蛋白质生物合成(翻译).ppt
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1、蛋白质生物合成(翻译)蛋白质的生物合成过程就是将蛋白质的生物合成过程就是将mRNA分子中由分子中由碱基序列碱基序列组成的遗传组成的遗传信息,通过信息,通过遗传密码遗传密码破译的方式转变破译的方式转变成为蛋白质中的成为蛋白质中的氨基酸排列顺序氨基酸排列顺序,因,因而称为翻译(而称为翻译(translation)。2020/12/2422020/12/243 第一节第一节蛋白质合成体系蛋白质合成体系Protein Biosynthesis System2020/12/244l 20种氨基酸作为原料种氨基酸作为原料l 酶及蛋白因子,如酶及蛋白因子,如IF、eIF等等l ATP、GTP、无机离子、无机
2、离子参与蛋白质生物合成的物质包括:参与蛋白质生物合成的物质包括:l 三种三种RNA mRNA rRNA tRNA2020/12/245 1961年,年,Nirenberg 证明了证明了mRNA的模板作用。的模板作用。一、翻译模板一、翻译模板mRNA及遗传密码及遗传密码2020/12/246 mRNA mRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者遗遗传传学学将将编编码码一一个个多多肽肽的的遗遗传传单单位位称称为为顺顺反反子子(cistroncistron)。)。原原核核细细胞胞中中数数个个结结构构基基因因常常串串联联为为一一个个转转录录单单位位,转转录录生生成成的的mRNAmRNA可可编编码码几
3、几种种功功能能相相关关的的蛋白质,为蛋白质,为多顺反子多顺反子(polycistronpolycistron)。)。真真核核生生物物一一个个mRNAmRNA只只编编码码一一种种蛋蛋白白质质,为为单单顺反子顺反子(single single cistroncistron)。)。2020/12/247mRNA结构简图结构简图2020/12/248l mRNA上存在遗传密码上存在遗传密码mRNA分分 子子 上上 从从 5 至至 3 方方 向向,由由AUG开开始始,每每3个个核核苷苷酸酸为为一一组组,决决定定肽肽链链上上某某一一个个氨氨基基酸酸或或蛋蛋白白质质合合成成的的起起始始、终终止止 信信 号号
4、,称称 为为 三三 联联 体体 密密 码码(triplet codon)。)。2020/12/249ORF从从mRNA 5 端端起起始始密密码码子子AUG到到3 端端终终止止密密码码子子之之间间的的核核苷苷酸酸序序列列,各各个个三三联联体体密密码码连连续续排排列列编编码码一一条条多多肽肽链链,称称为为开开放放阅读框架阅读框架(open reading frame,ORF)。2020/12/2410遗遗传传密密码码表表密密码码子子的的第第一一个个字字母母密码子的第二个字母密码子的第二个字母2020/12/24111.连续性(连续性(commaless)l遗传密码的特点遗传密码的特点编码蛋白质氨基
5、酸序列的各个三编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读,密码间既无间隔联体密码连续阅读,密码间既无间隔也无重叠。也无重叠。2020/12/2412基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱阅读框架内的碱基发生插入或缺失,可能导致框移突变基发生插入或缺失,可能导致框移突变(frameshift mutation)。2020/12/24132.简并性(简并性(degeneracy)遗传密码中,除色氨酸和甲硫氨酸遗传密码中,除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外,其余氨基酸有仅有一个密码子外,其余氨基酸有24个或多至个或多至6个密码子为之编码。个密码子为之编码。2020/12/2414密码子简并
6、性的生物学意义:减少有密码子简并性的生物学意义:减少有害突变。害突变。遗传密码的特异性主要取决于前两位遗传密码的特异性主要取决于前两位碱基。碱基。GCU ACUGCC ACCGCA ACAGCG ACG AlaThr2020/12/24153.通用性(通用性(universal)蛋白质生物合成的整套密码,从原核生蛋白质生物合成的整套密码,从原核生物到人类都通用。物到人类都通用。有少数例外,如动物细胞的线粒体、植有少数例外,如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。物细胞的叶绿体。密码的通用性进一步证明各种生物进化密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。自同一祖先。2020/12/24164.
7、摆动性(摆动性(wobble)tRNA上反密码子的上反密码子的第第1位位碱基与碱基与mRNA密码子的密码子的第第3位位碱基配对时,可以碱基配对时,可以在一定范围内变动,即并不严格遵循碱基在一定范围内变动,即并不严格遵循碱基配对规律,这一现象称为配对规律,这一现象称为摆动性摆动性。2020/12/2417摆动配对摆动配对U2020/12/2418 2020/12/2419二、核蛋白体是多肽链合成的装置二、核蛋白体是多肽链合成的装置 2020/12/2420核蛋白体的组成核蛋白体的组成核蛋核蛋白体白体原核生物原核生物真核生物真核生物蛋白质蛋白质 S S值值 rRNArRNA 蛋白质蛋白质S S值值
8、rRNArRNA小亚基小亚基2121种种30S30S16S16S3333种种40S40S18S18S大亚基大亚基3434种种50S50S23S23S5S5S4949种种60S60S28S28S5.8S5.8S5S5S核蛋白核蛋白体体70S70S80S80S2020/12/24212020/12/2422原核生物核蛋白体结构模式原核生物核蛋白体结构模式2020/12/2423 30S小亚基:有小亚基:有mRNA结合位点结合位点50S大亚基:大亚基:E位:排出位(位:排出位(Exit site)转肽酶活性转肽酶活性大小亚基共同组成:大小亚基共同组成:A位:氨基酰位位:氨基酰位(aminoacyl
9、site)P位:肽酰位位:肽酰位(peptidyl site)2020/12/2424三、三、tRNA与氨基酸的活化与氨基酸的活化反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂tRNAtRNA在翻译过程在翻译过程中起中起接合体接合体(adaptoradaptor)作用,又是作用,又是氨基酸的运氨基酸的运载体。载体。2020/12/2425氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(一)氨基酰(一)氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l 氨基酸的活化氨基酸的活化2020/12/2426第一步反应第一步反应氨基
10、酸氨基酸ATPE 氨基酰氨基酰-AMP-EAMP PPi 2020/12/2427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 E2020/12/2428真核生物:真核生物:Met-tRNAiMet原核生物:原核生物:fMet-tRNAifMet(二)起始肽链合成的氨基酰(二)起始肽链合成的氨基酰-tRNA2020/12/2429 fMet-tRNAifMet的生成的生成:2020/12/2430 第二节第二节蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程The Process of Protein Biosynthesis2020/12/2431蛋白质合成中蛋
11、白质合成中mRNA模板的方向:模板的方向:5 3;蛋白质的合成方向:蛋白质的合成方向:N端端 C端。端。蛋白质合成过程:蛋白质合成过程:起始起始延长延长终止终止2020/12/2432一、肽链合成起始一、肽链合成起始指指mRNA和和起起始始氨氨基基酰酰-tRNA分分别别与与核核蛋蛋白白体体结结合合而而形形成成翻翻译译起起始始复复合合物物(translational initiation complex)。参与起始过程的蛋白质因子称起始参与起始过程的蛋白质因子称起始因子(因子(initiation factor,IF)。)。2020/12/2433参与起始过程的蛋白质因子称起始因参与起始过程的蛋
12、白质因子称起始因子(子(initiation factor,IF)。原核生物起)。原核生物起始因子有三种:始因子有三种:IF-1:占据:占据A位防止结合其他位防止结合其他tRNA。IF-2:促进起始:促进起始tRNA与小亚基结合。与小亚基结合。IF-3:促进大小亚基分离,提高:促进大小亚基分离,提高P位对位对结合起始结合起始tRNA敏感性。敏感性。2020/12/2434(一)原核生物翻译起始复合物形成(一)原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离;核蛋白体大小亚基分离;mRNA在小亚基定位结合;在小亚基定位结合;起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合;的结合;核蛋白体大亚基结合。核蛋白体
13、大亚基结合。2020/12/2435IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离2020/12/2436A U G53IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合2020/12/2437S-D序列:序列:在原核生物在原核生物mRNA起始密码起始密码AUG上上游,存在游,存在49个富含嘌呤碱的一致性序列,个富含嘌呤碱的一致性序列,如如-AGGAGG-,称为,称为S-D序列。又称为核序列。又称为核蛋白体结合位点(蛋白体结合位点(ribosomal binding site,RBS)2020/12/2438S-D序列序列 2020/12/2439IF-3IF-1IF-
14、2GTPA U G533.起始氨基酰起始氨基酰tRNA与小亚基结合与小亚基结合2020/12/2440IF-3IF-1IF-2GTPGDPPiA U G534.核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合2020/12/2441IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始过程消耗起始过程消耗1个个GTP。2020/12/2442(二)真核生物翻译起始复合物形成(二)真核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离;核蛋白体大小亚基分离;起始氨基酰起始氨基酰-tRNA-tRNA结合;结合;mRNAmRNA在核蛋白体小亚基就位;在核蛋白体小亚基就位;核蛋白体大亚基结合。核蛋白体
15、大亚基结合。2020/12/2443真核生物翻译起始因子真核生物翻译起始因子 起始因子起始因子生物功能生物功能eIF-2促进起始促进起始tRNA与小亚基结合与小亚基结合eIF-2B,eIF-3 促进大小亚基分离促进大小亚基分离eIF-4AeIF-4F复合物成分,有解螺旋酶活性,促进复合物成分,有解螺旋酶活性,促进mRNA结合小亚基结合小亚基eIF-4B促进促进mRNA扫描定位起始扫描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F复合物成分,结合复合物成分,结合mRNA 5帽子帽子eIF-4GeIF-4F复合物成分,结合复合物成分,结合eIF-4E和和PABeIF-5促进各种起始因子从小亚基解离,进而结
16、合促进各种起始因子从小亚基解离,进而结合大亚基大亚基eIF-6促进核蛋白体分离成大小亚基促进核蛋白体分离成大小亚基2020/12/24442020/12/2445MetMet40S40SMeMet tMetMet40S40S60S60SmRNAeIF-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,PAB真核生物翻译起始真核生物翻译起始复合物形成过程复合物形成过程Met-tRNAiMet-elF-2-GTPMetMet60S60S2020/
17、12/2446 真核生物翻译起始的特点真核生物翻译起始的特点核蛋白体是核蛋白体是80S;起始因子种类多;起始因子种类多;起始起始tRNA的的Met不需甲酰化;不需甲酰化;mRNA的的5帽子和帽子和3poly A尾结构与尾结构与mRNA在核蛋白体就位有关;在核蛋白体就位有关;起始起始tRNA先与核蛋白体小亚基结合,然先与核蛋白体小亚基结合,然后再结合后再结合mRNA2020/12/2447二、肽链的延长二、肽链的延长指指按按照照mRNA密密码码序序列列的的指指导导,依依次次添添加加氨氨基基酸酸从从N端端向向C端端延延伸伸肽肽链链,直直到到合成终止的过程。合成终止的过程。2020/12/2448肽
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- 关 键 词:
- 蛋白质 生物 合成 翻译
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