有极高的专一性。第二十四页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素u运输氨基酸的功能运输氨基酸的功能（好比一种特殊的交通工具（好比一种特殊的交通工具）1、有携带、有携带aa的功能；的功能；2、有接头作用、有接头作用氨酰氨酰-tRNA凭借自凭借自身的身的反密码子反密码子，依靠，依靠在在核糖体核糖体的的特定位特定位点识别点识别mRNA的的密密码子并以碱基配对码子并以碱基配对方方式与之结合的作用。式与之结合的作用。将氨基酸带到肽链的将氨基酸带到肽链的一定位置一定位置。4.转运转运RNA（tRNA）功能功能第二十五页，本课件共有76页1.1 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成一、蛋白质生物合成过程中的重要元素一、蛋白质生物合成过程中的重要元素n“启动启动”tRNAtRNAt tn特异地识别起始密码子AUG;n只携带蛋氨酸（真核）或甲酰蛋氨酸（原核）。n“非启动非启动”tRNAtRNAn不识别起始密码子。n特殊的tRNA（原核）:它可以识别AUG密码子，但不能与甲酰蛋氨酸结合，只能与蛋氨酸结合，该类tRNA也属于“非启动”tRNA。4.转运转运RNA（tRNA）分类分类第二十六页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程 mRNA解读方向：解读方向：5 3 肽链延伸方向肽链延伸方向：从从N端向端向C端进行。端进行。C端端N端端53第二十七页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程（以原核生物为例）（以原核生物为例）n（一）肽链合成的（一）肽链合成的起始起始（initiation）；n（二）肽链的（二）肽链的延伸延伸（elongation)elongation)：n（三）肽链合成的（三）肽链合成的终止终止（termination）与释放；）与释放；第二十八页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程n大肠杆菌及其他原核细胞中几乎所有蛋白质合成都始于甲硫氨酸大肠杆菌及其他原核细胞中几乎所有蛋白质合成都始于甲硫氨酸（以以AUG为起始密码子为起始密码子），但并不是以），但并不是以Met-tRNA作为起始物，作为起始物，而是以而是以N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNA（fMet-tRNAt）作为肽链合成作为肽链合成的起始物。的起始物。n细胞内有一种细胞内有一种甲酰化酶甲酰化酶可催化可催化Met-tRNA的的-NH2甲酰化形成甲酰化形成fMet-tRNAt：（不可催化游离的：（不可催化游离的Met或非启动或非启动Met-tRNAm）（一）肽链合成的起始（一）肽链合成的起始第二十九页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程起始过程：起始过程：n1.核糖体大小亚基分开核糖体大小亚基分开（在（在IF-3作用下）；作用下）；n2.mRNA与小亚基结合与小亚基结合n3.fMet-tRNAt与与mRNA及小及小亚基结合亚基结合形成形成30S起始起始复合物复合物n4.大小亚基结合，形成有大小亚基结合，形成有生物学功能的生物学功能的70S起始复合起始复合物。物。（一）肽链合成的起始（一）肽链合成的起始第三十页，本课件共有76页2.mRNA与小亚基结合与小亚基结合n1）小亚基上的）小亚基上的16s rRNA与与mRNA上的上的S-D序列序列结合结合n2）小亚基蛋白（）小亚基蛋白（rps-1）与）与mRNA上的核苷酸序列结合上的核苷酸序列结合n3）由起始因子）由起始因子3（IF-3）介）介导导n4）IF-1促进促进IF-3与小亚基的与小亚基的结合结合（一）肽链合成的起始（一）肽链合成的起始第三十一页，本课件共有76页S-D序列序列(Shine-Dalgarno sequence)：在在mRNA起始密码上游，富含嘌呤，起始密码上游，富含嘌呤，可与可与16S rRNA中部分互中部分互补，使补，使mRNA与核糖体结合。故又称与核糖体结合。故又称核蛋白结合位点核蛋白结合位点（ribosomal binding site，RBS)（一）肽链合成的起始（一）肽链合成的起始第三十二页，本课件共有76页3.30S起始复合物的形成起始复合物的形成n在在IF-2作用下作用下，fMet-tRNAt与与mRNA分子中的分子中的AUG相结合，即相结合，即密码子与密码子与反密码子配对，反密码子配对，形成形成30S起始复合物）起始复合物）30S亚亚基基-mRNA-fMet-tRNAfmet复合物复合物n此步需要此步需要GTP和和Mg2+参参与。与。（一）肽链合成的起始（一）肽链合成的起始第三十三页，本课件共有76页4.70S起始复合物起始复合物n50S大亚基与上述的大亚基与上述的30S起始复起始复合物结合，形成合物结合，形成70S起始复合起始复合物，即物，即30S亚基亚基.mRNA.50S亚亚基基.fMet-tRNAt复合物。复合物。n同时，释放起始因子（同时，释放起始因子（IF-1、IF-2和和IF-3）n此时核糖体的位被此时核糖体的位被fMet-tRNA和占据；而和占据；而A位则空位则空着，有待于对应着，有待于对应mRNA中第二个中第二个密码的相应氨基酰密码的相应氨基酰tRNA进入，进入，从而进入延伸阶段。从而进入延伸阶段。（一）肽链合成的起始（一）肽链合成的起始第三十四页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程n起始所需材料：起始所需材料：n核糖体大小亚基：核糖体大小亚基：30S亚基（亚基（16s rRNA）、）、50S亚基；亚基；n 模板：带起始密码的模板：带起始密码的mRNA（含有（含有SD序列序列）；）；n起始用的氨酰起始用的氨酰-tRNA：fMet-tRNAt；n 起始因子起始因子(initiation factors，IF)（IF1、IF2、IF3）；）；n 2个个GTP；n Mg2+。（一）肽链合成的起始（一）肽链合成的起始第三十五页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程起始因子起始因子(initiation factors，IF)的作用：的作用：IF3：阻止大、小亚基的结合；阻止大、小亚基的结合；IF2：携带携带fMet-tRNAt、GTP；并具并具GTP水解酶的作用；水解酶的作用；IF1：协调协调IF2、IF3与核糖体亚基的结合与核糖体亚基的结合与脱落与脱落。（一）肽链合成的起始（一）肽链合成的起始第三十六页，本课件共有76页进进位位转转位位成肽成肽（二）（二）肽链延伸肽链延伸肽链延伸肽链延伸第三十七页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程n1）EFTu与与GTP结合后，再与结合后，再与aa2-tRNA2结合成复合物；结合成复合物；n2）aa2-tRNA2与与A位点上位点上mRNA密码子结合密码子结合，释放出，释放出EFTu-GDP；n3）EFTu-GDP再与再与EFTs及及GTP相反应，重新生成相反应，重新生成EFTu-GTP。nEFT1包括包括EFTu和和EFTsn除除fMet-tRNAt外，所有外，所有aa-tRNA进入进入A位点都需先与位点都需先与EFTu-GTP结合。结合。（二）（二）肽链延伸肽链延伸肽链延伸肽链延伸1.1.进位进位第三十八页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程n在在肽基转移酶肽基转移酶作用下，作用下，P位上的氨基酸和位上的氨基酸和A位上的位上的氨基酸之间形成肽键，氨基酸之间形成肽键，成成二肽二肽；P位点上位点上fMet与与 tRNA脱离；脱离；n此时，此时，P位上的位上的tRNA成为成为无负载的无负载的tRNA，而，而A位位上上tRNA 负载着以负载着以“肽键肽键”相连的两个氨基酸（二肽）相连的两个氨基酸（二肽）。n这一步反应需要较高的这一步反应需要较高的K+离子浓度。离子浓度。（二）（二）肽链延伸肽链延伸肽链延伸肽链延伸2.2.肽键形成肽键形成肽键形成肽键形成第三十九页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程n1）在在移位酶移位酶(EFG因因子子)作用下，消耗作用下，消耗1个个GTP,核糖体沿核糖体沿mRNA 53移动了移动了1个密个密码子的距离码子的距离.n2）A位上的肽酰位上的肽酰-tRNA到到P位，原来位，原来P位上无负载的位上无负载的tRNA离离开核糖体。开核糖体。（二）（二）肽链延伸肽链延伸肽链延伸肽链延伸3.移位移位第四十页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程n所需材料：所需材料：n70S起始复合物起始复合物naa2-tRNA2n转肽酶（肽酰转移酶转肽酶（肽酰转移酶 peptidyl transferase）n延伸因子（延伸因子（EFT1）：）：EFTu（不稳定），（不稳定），EFTs（较稳定）（较稳定）n延伸因子延伸因子EFG（移位酶，（移位酶，G因子）因子）n 2个个GTP n Mg2+，K+n延伸步骤：延伸步骤：n1.aa2-tRNA2进入进入A位点（进位）位点（进位）n2.肽键形成（成肽）肽键形成（成肽）n3.移位移位（二）（二）肽链延伸肽链延伸肽链延伸肽链延伸第四十一页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程n延伸因子的作用：延伸因子的作用：nEFTu：与：与GTP结合后，再与氨酰结合后，再与氨酰-tRNA结结合成复合物，使氨酰合成复合物，使氨酰-tRNA活化；活化；nEFTs：促使：促使EFTu-GTP的形成；的形成；nEFG因子：水解因子：水解GTP，为核糖体沿，为核糖体沿mRNA 53移动提供能量。移动提供能量。（二）（二）肽链延伸肽链延伸肽链延伸肽链延伸第四十二页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程延长过程延长过程（二）（二）肽链延伸肽链延伸肽链延伸肽链延伸过程过程过程过程不断重复不断重复肽链延伸肽链延伸肽链延伸肽链延伸过过过过程的程的程的程的，步骤，步骤，步骤，步骤，直到遇到终直到遇到终直到遇到终直到遇到终止密码子为止密码子为止密码子为止密码子为止。止。止。止。第四十三页，本课件共有76页（三）肽链合成的（三）肽链合成的终止与释放终止与释放A.RF1/RF2与与mRNA终止信终止信号结合，号结合，RF3将转肽酶活性将转肽酶活性转变成水解酶活性转变成水解酶活性；B.水解酶水解肽链和水解酶水解肽链和 tRNA之间的键之间的键新合成肽链离新合成肽链离开核糖体；开核糖体；C.tRNA、mRNA离开核糖体；离开核糖体；D.核糖体在核糖体在IF-3作用下解离成作用下解离成大、小亚基，进入下一轮反大、小亚基，进入下一轮反应。应。第四十四页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程所需材料所需材料n 70S 核糖体核糖体n 带终止密码的带终止密码的mRNA、n 释放因子（释放因子（RF1、RF2、RF3、RR）。）。nRF1：识别终止密码识别终止密码UAA、UAG；nRF2：识别终止密码识别终止密码UAA、UGA；nRF3：激活核糖体上的转肽酶使其发生变构，转肽酶活性激活核糖体上的转肽酶使其发生变构，转肽酶活性 转转变成水解酶活性，使变成水解酶活性，使P位上的肽链与位上的肽链与tRNA分离。分离。nRR：使使tRNA、mRNA及及RF（RF1、RF2、RF3）从核糖）从核糖体上脱落体上脱落（三）肽链合成的终止与释放（三）肽链合成的终止与释放（三）肽链合成的终止与释放（三）肽链合成的终止与释放第四十五页，本课件共有76页小结小结原核生物的蛋白质合成过程原核生物的蛋白质合成过程第四十六页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程n（一）肽链合成的起始阶段（一）肽链合成的起始阶段n1.起始氨基酸为甲硫氨酸（不需起始氨基酸为甲硫氨酸（不需N-甲酰化）；甲酰化）；n2.mRNA与核糖体小亚基结合是靠与与核糖体小亚基结合是靠与mRNA 5-端的帽子端的帽子相结合（不存在相结合（不存在SD序列）；序列）；n3.起始因子（起始因子（eIF）有）有10多种，其中，多种，其中，eIF-2的作用类似于原核生物中的的作用类似于原核生物中的IF-2（与（与met-tRNAi及及GTP结合）结合）n4.所需能量由所需能量由GTP和和ATP提供。提供。n（二）（二）肽链延伸阶段肽链延伸阶段肽链延伸阶段肽链延伸阶段：n n过程类似，只是延伸因子较复杂：过程类似，只是延伸因子较复杂：过程类似，只是延伸因子较复杂：过程类似，只是延伸因子较复杂：nEF1 EF1EFTu、EFTs；nEF2 G因子。因子。（三）肽链合成的终止与释放：（三）肽链合成的终止与释放：（三）肽链合成的终止与释放：（三）肽链合成的终止与释放：过程类似，只是释放因子有所不同。过程类似，只是释放因子有所不同。过程类似，只是释放因子有所不同。过程类似，只是释放因子有所不同。真核生物与原核生物蛋白质合成的差异真核生物与原核生物蛋白质合成的差异第四十七页，本课件共有76页1.1蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成二、蛋白质生物合成过程二、蛋白质生物合成过程原核生物真核生物mRNA多顺反子，具有多顺反子，具有SD序列序列单顺反子，无单顺反子，无SD序列序列起始复合起始复合物物fMet-tRNAtGTP（所需能量）（所需能量）Met-tRNAiMetGTP,ATP（所需能量）（所需能量）肽链延伸肽链延伸因子因子Tu、TsEF1 EF1移位因子移位因子G因子因子EF2释放因子释放因子RF1、RF2、RF3、RRRF真核生物与原核生物蛋白质合成的差异真核生物与原核生物蛋白质合成的差异第四十八页，本课件共有76页2.2 2.2 蛋白质合成后的定向输送蛋白质合成后的定向输送n蛋白质在核糖体上合成后，有三种去向：蛋白质在核糖体上合成后，有三种去向：n1.保留在细胞质中保留在细胞质中胞内产物；胞内产物；n2.进入细胞核、线粒体或其他细胞器中；进入细胞核、线粒体或其他细胞器中；n3.分泌到细胞外分泌到细胞外胞外产物。胞外产物。n后两种情况均需要有一个跨膜输送的过程后两种情况均需要有一个跨膜输送的过程n如何输送？存在多种不同学说。如何输送？存在多种不同学说。n“信号信号假说（假说（signal hypothesis）”较为被接较为被接受。受。第四十九页，本课件共有76页信号信号假说（假说（signal hypothesissignal hypothesis）n nG.BlobelG.Blobel（甘特（甘特（甘特（甘特.布洛贝尔布洛贝尔布洛贝尔布洛贝尔）等等等等19751975年提出了年提出了年提出了年提出了信号信号信号信号假说假说假说假说(Signal hypothesis)(Signal hypothesis)，认为蛋白质，认为蛋白质NN端的端的端的端的信号肽，指导蛋白质由核糖体转至内质网上合成。信号肽，指导蛋白质由核糖体转至内质网上合成。信号肽，指导蛋白质由核糖体转至内质网上合成。信号肽，指导蛋白质由核糖体转至内质网上合成。因此获因此获因此获因此获19991999年诺贝尔生理医学奖。年诺贝尔生理医学奖。年诺贝尔生理医学奖。年诺贝尔生理医学奖。信号肽的合成信号肽的合成 信号识别颗粒信号识别颗粒(SRP)-核糖体复合体形成核糖体复合体形成核糖体与内质网膜结合核糖体与内质网膜结合多肽链进入内质网腔多肽链进入内质网腔主主要要过过程程第五十页，本课件共有76页n1.蛋白质跨膜位移机制的蛋白质跨膜位移机制的“信号假说信号假说”涉涉及那些主要元素？其结构特征和功能是及那些主要元素？其结构特征和功能是什么？什么？n2.根据根据“信号假说信号假说”，描述，描述蛋白质跨膜位蛋白质跨膜位移的机制。移的机制。问题问题第五十一页，本课件共有76页2.2 2.2 蛋白质合成后的定向输送蛋白质合成后的定向输送信号假说（信号假说（signal hypothesis）n一、一、信号假说中涉及的信号假说中涉及的几个重要元素几个重要元素n二、蛋白质跨膜位移的机制二、蛋白质跨膜位移的机制第五十二页，本课件共有76页2.2 2.2 蛋白质合成后的定向输送蛋白质合成后的定向输送信号假说（信号假说（signal hypothesis）n1.信号肽：信号肽：在成熟在成熟在成熟在成熟mRNA5mRNA5端起始密码（端起始密码（端起始密码（端起始密码（AUG)AUG)之后，有之后，有之后，有之后，有一组编码特殊氨基酸序列的密码子，称为一组编码特殊氨基酸序列的密码子，称为一组编码特殊氨基酸序列的密码子，称为一组编码特殊氨基酸序列的密码子，称为信号密码，信号密码，信号密码，信号密码，由信由信由信由信号密码翻译出的肽链，叫做号密码翻译出的肽链，叫做号密码翻译出的肽链，叫做号密码翻译出的肽链，叫做信号肽信号肽信号肽信号肽。信号肽为信号肽为信号肽为信号肽为高度疏水高度疏水氨基酸组成的肽链（氨基酸组成的肽链（16301630个个个个氨基酸），氨基酸），是新生肽链上是新生肽链上的一段特殊的氨基酸序列的一段特殊的氨基酸序列（引导蛋白跨膜或分泌到胞外）。（引导蛋白跨膜或分泌到胞外）。n2.信号识别颗粒（信号识别颗粒（SPR）：）：识别新生肽链上的信号肽。识别新生肽链上的信号肽。是是一类游离在细胞质中的核蛋白颗粒（由一类游离在细胞质中的核蛋白颗粒（由1条条7S-RNA和和6条多条多肽链组成，每条肽链都含有丰富的碱性氨基酸）。肽链组成，每条肽链都含有丰富的碱性氨基酸）。n3.SPR受体（受体（SPR-R）：）：内质网膜整合蛋白，内质网膜整合蛋白，可识别可识别SPR。分子量为分子量为72kDa的异二聚体（的异二聚体（1条条链和链和1条条链组成），每链组成），每条链上均具有条链上均具有GTP酶活性区域。酶活性区域。n4.通道蛋白通道蛋白位移子（位移子（translocon）：）：嵌附在内质网上嵌附在内质网上的蛋白复合体，的蛋白复合体，与蛋白通道直接相关。与蛋白通道直接相关。一、一、信号假说中涉及的信号假说中涉及的几个重要元素几个重要元素第五十三页，本课件共有76页信号肽的结构信号肽的结构n分泌性蛋白质的信号肽没有严格的专一性，目前尚分泌性蛋白质的信号肽没有严格的专一性，目前尚未发现共同的信号序列。未发现共同的信号序列。n一般均可分为三个区：一般均可分为三个区：1）N端为端为亲水区亲水区含碱性氨基酸含碱性氨基酸,提供正电荷提供正电荷2）疏水区疏水区含中性或疏水性氨基酸含中性或疏水性氨基酸3）加工区加工区是信号肽酶切割信号肽的部位是信号肽酶切割信号肽的部位第五十四页，本课件共有76页第五十五页，本课件共有76页2.2 2.2 蛋白质合成后的定向输送蛋白质合成后的定向输送信号假说（信号假说（signal hypothesis）n n信号肽与信号肽与信号肽与信号肽与SRPSRP结合结合结合结合肽链延伸暂时终止肽链延伸暂时终止肽链延伸暂时终止肽链延伸暂时终止SRPSRP与受体结合与受体结合与受体结合与受体结合SRPSRP脱离信号肽脱离信号肽脱离信号肽脱离信号肽肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔信信信信号肽切除号肽切除号肽切除号肽切除肽链延伸至终止。肽链延伸至终止。肽链延伸至终止。肽链延伸至终止。二、二、蛋白质跨膜位移的机制蛋白质跨膜位移的机制SPR-R位移子位移子SPR信号肽信号肽第五十六页，本课件共有76页2.3 蛋白质合成后的加工与修饰蛋白质合成后的加工与修饰n1.蛋白质合成后一级结构上和高级结构蛋白质合成后一级结构上和高级结构上的修饰有哪些？上的修饰有哪些？n2.什么是分子伴侣？其在蛋白质折叠中什么是分子伴侣？其在蛋白质折叠中的作用是什么？的作用是什么？n3.查找相关资料，综述查找相关资料，综述“分子伴侣分子伴侣”的的分类、作用机制及其应用。（讨论课）分类、作用机制及其应用。（讨论课）问题问题第五十七页，本课件共有76页2.3 蛋白质合成后的加工与修饰蛋白质合成后的加工与修饰n肽链合成后，经若干加工和修饰后，才能使合成肽链合成后，经若干加工和修饰后，才能使合成的肽链具一定的空间结构和生物学活性。的肽链具一定的空间结构和生物学活性。n一、一级结构的修饰：一、一级结构的修饰：n切除氨基末端的切除氨基末端的fMet或或Metn蛋白质前体的剪切（蛋白质前体的剪切（以胰岛素为例以胰岛素为例）n氨基酸侧链的共价修饰（氨基酸侧链的共价修饰（糖基化糖基化、磷酸化磷酸化、羧化等）、羧化等）n水解修饰水解修饰阿片促黑皮质素原（阿片促黑皮质素原（POMC）n二、高级结构的修饰：二、高级结构的修饰：n蛋白质折叠与分子伴侣蛋白质折叠与分子伴侣n蛋白质亚基的聚合蛋白质亚基的聚合n蛋白质与辅基的链接蛋白质与辅基的链接第五十八页，本课件共有76页胰岛素的加工过程胰岛素的加工过程信号肽的切除信号肽的切除（前胰岛素原（前胰岛素原胰岛素原）胰岛素原）二硫键的形成二硫键的形成肽的切除肽的切除（胰岛素原（胰岛素原胰岛素）胰岛素）第五十九页，本课件共有76页蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化n蛋白质的糖基化：是指单糖或寡糖蛋白质的糖基化：是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白。与蛋白质共价结合形成糖蛋白。n蛋白质糖基化的作用蛋白质糖基化的作用u使蛋白质能够抵抗消化酶的作用使蛋白质能够抵抗消化酶的作用u赋予蛋白质传导信号的功能赋予蛋白质传导信号的功能u某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠第六十页，本课件共有76页蛋白质糖基化作用方式蛋白质糖基化作用方式nN-连接的糖基化：连接的糖基化：发生在内质网腔内，发生在内质网腔内，糖蛋白中最普遍的一种。糖蛋白中最普遍的一种。nO-连接的糖基化：连接的糖基化：主要或全部在高尔基主要或全部在高尔基复合体中进行。复合体中进行。第六十一页，本课件共有76页N-N-连接的糖基化连接的糖基化n在粗面内质网中，糖链被连接在多肽链中在粗面内质网中，糖链被连接在多肽链中天冬酰胺天冬酰胺(Asn)/谷氨酰胺（谷氨酰胺（Gln）残基的氨基基团上，故残基的氨基基团上，故称之为称之为N-连接糖基化连接糖基化。n 在内质网腔中在内质网腔中N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖和葡萄乙酰葡萄糖胺、甘露糖和葡萄糖的多个分子按顺序先后被连接到内质网膜中叫糖的多个分子按顺序先后被连接到内质网膜中叫多帖醇多帖醇的脂质分子上，成为寡聚糖，并使寡聚糖的脂质分子上，成为寡聚糖，并使寡聚糖活化。活化。n 已活化的寡聚糖即由已活化的寡聚糖即由糖基转移酶糖基转移酶催化催化第六十二页，本课件共有76页第