肽链的生物合成过程优秀PPT.ppt
大理学院基础医学院大理学院基础医学院林春榕林春榕肽链的生物合成过程肽链的生物合成过程The Biosynthesis Process of Peptide Chain1目录目录本节重要知识点本节重要知识点 原核生物肽链合成基本过程；原核生物肽链合成基本过程；70S 70S起始复合物的组成；起始复合物的组成；参与原核生物肽链合成的主要蛋白质因子及其参与原核生物肽链合成的主要蛋白质因子及其生物学功能。生物学功能。2目录目录蛋白质生物合成 (protein biosynthesis)以氨基酸为原料；以氨基酸为原料；以以mRNAmRNA为模板；为模板；以以tRNAtRNA为运载工具；为运载工具；以核糖体为合成场所；以核糖体为合成场所；起始、延长、终止各阶段起始、延长、终止各阶段蛋白因子参与合成蛋白质蛋白因子参与合成蛋白质的过程。的过程。3目录目录 氨基酸的活化氨基酸的活化 肽链的生物合成肽链的生物合成 肽链形成后的加工肽链形成后的加工和靶向输送和靶向输送反应过程反应过程4目录目录翻翻译译时时，从从mRNA的的起起始始密密码码子子AUG开开始始，按按53方方向向逐逐一一读读码码，直直至至终终止止密密码码子子。于于是是，合合成成中中的的肽肽链链从从起起始始甲甲硫硫氨氨酸酸开开始始，从从N-端端C-端端延延长长，直直至至终终止止密密码码子子前前一一位位密密码码子子所所编编码码的的氨氨基酸。基酸。肽链的生物合成过程是翻译的中心环节肽链的生物合成过程是翻译的中心环节5目录目录起始起始(initiation)延长延长(elongation)终止终止(termination)n整个过程可分为整个过程可分为：原核生物的肽链合成过程原核生物的肽链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，直直至终止密码出现。至终止密码出现。6目录目录（一）起始（一）起始(initiation)指指mRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物的过程。白体结合而形成翻译起始复合物的过程。1.核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；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.核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。7目录目录IF-3IF-11.1.核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离8目录目录A U G53IF-3IF-12.mRNA2.mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合9目录目录原核生物原核生物mRNAmRNA在核蛋白体小亚基上的准确在核蛋白体小亚基上的准确定位和结合涉及两种机制：定位和结合涉及两种机制：S-DS-D序序 列列，又又 称称 核核 糖糖 体体 结结 合合 位位 点点(ribosomal(ribosomal binding site,RBS);binding site,RBS);mRNAmRNA序序列列上上紧紧接接S-DS-D序序列列后后的的小小核核苷苷酸酸序序列列，可被核蛋白体小亚基蛋白可被核蛋白体小亚基蛋白rpS-1rpS-1识别并结合。识别并结合。通通过过RNA-RNARNA-RNA、RNA-RNA-蛋蛋白白质质相相互互作作用用，mRNAmRNA序序列列上上的的起起始始AUGAUG即即可可在在核核糖糖体体小小亚亚基基上上准准确确定定位位而而形成复合体。形成复合体。10目录目录nS-D序列序列在在各各种种mRNA起起始始AUG上上游游约约813核核苷苷酸酸部部位位，存存在在一一段段由由49个个核核苷苷酸酸组组成成的的一一致致序序列列，富富含含 嘌嘌 呤呤 碱碱 基基，如如-AGGAGG-，称称 为为 Shine-Dalgarno序序列列(S-D序序列列)，又又称称核核蛋蛋白白体体结结合合位位点点(ribosomal binding site,RBS)。一一条条多多顺顺反反子子mRNA序序列列上上的的每每个个基基因因编编码码序序列列均均拥拥有有各各自自的的S-D序列和起始序列和起始AUG。11目录目录S-D序列序列小小亚亚基基中中的的16S-rRNA 3-端端有有一一富富含含嘧嘧啶啶碱碱基基的的短短序序列列，如如-UCCUCC-，通通过过与与S-D序序列列碱碱基互补而使基互补而使mRNA与小亚基结合。与小亚基结合。12目录目录IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfMet)结合到小亚基结合到小亚基A U G5313目录目录IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成A U G5314目录目录IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始复合物形成过程起始复合物形成过程15目录目录翻译起始复合物的组分70S完整核糖体mRNAfMet-tRNAfMet16目录目录起始因子的功能 IF1-占据A位，防止结合其他的氨基酰tRNA;IF2-促进起始fMet-tRNAfMet与小亚基的结合；IF3-促进大、小亚基分离，提高P位对结合fMet-tRNAfMet的敏感性。17目录目录指指在在mRNA模模板板的的指指导导下下，氨氨基基酸酸依依次次进进入入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。核蛋白体并聚合成多肽链的过程。1.进位进位(positioning)/注册注册(registration)2.成肽成肽(peptide bond formation)3.转位转位(translocation)（二）延长（二）延长(elongation)肽肽链链延延长长在在核核蛋蛋白白体体上上连连续续循循环环式式进进行行，又又称称为为核核蛋蛋白白体体循循环环(ribosomal cycle)，包包括括以以下三步：下三步：每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。18目录目录1.进位进位(positioning)又称又称注册注册(registration)，是指一个氨基酰是指一个氨基酰-tRNA按照按照mRNA模板的指令进入并结模板的指令进入并结合到核蛋白体合到核蛋白体A位的过程。位的过程。19目录目录 进位需要延长因子进位需要延长因子EF-Tu与与EF-Ts参与。参与。2021目录目录Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTPn进位的反应过程：进位的反应过程：22目录目录2.成肽成肽(peptide bond formation)成肽是在成肽是在转肽酶转肽酶(peptidase)的催化下，核蛋白的催化下，核蛋白体体P位上起始氨基酰位上起始氨基酰-tRNA的的N-甲酰甲硫氨酰基甲酰甲硫氨酰基或肽酰或肽酰-tRNA的肽酰基转移到的肽酰基转移到A位并与位并与A位上氨位上氨基酰基酰-tRNA的的-氨基结合形成肽键的过程。氨基结合形成肽键的过程。23目录目录n成肽的反应过程成肽的反应过程24目录目录3.转位转位(translocation)转位是在转位酶的催化下，核蛋白体向转位是在转位酶的催化下，核蛋白体向mRNA的的3-端移动一个密码子的距离，使端移动一个密码子的距离，使mRNA序列上的下一个密码子进入核蛋白体序列上的下一个密码子进入核蛋白体的的A位、而占据位、而占据A位的肽酰位的肽酰-tRNA移入移入P位的位的过程。过程。转位需要延长因子转位需要延长因子EF-G参与。参与。25目录目录EF-G有有转位酶（转位酶（translocase）活性，可结合并活性，可结合并水解水解1分子分子GTP，释放的能量促进核蛋白体向释放的能量促进核蛋白体向mRNA的的3侧移动，使起始二肽酰侧移动，使起始二肽酰-tRNA-mRNA相对位移进相对位移进入核蛋白体入核蛋白体P位，而卸载的位，而卸载的tRNA则移入则移入E位。位。n转位转位(translocation)26目录目录27目录目录fMetA U G53fMetTuGTP成肽成肽转位转位下一轮进位下一轮进位28进进位位转转位位成肽成肽n肽链合成延长肽链合成延长(核蛋白体循环核蛋白体循环)过程过程29目录目录延长因子的功能 EF-Tu-促进氨基酰-tRNA进入A位，结合并分解GTP;EF-Ts-调节亚基；EF-G-有转位酶活性，促进有转位酶活性，促进mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位移至位移至P位，促进位，促进tRNA卸载与释放卸载与释放。30目录目录（三）终止（三）终止(termination)指核蛋白体指核蛋白体A位出现位出现mRNA的终止密码子的终止密码子后，多肽链合成停止，肽链从肽酰后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释中释出，出，mRNA、核蛋白体大、小亚基等分离的、核蛋白体大、小亚基等分离的过程。过程。终止阶段需要释放因子终止阶段需要释放因子RF-1、RF-2和和 RF-3参与。参与。31原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 32目录目录RF-3可结合核蛋白体其他部位，有可结合核蛋白体其他部位，有GTP酶活性，酶活性，能介导能介导RF-1、RF-2与核蛋白体的相互作用。与核蛋白体的相互作用。n释放因子的功能：释放因子的功能：识别终止密码子识别终止密码子RF-1特异识别特异识别UAA、UAG；RF-2特异识别特异识别UAA、UGA。诱导转肽酶转变为酯酶活性诱导转肽酶转变为酯酶活性催化新生肽链与结合在催化新生肽链与结合在P位的位的tRNA之间之间的酯键水解，使肽链从核蛋白体上释放。的酯键水解，使肽链从核蛋白体上释放。33目录目录蛋白质生物合成的能耗蛋白质生物合成的能耗蛋白质生物合成是耗能过程，每增加蛋白质生物合成是耗能过程，每增加蛋白质生物合成是耗能过程，每增加蛋白质生物合成是耗能过程，每增加1 1 1 1个肽键个肽键个肽键个肽键平均平均平均平均需要消耗由需要消耗由需要消耗由需要消耗由GTPGTPGTPGTP或或或或ATPATPATPATP提供的提供的提供的提供的5 5 5 5个个个个高能磷酸键。高能磷酸键。高能磷酸键。高能磷酸键。具体如下：具体如下：具体如下：具体如下：活化：活化：活化：活化：1 1 1 1个个个个ATPATPATPATP（2 2 2 2个高能磷酸键）个高能磷酸键）个高能磷酸键）个高能磷酸键）进位：进位：进位：进位：1 1 1 1个个个个GTPGTPGTPGTP 移位：移位：移位：移位：1 1 1 1个个个个GTPGTPGTPGTP 为保持蛋白质生物合成的高度保真性，任何步骤为保持蛋白质生物合成的高度保真性，任何步骤为保持蛋白质生物合成的高度保真性，任何步骤为保持蛋白质生物合成的高度保真性，任何步骤出现不正确连接都需要消耗能量而水解清除。出现不正确连接都需要消耗能量而水解清除。出现不正确连接都需要消耗能量而水解清除。出现不正确连接都需要消耗能量而水解清除。34目录目录 多聚核蛋白体的形成可以使蛋白质生物多聚核蛋白体的形成可以使蛋白质生物合成以高速度、高效率进行。合成以高速度、高效率进行。（四）多聚核蛋白体（四）多聚核蛋白体(polysome)1条条mRNA模板链都可附着模板链都可附着10100个核个核蛋白体，这些核蛋白体依次结合起始密码子蛋白体，这些核蛋白体依次结合起始密码子并沿并沿53方向读码移动，同时进行肽链合成，方向读码移动，同时进行肽链合成，这种这种mRNA与多个核蛋白体形成的聚合物称与多个核蛋白体形成的聚合物称为多聚核蛋白体为多聚核蛋白体(polysome)。35目录目录多聚核蛋白体多聚核蛋白体36目录目录电镜下的多聚核蛋白体电镜下的多聚核蛋白体37目录目录思思 考考 题题1、试述原核生物肽链生物合成过程。、试述原核生物肽链生物合成过程。2、简述参与原核生物肽链生物合成过程的蛋白质、简述参与原核生物肽链生物合成过程的蛋白质因子及其生物学功能。因子及其生物学功能。3、试述原核生物、试述原核生物mRNA在核糖体小亚基上的准确在核糖体小亚基上的准确定位的两种机制。定位的两种机制。3839
