蛋白质生物合成 PPT课件.ppt
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1、关于蛋白质的生物合关于蛋白质的生物合成成 第一张,PPT共八十八页,创作于2022年6月第一节第一节 参与蛋白质合成的主要物质参与蛋白质合成的主要物质一、一、mRNAmRNA二、二、tRNAtRNA三、核糖体三、核糖体四、其他四、其他 氨基酸氨基酸 氨酰氨酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶 各种因子各种因子 ATP/GTPATP/GTP第二张,PPT共八十八页,创作于2022年6月一、mRNA(一)(一)mRNAmRNA上的上的开放阅读框开放阅读框开放阅读框(开放阅读框(open reading frame,ORF)open reading frame,ORF):mRNA5mRNA5端端起始密
2、码子起始密码子开始到开始到33端端终止密码子终止密码子之间之间连续的连续的、无重叠无重叠的一连串的一连串密码子密码子组成的蛋白质编码区。组成的蛋白质编码区。AUGAUGGCGGCGAACAACGCUGCU UAGUAG 第三张,PPT共八十八页,创作于2022年6月(二)密码子(二)密码子1.1.数量数量 6464个个2.2.特殊密码子特殊密码子(1)(1)起始密码子起始密码子:ORF:ORF起始部位的起始部位的AUGAUG (编码编码MetMet)UUGUUG或或GUG(GUG(少数原核生物)少数原核生物)(2)(2)终止密码子:终止密码子:UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA (不编码
3、不编码AAAA)第四张,PPT共八十八页,创作于2022年6月3.3.密码子的特点密码子的特点(1 1)简并性)简并性 一种一种AAAA有几个密码子有几个密码子TrpTrp(UGG)UGG)和和Met(AUG)Met(AUG):只有一个密码子只有一个密码子同义密码子:编码同一种氨基酸的不同密码子同义密码子:编码同一种氨基酸的不同密码子 简并性的意义:简并性的意义:?第五张,PPT共八十八页,创作于2022年6月GCU ACUGCC ACCGCA ACAGCG ACG AlaThr意义:可以降低碱基突变造成的有害效应意义:可以降低碱基突变造成的有害效应第六张,PPT共八十八页,创作于2022年6
4、月第七张,PPT共八十八页,创作于2022年6月(2 2)通用性)通用性 从细菌到人,遗传密码子几乎是通用的从细菌到人,遗传密码子几乎是通用的植物细胞的叶绿体、哺乳动物线粒体中密码子的特殊性:植物细胞的叶绿体、哺乳动物线粒体中密码子的特殊性:UGA:不:不是终止密码子,而是是终止密码子,而是Trp的密码子的密码子 UAA,UAG,AGA,AGG:终止密码子终止密码子 AUA:Met(not for Ile)第八张,PPT共八十八页,创作于2022年6月(3 3)密码子有方向性)密码子有方向性 5 35 3(4 4)mRNAmRNA中密码子间无间隔,不重叠中密码子间无间隔,不重叠5 5 AUGA
5、UGGCGGCGAACAACGCUGCU UAGUAG 3 3第九张,PPT共八十八页,创作于2022年6月二、tRNA功能:功能:1)氨基酸的)氨基酸的“搬运工具搬运工具”2)识别)识别mRNA的密码子的密码子反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂第十张,PPT共八十八页,创作于2022年6月(一)种类(一)种类2020种种AAAA都有其都有其特定特定的的一种至几种一种至几种tRNAtRNA(二)摇摆性(二)摇摆性 (wobblewobble)反密码子(反密码子(anti-codonanti-codon)的第)的第1 1位与密码子(位与密码子(codoncodon)第第3 3位位配对时,不严格遵循
6、碱基配对原则配对时,不严格遵循碱基配对原则 I ICC,I IA,A,I I-U-U,U UGG第十一张,PPT共八十八页,创作于2022年6月第十二张,PPT共八十八页,创作于2022年6月第十三张,PPT共八十八页,创作于2022年6月第十四张,PPT共八十八页,创作于2022年6月(三)起始(三)起始tRNA与普通与普通tRNA1.1.起始起始tRNAtRNA真核真核:tRNAtRNAi imetmet原核原核:tRNAtRNAi ifmetfmet2.2.普通普通tRNAtRNA:除起始:除起始tRNAtRNAtRNAtRNAe emetmet:肽链:肽链延伸延伸中携带中携带MetMe
7、tAUGGCGAUGGCUAUGUAG 第十五张,PPT共八十八页,创作于2022年6月三、核糖体三、核糖体(一)核糖体(核蛋白体)的组成(一)核糖体(核蛋白体)的组成1.1.原核生物核糖体(原核生物核糖体(70S 70S):):(1 1)组成)组成 30S30S小亚单位:小亚单位:16S rRNA16S rRNA和和2121种种蛋白质蛋白质 50S50S大亚单位:大亚单位:5S rRNA5S rRNA、23S rRNA23S rRNA、3232种种蛋白质蛋白质 第十六张,PPT共八十八页,创作于2022年6月第十七张,PPT共八十八页,创作于2022年6月2 2、真核生物的核糖体(、真核生物
8、的核糖体(80S80S)40S40S小亚单位:小亚单位:18SrRNA18SrRNA3333蛋白质蛋白质60S60S大亚单位大亚单位:28SrRNA28SrRNA、5SrRNA5SrRNA、5.8SrRNA5.8SrRNA+4949蛋白质蛋白质第十八张,PPT共八十八页,创作于2022年6月第十九张,PPT共八十八页,创作于2022年6月(二)核糖体的重要位点(二)核糖体的重要位点1 1、氨基、氨基酰酰-tRNA-tRNA位点(位点(A site A site)2 2、肽、肽酰酰-tRNA-tRNA位点(位点(P siteP site)3 3、tRNAtRNA退出位点(退出位点(E siteE
9、 site)肽键形成部位肽键形成部位第二十张,PPT共八十八页,创作于2022年6月第二节蛋白质的合成第二节蛋白质的合成一、氨酰一、氨酰-tRNA-tRNA的合成(氨基酸的活化)的合成(氨基酸的活化)二、肽链合成的起始二、肽链合成的起始三、肽链的延伸三、肽链的延伸四、终止四、终止五、肽链的折叠和翻译后加工五、肽链的折叠和翻译后加工第二十一张,PPT共八十八页,创作于2022年6月(一)氨基酸的活化一)氨基酸的活化1.1.总反应为:总反应为:氨基酸氨基酸tRNA tRNA ATPATP 氨基酰氨基酰-tRNA-tRNAAMPAMPPPiPPi 氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶(镁离子
10、镁离子)氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA键:高能键键:高能键一、氨酰一、氨酰-tRNA的合成的合成第二十二张,PPT共八十八页,创作于2022年6月 第二十三张,PPT共八十八页,创作于2022年6月第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸ATPE 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi 第二十四张,PPT共八十八页,创作于2022年6月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第二十五张,PPT共八十八页,创作于2022年6月氨酰氨酰-tRNA第二十六张,PPT共八十八页,创作于2022年6月2.MettRNAifMet的的甲酰化甲酰化(原核生物原核生物)N
11、10-甲酰甲酰FH4 FH4MettRNAifMet fMettRNAifMet 甲酰基转移酶甲酰基转移酶(特异特异)第二十七张,PPT共八十八页,创作于2022年6月(二)氨基酰(二)氨基酰-tRNA-tRNA合成酶的特点合成酶的特点1.每一种每一种AA都都只有只有一种特定一种特定的的氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶2.具有具有校读功能校读功能 (1)识别)识别AA及其及其tRNA (2)将)将tRNA与正确的与正确的AA连接连接 (3)可将错误的)可将错误的氨基酰氨基酰-tRNA 水解水解 保证蛋白质合成的精确性保证蛋白质合成的精确性 第二十八张,PPT共八十八页,创作于2022年6月第
12、二十九张,PPT共八十八页,创作于2022年6月蛋白质合成中蛋白质合成中mRNAmRNA模板的方向:模板的方向:5 35 3蛋白质的合成方向:蛋白质的合成方向:N N端端 C C端端二、肽链合成的起始二、肽链合成的起始 第三十张,PPT共八十八页,创作于2022年6月1.1.参与的物质参与的物质2.2.(1 1)30S30S和和50S50S亚单位亚单位3.3.mRNA mRNA 4.4.f fMetMettRNAtRNAi ifMetfMet5.5.(2 2)GTPGTP6.6.(3 3)MgMg2+2+(4 4)起始因子)起始因子(一)(一)原核生物翻译的原核生物翻译的起始起始 第三十一张,
13、PPT共八十八页,创作于2022年6月三种起始因子的作用:三种起始因子的作用:IF1:IF1:防止氨基酰防止氨基酰-tRNA-tRNA进入进入A siteA siteIF2IF2:引导:引导f fMetMettRNAtRNAi ifMetfMet进入进入 P siteP siteIF3IF3:防止:防止30S30S结合结合50S50S亚单位亚单位第三十二张,PPT共八十八页,创作于2022年6月2.2.起始过程起始过程Step 1Step 1Step 2Step 2Step 3Step 3第三十三张,PPT共八十八页,创作于2022年6月Step 1:30S亚单位亚单位在在mRNA上定位上定位
14、第三十四张,PPT共八十八页,创作于2022年6月过程:过程:30S亚单位依次结合亚单位依次结合IF3(E site),和和IF1(A site););30S亚单位亚单位16SrRNA-3端端与与mRNA的的SD序列序列互补,结合到互补,结合到mRNA,并使并使起始密码子起始密码子准确定位在准确定位在P 位点。位点。SD序列序列(Shine-Dalgarno):mRNA分子分子中紧靠中紧靠起始密码起始密码子上游子上游的一段富含嘌呤碱基的的一段富含嘌呤碱基的813核苷酸的序列。核苷酸的序列。又称为又称为核蛋白核蛋白体结合位点体结合位点(ribosomal binding site,RBS)第三十
15、五张,PPT共八十八页,创作于2022年6月Step2:定位:定位fMettRNAifMetfMettRNAifMet-IF2GTP 进入进入 P site,并与,并与起始起始AUG配对。配对。第三十六张,PPT共八十八页,创作于2022年6月Step3 Step3:结合:结合50S50S大亚单位,形成大亚单位,形成70S70S复合物复合物 起始密码子和反密码子的起始密码子和反密码子的配配对对,使,使 30s30s构象改变构象改变,释放释放IF3IF3,结合,结合50S50S大亚单位,释大亚单位,释放放IF2IF2和和IF1IF1,形成,形成70S70S起始复起始复合物。合物。消耗消耗1 1个
16、个GTPGTP第三十七张,PPT共八十八页,创作于2022年6月(二)(二)真核生物真核生物翻译翻译起始起始起始即将起始即将40S40S亚单位和亚单位和MetMettRNAtRNAi iMetMet 、mRNA mRNA、60S60S亚单亚单位组装成位组装成80S80S起始复合物的过程。起始复合物的过程。第三十八张,PPT共八十八页,创作于2022年6月第三十九张,PPT共八十八页,创作于2022年6月1.1.43S 43S 复合物的形成复合物的形成 40S40S结合多种起始因子(结合多种起始因子(eIF1AeIF1A、eIF3eIF3 、eIF5B-GTPeIF5B-GTP),并俘获),并俘
17、获eIF2eIF2GTP-MetGTP-MettRNAtRNAi iMetMet(P siteP site),形成),形成43S 43S 复合物复合物。第四十张,PPT共八十八页,创作于2022年6月2.2.小亚单位在小亚单位在mRNAmRNA上的定位上的定位 mRNA的的5Cap与与复合体复合体eIF4F结合,并俘获结合,并俘获eIF4B,RNA解旋解旋,形成形成eIF4F/4BmRNA复合体复合体。eIF4F/4BmRNA 俘获俘获43S复合物复合物,43S复合物复合物沿沿mRNA 5 3方向扫描方向扫描起始起始AUG,在在mRNA上准确定位。上准确定位。第四十一张,PPT共八十八页,创作
18、于2022年6月3 3、80S80S复合物的形成复合物的形成 MetMettRNAtRNAi iMetMet的的反密码子反密码子与与mRNAmRNA的起始密码子的起始密码子配对,使配对,使eIF2eIF2、eIF3eIF3 释放,释放,60S60S与与40S40S结合,结合,eIF5BeIF5B水解水解GTPGTP,释放其他起始因子,形成,释放其他起始因子,形成80S80S复合物。复合物。消耗消耗GTP第四十二张,PPT共八十八页,创作于2022年6月真核真核与原核生物肽链合成起始的主要区别与原核生物肽链合成起始的主要区别1)更多的起始因子参与)更多的起始因子参与2)MettRNAiMet先定
19、位到核糖体先定位到核糖体3)mRNA结合多种起始因子后才与核糖体结合结合多种起始因子后才与核糖体结合4)小核糖体通过)小核糖体通过MettRNAiMet的的反密码子与反密码子与mRNA起始密起始密码子码子之间互补配对而准确定位之间互补配对而准确定位.第四十三张,PPT共八十八页,创作于2022年6月二、延伸二、延伸1.需要需要70S(80S)起始复合物、氨基酰起始复合物、氨基酰-tRNA、延伸因子延伸因子、GTP延伸因子:延伸因子:原核:原核:EF(Tu,Ts,G)真核:真核:EF-1 和和 EF-22.三步循环三步循环进位进位成肽成肽转位转位第四十四张,PPT共八十八页,创作于2022年6月
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