第十二蛋白质的生物合成课件.ppt

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1、第1页，此课件共97页哦 蛋白质的生物合成，也称翻译，蛋白质的生物合成，也称翻译，它指在活细胞内的核蛋白体上，它指在活细胞内的核蛋白体上，以以mRNA为模板，为模板，20种氨基酸为种氨基酸为原料，原料，tRNA为搬运工具，生物合为搬运工具，生物合成蛋白质的过程成蛋白质的过程第2页，此课件共97页哦 翻译的基本过程为翻译的基本过程为3个阶段：起始、延个阶段：起始、延长、终止长、终止 蛋白质前体合成后，还必须经过翻译后蛋白质前体合成后，还必须经过翻译后加工才能成为具有生物功能的蛋白质加工才能成为具有生物功能的蛋白质 蛋白质定向运输到相应部位发挥作用蛋白质定向运输到相应部位发挥作用第3页，此课件共9

2、7页哦第4页，此课件共97页哦 mRNA tRNA rRNA和多种蛋白质和多种蛋白质 多种生物大分子多种生物大分子第5页，此课件共97页哦一、一、mRNA（一）（一）mRNA的特点的特点1 原核原核mRNA 多顺反子多顺反子（polycistronic）第6页，此课件共97页哦顺反子（顺反子（cistron）：）：编码一个多肽链的遗传单位编码一个多肽链的遗传单位 转录后无需特别加工；转录未完转录后无需特别加工；转录未完成时翻译即开始成时翻译即开始第7页，此课件共97页哦第8页，此课件共97页哦2 真核真核mRNA 单顺反子单顺反子（monocistronic）hnRNA加工修饰后成为成熟的加工

3、修饰后成为成熟的mRNA第9页，此课件共97页哦（二）遗传密码（二）遗传密码1 遗传密码（遗传密码（genetic codon）概念：在概念：在mRNA信息区内从信息区内从5 3 每三个相邻的核苷酸组成每三个相邻的核苷酸组成一个三联体，编码一种氨基酸，一个三联体，编码一种氨基酸，称为该氨基酸的遗传密码称为该氨基酸的遗传密码第10页，此课件共97页哦第11页，此课件共97页哦2 个数：个数：64个个3 分类分类 终止密码（终止密码（UAA，UAG，UGA）有意义密码（其余有意义密码（其余61种密码）种密码）起始密码（起始密码（AUG）还可编码蛋氨酸还可编码蛋氨酸第12页，此课件共97页哦 4 开

4、放阅读框架（开放阅读框架（ORF）Opening reading frame 从从mRNA 5端起始密码子端起始密码子AUG到到3端终止密码子之间的核苷端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架阅读框架第13页，此课件共97页哦5 遗传密码的特点遗传密码的特点 连续性连续性A 密码子必须连续阅读，无间隔和标密码子必须连续阅读，无间隔和标点符号点符号B mRNA分子中分子中5 3 密码子的排列密码子的排列顺序决定了蛋白质分子顺序决定了蛋白质分子N端端C端氨基端氨基酸排列顺序酸排列顺序第14

5、页，此课件共97页哦G C A G U A C A U G U C 丙丙 缬缬 组组 缬缬 CG A G U A C A U G U C.谷谷 酪酪 蛋蛋 丝丝第15页，此课件共97页哦第16页，此课件共97页哦 简并性简并性A 每个氨基酸有每个氨基酸有1个（个（Trp、Met）6个密码子（个密码子（Arg、leu、Ser），多数为），多数为24个密码子个密码子B 简并性的实质是密码子第简并性的实质是密码子第3个碱基的个碱基的摇摆性摇摆性第17页，此课件共97页哦第18页，此课件共97页哦第19页，此课件共97页哦 通用性通用性 从原核生物到人类均使用同一套从原核生物到人类均使用同一套密码的现

6、象密码的现象 摆动性摆动性 密码子与密码子与tRNA反密码子反向配反密码子反向配对咬合，第对咬合，第3位碱基不遵守碱基配对位碱基不遵守碱基配对原则的现象原则的现象第20页，此课件共97页哦第21页，此课件共97页哦精氨酸精氨酸第22页，此课件共97页哦（三）（三）mRNA的功能的功能作为翻译的模板作为翻译的模板第23页，此课件共97页哦二、二、rRNA（核蛋白体）（核蛋白体）（一）核蛋白体组成及结构（一）核蛋白体组成及结构 1 由多种核蛋白体蛋白质和由多种核蛋白体蛋白质和rRNA组成组成第24页，此课件共97页哦原核生物生物真核生物生物小亚基小亚基RNAprRNApr16SrRNA21种种 1

7、8SrRNA33种种大亚基大亚基5SrRNA23SrRNA36种种5SRNA28SRNA5.8SrRNA49种种第25页，此课件共97页哦第26页，此课件共97页哦2 A位、位、P位和位和E位位 P位位（peptidyl site，肽酰位），又，肽酰位），又称给位（称给位（Donor site）A位位（aminoacyl site，氨基酰位），氨基酰位），又称受位（，又称受位（acceptor site）E位位（exit site），是卸载），是卸载tRNA的排的排出位出位第27页，此课件共97页哦第28页，此课件共97页哦（二）核蛋白体的功能（二）核蛋白体的功能是翻译进行的场所是翻译进行的场

8、所1 小亚基小亚基结合结合mRNA、起始氨酰、起始氨酰tRNA第29页，此课件共97页哦2 大亚基大亚基 转肽酶：催化形成肽键转肽酶：催化形成肽键 有若干种，是大亚基结合蛋白质的有若干种，是大亚基结合蛋白质的一部分一部分 EF-Tu位点和转位因子位点和转位因子EF-G位位点点第30页，此课件共97页哦三、三、tRNA第31页，此课件共97页哦（一）（一）tRNA的功能的功能结合并转运氨基酸结合并转运氨基酸1 氨基酸臂氨基酸臂3 末端末端CCAOH携携带氨基酸带氨基酸第32页，此课件共97页哦2 反密码环中的反密码子与反密码环中的反密码子与mRNA分子中的密码子按碱基分子中的密码子按碱基配对原则

9、反方向咬合配对原则反方向咬合第33页，此课件共97页哦第34页，此课件共97页哦3 DHU环是氨基酰环是氨基酰tRNA合成酶合成酶的识别位点的识别位点4 TC环是核蛋白体的识别位点环是核蛋白体的识别位点第35页，此课件共97页哦（二）氨基酰（二）氨基酰-tRNA的合成的合成1 氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶 催化特异氨基酸与特异催化特异氨基酸与特异tRNA合合成氨基酰成氨基酰tRNA 高专一性，种类多，有校正作高专一性，种类多，有校正作用用第36页，此课件共97页哦 氨基酸氨基酸tRNAATP 氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶AMPPPi 氨基酰氨基酰-tRNA第37页，此课件共97页哦第3

10、8页，此课件共97页哦 氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法Eg：Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet 第39页，此课件共97页哦2 肽链起始时的氨基酰肽链起始时的氨基酰-tRNA 真核生物真核生物 真核生物与蛋氨酸结合的真核生物与蛋氨酸结合的tRNA至少有至少有2种：种：第40页，此课件共97页哦tRNAiMet（起始阶段）（起始阶段）起始者起始者tRNA (initiator-tRNA)tRNAeMet（延长阶段）（延长阶段）（e：elongation）第41页，此课件共97页哦AUG53UAAORFMetMet Met-tRNAiMetAUGMet

11、-tRNAeMet第42页，此课件共97页哦 原核生物原核生物 原核生物的原核生物的起始密码起始密码只能辨只能辨认认N-甲酰蛋氨酸甲酰蛋氨酸第43页，此课件共97页哦 Met-tRNAMetTHFA-CHO 转甲酰基酶转甲酰基酶FH4 fMet-tRNAfMet第44页，此课件共97页哦四四、参与翻译的、参与翻译的 其它蛋白因子其它蛋白因子 起始因子（起始因子（initiation factor，IF）原核：原核：IF1、IF2、IF3真核：真核：eIF第45页，此课件共97页哦 延长因子（延长因子（elongation factor，EF）原核：原核：EFTu、EFTs、EFG真核：真核：E

12、F1、EF2第46页，此课件共97页哦 释放因子（释放因子（release factor，RF）原核：原核：RF1、RF2、RF3真核：真核：eRF第47页，此课件共97页哦第48页，此课件共97页哦翻译过程：起始、延长、终止翻译过程：起始、延长、终止蛋白质合成后的加工修饰蛋白质合成后的加工修饰第49页，此课件共97页哦一、起始一、起始 指指mRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合形成翻译起始分别与核蛋白体结合形成翻译起始复合物的过程复合物的过程第50页，此课件共97页哦（一）原核起始复合物形成（一）原核起始复合物形成1.IF-3、IF-1与小亚基结合，促与小亚基结合，促使

13、大小亚基分离使大小亚基分离2.mRNA在小亚基上定位结合在小亚基上定位结合第51页，此课件共97页哦mRNA在小亚基上定位的机制：在小亚基上定位的机制：1）mRNA上的上的S-D序列与小亚基序列与小亚基16-S rRNA 3端端的的UCCU序列碱序列碱基互补，促使基互补，促使mRNA与小亚基结合与小亚基结合第52页，此课件共97页哦 S-D序列序列（Shine-Dalgarno序列）序列）指位于指位于mRNA起始密码上游起始密码上游813b部位的部位的49b的一致序列，富的一致序列，富含嘌呤碱基如含嘌呤碱基如AGGAGG，又称核，又称核蛋白体结合位点蛋白体结合位点（ribosomal bind

14、ing site，RBS）第53页，此课件共97页哦第54页，此课件共97页哦2）紧随）紧随S-D序列的小核苷酸序序列的小核苷酸序列可被核蛋白体小亚基蛋白列可被核蛋白体小亚基蛋白rpS-1识别结合识别结合第55页，此课件共97页哦第56页，此课件共97页哦3 起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合的结合 fMettRNAfMetIF2GTP复合复合物辨认结合于物辨认结合于mRNA起始密码起始密码AUG上，上，fMetRNAfMet定位于定位于P位，位，A位被位被IF-1占据占据第57页，此课件共97页哦IF1:占据占据A位位IF2:促进启始促进启始tRNA与小亚基结合与小亚基结合IF3:促进大小

15、亚基分离促进大小亚基分离第58页，此课件共97页哦 4 核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合 结合了结合了fMet-tRNAfMet，mRNA 的小亚基与大亚基结合，的小亚基与大亚基结合，3种种IF释放，形成翻译起始复合物释放，形成翻译起始复合物第59页，此课件共97页哦第60页，此课件共97页哦（二）真核生物翻译（二）真核生物翻译 起始复合物形成起始复合物形成 与原核生物翻译起始复合物的形与原核生物翻译起始复合物的形成相似成相似第61页，此课件共97页哦二、肽链的延长二、肽链的延长 指根据指根据mRNA密码序列的指导，依密码序列的指导，依次添加氨基酸，从次添加氨基酸，从N端向端向C端延伸肽端

16、延伸肽链，直至合成终止链，直至合成终止第62页，此课件共97页哦 核蛋白体循环核蛋白体循环 即翻译的多肽链延长过程，即翻译的多肽链延长过程，在核蛋白体上，按在核蛋白体上，按mRNA的密码的密码子顺序，经子顺序，经进位、转肽、进位、转肽、移位三移位三步循环过程，氨基酸缩合成多肽步循环过程，氨基酸缩合成多肽链的过程链的过程第63页，此课件共97页哦（一）进位（一）进位 EFTu、EFTs协助与协助与A位密码位密码子对应的特异氨基酰子对应的特异氨基酰tRNA进入进入A位位 需消耗需消耗1分子分子GTP（1P）第64页，此课件共97页哦第65页，此课件共97页哦（二）成肽（二）成肽 转肽酶转肽酶催化催

17、化P位位fMet（或肽（或肽酰）与酰）与A位氨基酰以肽键相连，位氨基酰以肽键相连，P位上的位上的tRNA空载，需空载，需Mg2+、K+第66页，此课件共97页哦第67页，此课件共97页哦（三）转位（三）转位 由由EFG（转位酶（转位酶）催化核蛋）催化核蛋白体沿白体沿mRNA由由5 3 移动移动1个密个密码子的位置，使码子的位置，使A位的肽酰位的肽酰tRNA移到移到P位，位，A位空出，卸载的位空出，卸载的tRNA移入移入E位位 需消耗需消耗1分子分子GTP（1P）第68页，此课件共97页哦第69页，此课件共97页哦 核蛋白体沿核蛋白体沿5 3方向阅读遗传方向阅读遗传密码，连续进行进位、成肽、转位

18、密码，连续进行进位、成肽、转位的循环过程，每次向肽链的循环过程，每次向肽链C端添加端添加1个氨基酸个氨基酸 每添加每添加1个氨基酸需个氨基酸需P 4个个第70页，此课件共97页哦三、终止三、终止1 RF1或或RF2识别并结合定位于识别并结合定位于A位的终止密码子位的终止密码子第71页，此课件共97页哦第72页，此课件共97页哦2 RF3使转肽酶变构为酯酶，水使转肽酶变构为酯酶，水解解P位肽酰位肽酰tRNA相连的酯键，相连的酯键，肽链释出；肽链释出；mRNA、tRNA、RF脱落，脱落，IF1和和IF3催化大、小催化大、小亚基解聚亚基解聚第73页，此课件共97页哦第74页，此课件共97页哦 多聚核

19、蛋白体（多聚核蛋白体（polysome）1条条mRNA模板链上同时附着模板链上同时附着10100个核蛋白体，依次结合起个核蛋白体，依次结合起始密码，并沿始密码，并沿53方向读码移动，方向读码移动，同时进行肽链合成的现象同时进行肽链合成的现象第75页，此课件共97页哦第76页，此课件共97页哦21AUG53第77页，此课件共97页哦4321AUG53第78页，此课件共97页哦二、一级结构的修饰二、一级结构的修饰1 肽链肽链N端的修饰端的修饰 切除甲硫氨酸切除甲硫氨酸2 个别氨基酸的共价修饰个别氨基酸的共价修饰 Eg：羟基化、磷酸化、甲基化等：羟基化、磷酸化、甲基化等第79页，此课件共97页哦3

20、多肽链的水解修饰多肽链的水解修饰Eg：胰岛素原：胰岛素原胰岛素胰岛素 蛋白酶原蛋白酶原蛋白酶蛋白酶 鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原 ACTH第80页，此课件共97页哦三、空间结构的修饰三、空间结构的修饰1 亚基聚合亚基聚合2 辅基连接辅基连接3 疏水脂链的共价连接疏水脂链的共价连接第81页，此课件共97页哦四、蛋白质合成四、蛋白质合成 后的靶向输送后的靶向输送 指蛋白质合成后经复杂的机制，指蛋白质合成后经复杂的机制，定向输送到最终发挥生物功能的目标定向输送到最终发挥生物功能的目标地点地点 由由N端特异的氨基酸序列信号序端特异的氨基酸序列信号序列来引导列来引导第82页，此课件共97页哦（一）分

21、泌蛋白的靶向输送（一）分泌蛋白的靶向输送 肽链肽链 信号序列引导信号序列引导 内质网内质网 包装进分泌小泡包装进分泌小泡转移、融合到其它部位或分泌出细胞转移、融合到其它部位或分泌出细胞第83页，此课件共97页哦 1 信号肽信号肽（signal peptide）各种新生分泌蛋白的各种新生分泌蛋白的N端有保守的端有保守的氨基酸序列称为信号肽，由氨基酸序列称为信号肽，由1336个个氨基酸残基组成氨基酸残基组成第84页，此课件共97页哦 分分3部分：部分：碱性碱性N端，含端，含Lys，Arg 疏水核心区，由中性氨基酸疏水核心区，由中性氨基酸Leu、Ile等组成等组成 C端加工区，多含端加工区，多含Gl

22、y、Ala、Ser，后接被信号肽酶切开的区段，后接被信号肽酶切开的区段第85页，此课件共97页哦2 分泌蛋白进入内质网的过程分泌蛋白进入内质网的过程 信号肽识别颗粒（信号肽识别颗粒（Signal recognition particles，SRP）1个个7S-RNA和和6个多肽亚基组成个多肽亚基组成 对接蛋白（对接蛋白（docking protein，DP）SRP受体，受体，位于位于ER膜上膜上第86页，此课件共97页哦信号肽与信号肽与SRP结合，翻译暂停结合，翻译暂停SRP与与DP结合，膜蛋白通道开放、信号结合，膜蛋白通道开放、信号肽进入通道，翻译重新开始肽进入通道，翻译重新开始信号肽引导合

23、成的多肽链进入信号肽引导合成的多肽链进入RER管腔管腔RER膜管腔面的信号肽酶切除信号肽，膜管腔面的信号肽酶切除信号肽，分泌性蛋白质释放到分泌性蛋白质释放到RER管腔管腔第87页，此课件共97页哦第88页，此课件共97页哦（二）线粒体蛋白靶向输送（二）线粒体蛋白靶向输送（三）细胞核蛋白的靶向输送（三）细胞核蛋白的靶向输送第89页，此课件共97页哦第90页，此课件共97页哦一、抗生素类一、抗生素类 四环素族四环素族抑制原核生物氨基酰抑制原核生物氨基酰tRNA与与A位结合位结合 氯霉素氯霉素等与原核生物大亚基结合等与原核生物大亚基结合，抑制转肽酶，抑制转肽酶第91页，此课件共97页哦 链霉素链霉素

24、等与原核生物小亚基结合等与原核生物小亚基结合，引起误读，引起误读 嘌呤霉素嘌呤霉素与与Tyr-tRNAtyrtyr结构近似结构近似，导致肽链过早脱落，导致肽链过早脱落放线菌酮放线菌酮抑制真核生物转肽酶抑制真核生物转肽酶第92页，此课件共97页哦二、其它干扰二、其它干扰 蛋白质合成的物质蛋白质合成的物质（一）毒素（一）毒素第93页，此课件共97页哦1 白喉毒素白喉毒素 对真核生物延长因子对真核生物延长因子EF-2有修饰有修饰作用，使该因子失活作用，使该因子失活 给予给予NAD可拮抗白喉毒素的作用可拮抗白喉毒素的作用第94页，此课件共97页哦 2 蓖麻蛋白蓖麻蛋白 催化真核生物大亚基催化真核生物大亚基28S rRNA的特异腺苷酸脱嘌呤，使的特异腺苷酸脱嘌呤，使大亚基失活大亚基失活第95页，此课件共97页哦（二）干扰素（二）干扰素 （interferon，IF）1 分型分型-型、型、-型、型、-型型第96页，此课件共97页哦2 作用机制作用机制 在双链在双链RNA存在下，存在下，IF激活特异蛋激活特异蛋白激酶，使白激酶，使eIF2磷酸化失活磷酸化失活 诱导诱导2-5 A合成酶合成，合成酶合成，2,5 A 可可活化活化RNase L，降解病毒，降解病毒mRNA第97页，此课件共97页哦