蛋白质的生物合成生物学精选PPT.ppt

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1、关于蛋白质的生物合成生物学第1页，讲稿共53张，创作于星期三一、核糖体的化学组成一、核糖体的化学组成一、核糖体的化学组成一、核糖体的化学组成主要是主要是主要是主要是RNARNA和蛋白质。和蛋白质。和蛋白质。和蛋白质。r r蛋白质：蛋白质：蛋白质：蛋白质：40%40%，核糖体表面，核糖体表面，核糖体表面，核糖体表面 rRNA:60%,rRNA:60%,，核糖体内部，核糖体内部，核糖体内部，核糖体内部编码编码编码编码rRNArRNA的基因称的基因称的基因称的基因称rDANrDAN。第2页，讲稿共53张，创作于星期三二、核糖体的一般特征二、核糖体的一般特征二、核糖体的一般特征二、核糖体的一般特征n

2、nn小亚基侧面观呈弧形，可分为头、基部和平台三部分组成。小亚基侧面观呈弧形，可分为头、基部和平台三部分组成。小亚基侧面观呈弧形，可分为头、基部和平台三部分组成。小亚基侧面观呈弧形，可分为头、基部和平台三部分组成。小亚基侧面观呈弧形，可分为头、基部和平台三部分组成。小亚基侧面观呈弧形，可分为头、基部和平台三部分组成。在在在在在在电电电电电电镜镜镜镜镜镜下下下下下下，是是是是是是一一一一一一种种种种种种电电电电电电子子子子子子密密密密密密度度度度度度较较较较较较高高高高高高的的的的的的圆圆圆圆圆圆形形形形形形或或或或或或椭椭椭椭椭椭圆圆圆圆圆圆形形形形形形致致致致致致密密密密密密小小小小小小颗颗颗

3、颗颗颗粒粒粒粒粒粒，直直直直直直径径径径径径1530nm1530nm1530nm。每每每每每每个个个个个个核核核核核核糖体由大、小两个亚基组成。糖体由大、小两个亚基组成。糖体由大、小两个亚基组成。糖体由大、小两个亚基组成。糖体由大、小两个亚基组成。糖体由大、小两个亚基组成。n nn大大大大亚亚亚亚基基基基侧侧侧侧面面面面观观观观略略略略呈呈呈呈圆圆圆圆锥锥锥锥形形形形，在在在在一一一一侧侧侧侧伸伸伸伸出出出出三三三三个个个个突突突突起起起起，称称称称为中央突、柄和嵴。为中央突、柄和嵴。为中央突、柄和嵴。为中央突、柄和嵴。（一）核糖体的形态结构（一）核糖体的形态结构（一）核糖体的形态结构（一）核

4、糖体的形态结构第3页，讲稿共53张，创作于星期三核核糖糖体体第4页，讲稿共53张，创作于星期三第5页，讲稿共53张，创作于星期三中央突中央突中央突中央突柄柄柄柄嵴嵴嵴嵴谷谷谷谷大亚基大亚基大亚基大亚基头部头部头部头部基部基部基部基部平台平台平台平台小亚基小亚基小亚基小亚基头部头部头部头部基部基部基部基部平台平台平台平台中央突中央突中央突中央突嵴嵴嵴嵴mRNAmRNA第6页，讲稿共53张，创作于星期三n nn在在在在大大大大亚亚亚亚基基基基的的的的中中中中央央央央还还还还有有有有一一一一与与与与其其其其底底底底面面面面相相相相垂垂垂垂直直直直的的的的中中中中央央央央管管管管。在在在在蛋蛋蛋蛋白白

5、白白质质质质合合合合成成成成时时时时，新新新新生生生生的的的的多多多多肽肽肽肽链链链链经经经经中中中中央央央央管管管管通通通通过过过过ERER膜进入膜进入膜进入膜进入ERER腔中。腔中。腔中。腔中。aa40S60StRNAmRNA中央管中央管第7页，讲稿共53张，创作于星期三n nn核糖体的功能定位：核糖体的功能定位：核糖体的功能定位：核糖体的功能定位：A A位：氨酰基位位：氨酰基位位：氨酰基位位：氨酰基位PP位：肽基位位：肽基位位：肽基位位：肽基位肽基转移酶位又称为肽基转移酶位又称为肽基转移酶位又称为肽基转移酶位又称为T T因子因子因子因子GTPGTP酶位酶位酶位酶位mRNAmRNA5 5

6、33PAGT因子因子第8页，讲稿共53张，创作于星期三核糖体的聚合和解聚核糖体的聚合和解聚核糖体的聚合和解聚核糖体的聚合和解聚MgMgMg2+2+2+1mM1mM10mM10mM时，两个单核糖体聚合成二聚体。时，两个单核糖体聚合成二聚体。时，两个单核糖体聚合成二聚体。时，两个单核糖体聚合成二聚体。时，两个单核糖体聚合成二聚体。时，两个单核糖体聚合成二聚体。+Mg+Mg2+2+-Mg-Mg2+2+Mg+Mg2+2+-Mg-Mg2+2+60S60S40S40S80S80S120S120Sn nn核糖体的大、小亚基间可因环境条件及生理状态的改变而核糖体的大、小亚基间可因环境条件及生理状态的改变而核糖

7、体的大、小亚基间可因环境条件及生理状态的改变而核糖体的大、小亚基间可因环境条件及生理状态的改变而核糖体的大、小亚基间可因环境条件及生理状态的改变而核糖体的大、小亚基间可因环境条件及生理状态的改变而发生聚合和解离。发生聚合和解离。发生聚合和解离。发生聚合和解离。发生聚合和解离。发生聚合和解离。MgMgMg2+2+2+为聚合的粘聚物，对核糖体大、小亚基的聚合有较大影响。为聚合的粘聚物，对核糖体大、小亚基的聚合有较大影响。为聚合的粘聚物，对核糖体大、小亚基的聚合有较大影响。为聚合的粘聚物，对核糖体大、小亚基的聚合有较大影响。为聚合的粘聚物，对核糖体大、小亚基的聚合有较大影响。为聚合的粘聚物，对核糖体

8、大、小亚基的聚合有较大影响。第9页，讲稿共53张，创作于星期三根据核糖体的来源和沉降系数不同，分为三类根据核糖体的来源和沉降系数不同，分为三类根据核糖体的来源和沉降系数不同，分为三类根据核糖体的来源和沉降系数不同，分为三类n nn真核细胞器核糖体：真核细胞器核糖体：真核细胞器核糖体：真核细胞器核糖体：真核细胞器核糖体：真核细胞器核糖体：线粒体：线粒体：线粒体：线粒体：线粒体：线粒体：5588S5588S5588S，不同来源的，不同来源的，不同来源的，不同来源的，不同来源的，不同来源的MiMiMi，核糖体的大小不同，核糖体的大小不同，核糖体的大小不同，核糖体的大小不同，核糖体的大小不同，核糖体的

9、大小不同动物线粒体内的核糖体：动物线粒体内的核糖体：动物线粒体内的核糖体：动物线粒体内的核糖体：动物线粒体内的核糖体：动物线粒体内的核糖体：5560S5560S5560S高等植物细胞线粒体的核糖体：高等植物细胞线粒体的核糖体：高等植物细胞线粒体的核糖体：高等植物细胞线粒体的核糖体：高等植物细胞线粒体的核糖体：高等植物细胞线粒体的核糖体：7780S7780S7780S三、核糖体的类型三、核糖体的类型三、核糖体的类型三、核糖体的类型n nn原核细胞核糖体：原核细胞核糖体：原核细胞核糖体：原核细胞核糖体：原核细胞核糖体：原核细胞核糖体：70S70S70S大亚基大亚基大亚基大亚基大亚基大亚基50S50

10、S50S，由，由，由，由，由，由23S23S23S、5SrRNA5SrRNA5SrRNA和和和和和和32(34)32(34)32(34)种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。小亚基小亚基小亚基小亚基小亚基小亚基30S30S30S，由，由，由，由，由，由16SrRNA16SrRNA16SrRNA和和和和和和212121种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。n nn真核细胞核糖体：真核细胞核糖体：真核细胞核糖体：真核细胞核糖体：真核细胞核糖体：真核细胞核糖体：80S80S80S大亚基大亚基大亚基大亚基大亚基

11、大亚基60S60S60S，由，由，由，由，由，由28S28S28S、5S5S5S、5.8SrRNA5.8SrRNA5.8SrRNA和约和约和约和约和约和约494949种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。小亚基小亚基小亚基小亚基小亚基小亚基40S40S40S，由，由，由，由，由，由18SrRNA18SrRNA18SrRNA和和和和和和333333种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。种蛋白质组成。第10页，讲稿共53张，创作于星期三根据在细胞中存在的情况分为：根据在细胞中存在的情况分为：游离核糖体、附着核糖体游离核糖

12、体、附着核糖体多聚核糖体多聚核糖体第11页，讲稿共53张，创作于星期三核糖体的功能核糖体的功能n游离核糖体：游离核糖体：合成细胞自身的结构蛋合成细胞自身的结构蛋白以及催化各种生化反应的酶蛋白；血白以及催化各种生化反应的酶蛋白；血红蛋白；肌动蛋白和肌球蛋白红蛋白；肌动蛋白和肌球蛋白附着核糖体：附着核糖体：合成外输性蛋白、溶酶体合成外输性蛋白、溶酶体酶蛋白、膜镶嵌蛋白酶蛋白、膜镶嵌蛋白第12页，讲稿共53张，创作于星期三细胞内蛋白质的生物合成细胞内蛋白质的生物合成第13页，讲稿共53张，创作于星期三一一、D N A的的 复复 制制DNADNA复制复制(replication):DNA(replic

13、ation):DNA分子合成一个分子合成一个与自己相同的与自己相同的DNADNA分子的过程。其结果分子的过程。其结果DNADNA含含量增加一倍。量增加一倍。第14页，讲稿共53张，创作于星期三TAATGCCGTAA-TA-TATCGGCGCA-TTATAATCGGCTATAAACGCTTGCG半保留复制（半保留复制（semi-conservative replication)semi-conservative replication)1解旋解旋2 2条单链条单链2CGGCATATAACGCTTGCG分别以分别以2 2条单链为模板按碱基配对原条单链为模板按碱基配对原则形成与亲代则形成与亲代DNA

14、DNA分子相同的两条子链。分子相同的两条子链。每条子链中一条多核苷酸链是亲代每条子链中一条多核苷酸链是亲代DNADNA分分子即模板链，另一条是互补合成的。子即模板链，另一条是互补合成的。ATGCAAA-TA-TATCGCGGCGCATTTATGCCGA-TA-TATCGGCGCA-TATGCTACGTAA-TA-TATCGGCG-CDNA复制的基本形式和过程第15页，讲稿共53张，创作于星期三真核细胞真核细胞DNA复制特点：复制特点：n n1.1.1.1.碱基互补配对碱基互补配对碱基互补配对碱基互补配对n n2.2.半保留复制半保留复制n n3.3.3.3.复制的方向性复制的方向性复制的方向性

15、复制的方向性 n n4.4.4.4.复制是不连续的复制是不连续的复制是不连续的复制是不连续的n n复制子复制子复制子复制子(replicon),(replicon),(replicon),(replicon),复制叉（复制叉（复制叉（复制叉（replication fork)replication fork)replication fork)replication fork)n n先行链和后随链先行链和后随链先行链和后随链先行链和后随链n n冈崎片段冈崎片段 n n5.5.多个复制子双向复制多个复制子双向复制多个复制子双向复制多个复制子双向复制 n n6.6.6.6.复制的不同步性复制的不同步

16、性复制的不同步性复制的不同步性第16页，讲稿共53张，创作于星期三DNA复制所需的引物、酶和某些蛋白RNA引物：长度一般为引物：长度一般为412个核苷酸。引物的出现可能提高个核苷酸。引物的出现可能提高DNA复制的无差错性复制的无差错性,为为DNA聚合酶提供聚合酶提供3，-OH(1)、DNA聚合酶：作用是将脱氧核苷酸连接成聚合酶：作用是将脱氧核苷酸连接成DNA。DNA复制所需的引物复制所需的引物DNA复制所需的酶和蛋白质复制所需的酶和蛋白质(2)、引发酶和引发体：引发酶作用：催化、引发酶和引发体：引发酶作用：催化RNA引物的合成。引发酶催引物的合成。引发酶催化前要与多种蛋白质结合共同构成一个复合

17、体化前要与多种蛋白质结合共同构成一个复合体引发体。引发体。第17页，讲稿共53张，创作于星期三(3)、DNA连接酶连接酶:能催化一段能催化一段DNA链的链的5磷酸根与另一段磷酸根与另一段DNA的的3OH形成磷酸二酯键，使两段形成磷酸二酯键，使两段DNA连接起来。此外，在连接起来。此外，在DNA修复修复中亦起重要作用。中亦起重要作用。(4)、DNA解链酶：解开解链酶：解开DNA双链。解链时需双链。解链时需ATP供能。供能。(5)、单链、单链DNA结合蛋白（结合蛋白（SSB）:与被解开的与被解开的DNA单链结合，单链结合，使其不再缠结而便于作模板使其不再缠结而便于作模板去螺旋稳定蛋白（去螺旋稳定蛋

18、白（HDP)。第18页，讲稿共53张，创作于星期三与与复复制制有有关关的的另另外外两两种种酶酶拓扑异构酶拓扑异构酶端粒酶（端粒末端转移酶）端粒酶（端粒末端转移酶）拓扑异构酶拓扑异构酶I拓扑异构酶拓扑异构酶II：切断：切断DNA双链中的一股双链中的一股,使使DNA解链旋转时不致缠解链旋转时不致缠结，待张力解除后又把切结，待张力解除后又把切口封闭。口封闭。：稳定螺旋结构；当复制：稳定螺旋结构；当复制完毕时，使着丝粒处连锁完毕时，使着丝粒处连锁着的两个着的两个DNA分子分离。分子分离。：保证真核细胞内线性：保证真核细胞内线性DNA的复制进行得彻底的复制进行得彻底和完善。和完善。第19页，讲稿共53张

19、，创作于星期三5335解链酶解链酶解链酶解链酶35解链酶解链酶35引发体引发体引发酶引发酶SSBSSBSSBSSBRNA引物聚合酶II35聚合酶II解链酶解链酶35聚合酶II3SSBSSBSSBSSB5RNA引物引发体引发体引发酶引发酶RNA引物SSBSSBSSBSSB聚合酶IIDNA聚合酶聚合酶I和连接酶和连接酶第20页，讲稿共53张，创作于星期三二二.基基因因的的表表达达第21页，讲稿共53张，创作于星期三增强子增强子尾部区尾部区结构基因结构基因编编码码区区非编码区非编码区调调控控区区外显子：具有编码意义外显子：具有编码意义内含子：无编码意义内含子：无编码意义前导区前导区启动子启动子终止子

20、终止子第22页，讲稿共53张，创作于星期三（一）、转录transcrpition转录转录：指指DNA合成合成RNA的过程（的过程（DNA分子的分子的35为模板链为模板链也叫反编码链；也叫反编码链；53链叫编码链）。链叫编码链）。转转录录产产物物信息信息RNA(mRNA)转运转运RNA(tRNA)核糖核糖RNA(rRNA)核仁以外的常染色质转核仁以外的常染色质转录的。录的。5.8S、18S、28SrRNA由核由核仁内的常染色质转录，仁内的常染色质转录，5SrRNA由核仁以外常染色由核仁以外常染色质转录质转录转转录录的的阶阶段段粗转录阶段粗转录阶段加工阶段加工阶段第23页，讲稿共53张，创作于星期

21、三第24页，讲稿共53张，创作于星期三第25页，讲稿共53张，创作于星期三第26页，讲稿共53张，创作于星期三第27页，讲稿共53张，创作于星期三真核细胞的转录酶系统真核细胞的转录酶系统n n RNA RNA聚合酶聚合酶：45srRNA45srRNA，最终转录产物，最终转录产物是是n n 18s18s、28s28s、5.8s 5.8s rRNArRNA。n n RNARNA聚合酶聚合酶：hnRNA(hnRNA(核不均一核不均一RNARNA），），最最 终转录产物是终转录产物是mRNAmRNA。n n RNARNA聚合酶聚合酶：tRNAtRNA前体和前体和5SrRNA,5SrRNA,最终最终产物

22、是产物是tRNAtRNA和和5srRNA5srRNA第28页，讲稿共53张，创作于星期三内含子内含子1（I1）内含子内含子2（I2）外显子外显子3（E3）105146外显子外显子2（E2）311045 3 TATA框框RNA聚合酶结合聚合酶结合决定转录起始点决定转录起始点CAAT框框RNA聚合酶结合聚合酶结合控制转录频率控制转录频率外显子外显子1（E1）130AATAAA回文顺序回文顺序内含子内含子1（I1）内含子内含子2（I2）外显子外显子3（E3）105146外显子外显子2（E2）311045 3 外显子外显子1（E1）130AATAAA回文顺序回文顺序内含子内含子1（I1）内含子内含子2

23、（I2）内含子内含子1（I1）内含子内含子2（I2）内含子内含子1（I1）内含子内含子2（I2）5 3 外显子外显子3（E3）105146外显子外显子2（E2）31104外显子外显子1（E1）130AATAAA回文顺序回文顺序外显子外显子3（E3）105146外显子外显子2（E2）311045 3 外显子外显子1（E1）130AATAAAAAAAAAAAAAAAAmGmG转录转录剪接剪接带帽带帽加尾加尾成熟的成熟的mRNAhnRNA加工加工DNAmRNA的加工过程第29页，讲稿共53张，创作于星期三55(二二)戴戴帽帽：首首先先，RNA5端端起起始始核核苷苷酸酸的的P与与鸟鸟苷三磷酸形成苷三磷

24、酸形成55键。键。在在真真核核生生物物中中、下下一一个个的的20位位甲甲基基化化，形形成帽成帽1。然然后后，在在鸟鸟苷苷酸酸7位位N上上甲甲基基化化，完完成成戴戴帽帽(帽帽O)第30页，讲稿共53张，创作于星期三第31页，讲稿共53张，创作于星期三tRNA的加工第32页，讲稿共53张，创作于星期三rRNA的加工的加工n n45SrRNA酶切酶切5.8SrRNA18SrRNA28SrRNA5SrRNA在核仁外区域在核仁外区域rRNA基因转录合成基因转录合成核仁内核仁内核仁外区域核仁外区域第33页，讲稿共53张，创作于星期三逆转录逆转录 第34页，讲稿共53张，创作于星期三第35页，讲稿共53张，

25、创作于星期三DNARNA中心法则中心法则 转录转录逆转录逆转录Protein翻译翻译第36页，讲稿共53张，创作于星期三（二）、遗传信息的翻译（二）、遗传信息的翻译n n携带某种遗传信息的携带某种遗传信息的mRNA转录出来后经加转录出来后经加工剪接工剪接,从细胞核从细胞核进入细胞质进入细胞质,再与核糖体大、再与核糖体大、小亚基以及甲硫氨酸小亚基以及甲硫氨酸tRNAtRNA结合结合 形成起始复合体形成起始复合体,蛋白质合成开始蛋白质合成开始第37页，讲稿共53张，创作于星期三1.遗传密码表遗传密码表TheGeneticCode第38页，讲稿共53张，创作于星期三氨基酸的活化：氨基酸的活化：氨酰基

26、氨酰基tRNA的形成的形成2.蛋白质合成的起始蛋白质合成的起始ProteinSynthesis氨基酸氨基酸氨酰基氨酰基tRNAATPADPtRNA-氨酰基活化酶氨酰基活化酶第39页，讲稿共53张，创作于星期三3、肽链合成的开始、肽链合成的开始第40页，讲稿共53张，创作于星期三n3.肽链合成的延伸肽链合成的延伸第41页，讲稿共53张，创作于星期三4.蛋白质合成的终止蛋白质合成的终止第42页，讲稿共53张，创作于星期三第43页，讲稿共53张，创作于星期三第44页，讲稿共53张，创作于星期三蛋白质翻译后修饰蛋白质翻译后修饰n n基因基因2.5万万蛋白质蛋白质20万万200万之间万之间在真核细胞内迄

27、今已发现在真核细胞内迄今已发现200种种以上的蛋白质以上的蛋白质修饰方式。修饰方式。第45页，讲稿共53张，创作于星期三第46页，讲稿共53张，创作于星期三蛋白质翻译后修饰方式：蛋白质翻译后修饰方式：n n蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化n n蛋白质的磷酸化：调解蛋白质活性的方式蛋白质的磷酸化：调解蛋白质活性的方式n n蛋白质的泛素化：共价修饰蛋白质，调节基因表蛋白质的泛素化：共价修饰蛋白质，调节基因表达、染色质结构、信号转导、基因组损伤修复达、染色质结构、信号转导、基因组损伤修复n n蛋白质的去乙酰化：调节系列蛋白的功能蛋白质的去乙酰化：调节系列蛋白的功能n n蛋白质的羟基化蛋白质的羟基化n n

28、蛋白质的氧化蛋白质的氧化n n第47页，讲稿共53张，创作于星期三GotoInternalLinkStructurePageReturntoReplicationForkHomePage第48页，讲稿共53张，创作于星期三35磷酸二酯键磷酸二酯键53第49页，讲稿共53张，创作于星期三第50页，讲稿共53张，创作于星期三第51页，讲稿共53张，创作于星期三5 3 5 3 复制起始点复制起始点复制叉复制叉5 3 5 3 5 3 5 3 复制起始点复制起始点复制叉复制叉先导链先导链后导链（延迟链）后导链（延迟链）RNA引物引物岗崎片段岗崎片段第52页，讲稿共53张，创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第53页，讲稿共53张，创作于星期三