蛋白质的生物合成(翻译)课件.ppt

关于蛋白质的生物关于蛋白质的生物合成合成(翻译翻译)现在学习的是第1页，共46页一、蛋白质生物合成体系三种三种RNAmRNA(信使信使RNA)rRNA(核糖体核糖体RNA)tRNA(转运转运RNA)（一）三种（一）三种RNA在蛋白质生物合成中的作用在蛋白质生物合成中的作用现在学习的是第2页，共46页1.1.mRNA功能：功能：在蛋白质生物合成中在蛋白质生物合成中mRNA起着直接模板作用。起着直接模板作用。遗传密码（密码子）：遗传密码（密码子）：mRNA分子上从分子上从5 至至3 方向，由方向，由AUG开始，每开始，每3个个核苷酸为一组，代表某一个氨基酸的信息，也称核苷酸为一组，代表某一个氨基酸的信息，也称为三联体密码为三联体密码(triplet coden)。现在学习的是第3页，共46页遗传密码表目目 录录现在学习的是第4页，共46页起始密码起始密码(initiation coden):AUG 终止密码终止密码(termination coden):UAAUAGUGA遗传密码有遗传密码有64种，记住：种，记住：现在学习的是第5页，共46页遗传密码的特点遗传密码的特点（1）连续性）连续性(commaless)各个密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。各个密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。框移突变框移突变(frameshift mutation)现在学习的是第6页，共46页（2）简并性）简并性(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和遗传密码中，除色氨酸和蛋氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸均有蛋氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸均有2、3、4个或多至个或多至6个密码子。个密码子。现在学习的是第7页，共46页（3 3）摆动性摆动性摆动性摆动性(wobble)(wobble)转转运运氨氨基基酸酸的的tRNA的的反反密密码码子子需需要要通通过过碱碱基基互互补补与与mRNA上上的的遗遗传传密密码码反反向向配配对对结结合合，但但反反密密码码与与密密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。现在学习的是第8页，共46页密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象 A U CU现在学习的是第9页，共46页（4 4）通用性通用性通用性通用性(universal)整套密码从原核生物到人类都通用，但动物细胞整套密码从原核生物到人类都通用，但动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体例外。的线粒体、植物细胞的叶绿体例外。密码的通用性证明各种生物进化自同一祖先。密码的通用性证明各种生物进化自同一祖先。现在学习的是第10页，共46页（5）方向性方向性(direction)起始密码子位于起始密码子位于mRNA链的链的5-端，终止密码子位于端，终止密码子位于3-端，翻译时沿端，翻译时沿53方向进行，直到终止密码子为止，相应方向进行，直到终止密码子为止，相应多肽链的合成从多肽链的合成从N端向端向C端延伸。端延伸。现在学习的是第11页，共46页2.tRNA2.tRNA功能：通过功能：通过功能：通过功能：通过tRNAtRNA的反密码子与的反密码子与的反密码子与的反密码子与mRNA的的的的密码子结合，使密码子结合，使密码子结合，使密码子结合，使tRNAtRNA携带的氨基酸准确携带的氨基酸准确在在mRNAmRNA上对号入座。上对号入座。上对号入座。上对号入座。反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂现在学习的是第12页，共46页IF-3IF-1IF-2GTP起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基结合到小亚基A U G53tRNAmRNA现在学习的是第13页，共46页起始起始tRNA(tRNAMet)包括：包括：真核生物：真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：原核生物：fMet-tRNAif Met现在学习的是第14页，共46页3.rRNArRNA不能单独起作用，需与蛋白质结合不能单独起作用，需与蛋白质结合构成核糖体。构成核糖体。功能：核糖体是蛋白质合成的场所与功能：核糖体是蛋白质合成的场所与 “装配机装配机”现在学习的是第15页，共46页 不同细胞核糖体的组成不同细胞核糖体的组成 核糖体核糖体核糖体由大、小两个核糖体由大、小两个亚基组成。亚基组成。现在学习的是第16页，共46页原核生物核糖体结构模式原核生物核糖体结构模式2.A位：氨基酰位，位：氨基酰位，又称受位。又称受位。1.P位：肽酰位，位：肽酰位，又称给位。又称给位。3.E位：排出位。位：排出位。现在学习的是第17页，共46页氨基酸的活化与转运氨基酸的活化与转运1.第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi 现在学习的是第18页，共46页2.第二步反应第二步反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E现在学习的是第19页，共46页第二节 蛋白质生物合成过程 翻翻译译过过程程从从阅阅读读框框架架的的5-AUG开开始始，按按mRNA模模板板三三联联体体密密码码的的顺顺序序延延长长肽肽链链，直直至至终终止止密密码出现。码出现。起始起始(initiation)延长延长(elongation)终止终止(termination)翻译过程翻译过程(The Process of Protein Biosynthesis)现在学习的是第20页，共46页一、一、原核生物翻译过程原核生物翻译过程1.核糖体大小亚基分离；核糖体大小亚基分离；2.mRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；3.起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合；的结合；4.核糖体大亚基结合。核糖体大亚基结合。指指mRNAmRNA和起始氨基酰和起始氨基酰和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分别与核糖体结合而分别与核糖体结合而分别与核糖体结合而分别与核糖体结合而形成形成形成形成翻译起始复合物翻译起始复合物 (translational initiation complex)(translational initiation complex)。(一一)起始起始现在学习的是第21页，共46页IF-3IF-11.核糖体大小亚基分离核糖体大小亚基分离现在学习的是第22页，共46页A U G53IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合现在学习的是第23页，共46页S-D序列序列 在起始密码子的上游约在起始密码子的上游约813个核苷酸部位个核苷酸部位有一段富含嘌呤碱基（如有一段富含嘌呤碱基（如-AGGAGG-）的特殊保）的特殊保守序列，称为守序列，称为SD序列，可被核糖体小亚基序列，可被核糖体小亚基16S rRNA 辨认互补结合。辨认互补结合。紧接紧接SD序列后的小核苷酸序列，可被核糖序列后的小核苷酸序列，可被核糖体小亚基蛋白体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。识别并结合。现在学习的是第24页，共46页IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基结合到小亚基A U G53现在学习的是第25页，共46页IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核糖体大亚基结合，起始复合物形成核糖体大亚基结合，起始复合物形成A U G53现在学习的是第26页，共46页IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi翻译起始阶段总结翻译起始阶段总结现在学习的是第27页，共46页原核肽链合成的延长因子原核肽链合成的延长因子(二二)延长延长 肽链延长包括肽链延长包括肽链延长包括肽链延长包括进位、进位、成肽成肽、转位、转位三步，在核糖三步，在核糖三步，在核糖三步，在核糖体上连续性循环式进行，又称为体上连续性循环式进行，又称为体上连续性循环式进行，又称为体上连续性循环式进行，又称为核糖体循环核糖体循环核糖体循环核糖体循环(ribosomal cycle)(ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸。，每次循环增加一个氨基酸。，每次循环增加一个氨基酸。，每次循环增加一个氨基酸。现在学习的是第28页，共46页1.进位进位(注册注册,registration)(1)fMet-tRNAfMet占据占据P位，位，A位空缺。位空缺。(2)第第2个密码子相应的氨个密码子相应的氨基酰基酰-tRNA与与EF-Tu-GTP结合，其反密码子识别密结合，其反密码子识别密码子，进入码子，进入A位。位。(3)EF-Tu水解水解GTP，EF-Tu和和GDP从核糖体释从核糖体释出，重新形成出，重新形成Tu-Ts二聚二聚体。体。现在学习的是第29页，共46页TuTsGTPGDPA U G53TuTsGTP现在学习的是第30页，共46页2.成肽成肽是由转肽酶是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成催化的肽键形成过程。过程。现在学习的是第31页，共46页3.转位转位延长因子延长因子延长因子延长因子EF-GEF-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 1分子分子分子分子GTP，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向mRNAmRNA的的的的33侧移动侧移动侧移动侧移动 。现在学习的是第32页，共46页fMetA U G53fMetTuGTP现在学习的是第33页，共46页进进位位转转位位成肽成肽现在学习的是第34页，共46页1.当当mRNA上终止密码出现上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链后，多肽链合成停止，肽链从肽酰从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRNA、核糖体等分离的过、核糖体等分离的过程。程。(三三)终止终止2.识别终止密码，识别终止密码，RF-1特异特异识别识别UAA、UAG；而；而RF-2可可识别识别UAA、UGA。3.诱导改变转肽酶的酯酶活诱导改变转肽酶的酯酶活性为水解活性，使肽链从核性为水解活性，使肽链从核糖体上释放。糖体上释放。现在学习的是第35页，共46页U A G53RFCOO-现在学习的是第36页，共46页与与原原核核生生物物相相比比，真真核核生生物物肽肽链链延延长长过过程程有有不不同同的的反反应应体体系系和和延延长长因因子子。真真核核细细胞胞核核糖糖体体没没有有E位位，转位时卸载的转位时卸载的tRNA直接从直接从P位脱落。位脱落。(二二)延长延长(三三)终止终止 与原核生物相比，真核生物翻译终止只有一种与原核生物相比，真核生物翻译终止只有一种释放因子释放因子eRF，可识别所有终止密码子。，可识别所有终止密码子。(一一)起始起始 二、真核生物翻译过程二、真核生物翻译过程1.1.核糖体大小亚基分离；核糖体大小亚基分离；核糖体大小亚基分离；核糖体大小亚基分离；2.2.起始氨基酰起始氨基酰起始氨基酰起始氨基酰-tRNA结合结合结合结合；3.mRNA3.mRNA在核糖体小亚基在核糖体小亚基在核糖体小亚基在核糖体小亚基就位就位就位就位；4.核糖体大亚基结合。核糖体大亚基结合。核糖体大亚基结合。核糖体大亚基结合。原核先原核先就位就位，后，后结合结合；真核真核先先结合结合，后后就位就位现在学习的是第37页，共46页metmet40S40S60S60SMetMetMetMet40S40S60S60SmRNAeIF-2BeIF-2B、eIF-3eIF-3、eIF-6 elF-3elF-3GDP+Pi各种各种各种各种elFelF释放释放释放释放elF-5ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻译起始复真核生物翻译起始复合物形成过程合物形成过程现在学习的是第38页，共46页(二二)使蛋白质合成高速、高使蛋白质合成高速、高效进行。效进行。电镜下的多聚核糖体现象电镜下的多聚核糖体现象三、多聚核糖体三、多聚核糖体(polysome)(一一)指指多个核糖体附在同一多个核糖体附在同一条条mRNA上合成蛋白质而形上合成蛋白质而形成的串珠状聚合物。成的串珠状聚合物。现在学习的是第39页，共46页四、翻译后加工和输送四、翻译后加工和输送 新生多肽链需要酶和其他蛋白质辅助，经过新生多肽链需要酶和其他蛋白质辅助，经过新生多肽链需要酶和其他蛋白质辅助，经过新生多肽链需要酶和其他蛋白质辅助，经过折叠、折叠、折叠、折叠、修饰修饰修饰修饰等等加工才能转变为天然构象的功能蛋白质。加工才能转变为天然构象的功能蛋白质。加工才能转变为天然构象的功能蛋白质。加工才能转变为天然构象的功能蛋白质。(一一)多肽链折叠为天然构象的功能蛋白质多肽链折叠为天然构象的功能蛋白质(1)热休克蛋白热休克蛋白(HSP):HSP70、HSP40和和GreE族族 (2)伴侣素伴侣素(chaperonins):GroEL和和GroES家族家族2.蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶(PDI)3.肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶(PPI)1.分子伴侣分子伴侣分子伴侣分子伴侣现在学习的是第40页，共46页鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原(POMC)(POMC)的水解修饰的水解修饰的水解修饰的水解修饰NC信号肽信号肽PMOCKRKR103肽肽(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin(二二)一级结构的修饰一级结构的修饰1.1.肽链肽链肽链肽链N端的修饰端的修饰端的修饰端的修饰2.2.个别氨基酸的修饰个别氨基酸的修饰3.3.多肽链的水解修饰多肽链的水解修饰现在学习的是第41页，共46页(三三)高级结构的修饰高级结构的修饰 (四四)蛋白质合成后的靶向输送蛋白质合成后的靶向输送1.指蛋白质合成后需定向输送到发挥功能的细胞靶指蛋白质合成后需定向输送到发挥功能的细胞靶部位的过程。部位的过程。2.新生分泌蛋白的新生分泌蛋白的N端，可引导其自身转移到细胞靶部端，可引导其自身转移到细胞靶部位的保守氨基酸序列，称位的保守氨基酸序列，称信号序列信号序列(signal sequence)或或信信号肽号肽(signal peptide)。1亚基的聚合亚基的聚合 如血红蛋白通过非共价键将亚基聚如血红蛋白通过非共价键将亚基聚合成寡聚体。合成寡聚体。2辅基的连接辅基的连接 如糖蛋白、脂蛋白、各种酶等，合成如糖蛋白、脂蛋白、各种酶等，合成后需与辅基连接，才具有活性。后需与辅基连接，才具有活性。3疏水脂链的共价连接疏水脂链的共价连接 如如Ras蛋白、蛋白、G蛋白等需嵌蛋白等需嵌入疏水双层膜脂，才具有活性。入疏水双层膜脂，才具有活性。现在学习的是第42页，共46页五、蛋白质生物合成与医学五、蛋白质生物合成与医学(一一)分子病分子病 由于基因突变导致蛋白质一级结构的改变，进而由于基因突变导致蛋白质一级结构的改变，进而引起生物体某些结构和功能的异常，这种疾病称为分引起生物体某些结构和功能的异常，这种疾病称为分子病。分子病最典型的代表为镰刀型红细胞贫血病。子病。分子病最典型的代表为镰刀型红细胞贫血病。(二二)抗生素对蛋白质合成的影响抗生素对蛋白质合成的影响 1.抗生素类抗生素类是微生物是微生物产生的能够杀灭或抑产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。制细菌的一类药物。现在学习的是第43页，共46页抑制蛋白质生物合成的原理抑制蛋白质生物合成的原理现在学习的是第44页，共46页(1)(1)白喉毒素白喉毒素(diphtheria toxin)(diphtheria toxin)白白喉喉毒毒素素+延长因子延长因子延长因子延长因子-2-2（有活性有活性）延长因子延长因子延长因子延长因子-2-2（无活性无活性）2.2.其他干扰蛋白质生物合成的物质其他干扰蛋白质生物合成的物质(2)(2)干扰素干扰素干扰素干扰素(interferon(interferon，IFN)IFN)干扰素诱导干扰素诱导eIF2磷酸化而失活磷酸化而失活干扰素诱导病毒干扰素诱导病毒RNARNA降解降解降解降解现在学习的是第45页，共46页感谢大家观看现在学习的是第46页，共46页