生物化学蛋白质生物合成.ppt
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1、第十三章蛋白质的生物合成第十三章蛋白质的生物合成l第一节第一节 遗传密码遗传密码l第二节第二节 与蛋白质合成有关的细胞与蛋白质合成有关的细胞器和生物大分子器和生物大分子l第三节第三节 蛋白质生物合成的机理蛋白质生物合成的机理l第四节第四节 多肽链的折叠和加工多肽链的折叠和加工l第五节第五节 蛋白质的投递和降蛋白质的投递和降解解第十三章第十三章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质是绝大多数信息途径的终产物蛋白质是绝大多数信息途径的终产物蛋白质的合成机制是最复杂的生物合成机制蛋白质的合成机制是最复杂的生物合成机制尽管蛋白质的合成具有极其复杂,但还是有尽管蛋白质的合成具有极其复杂,但还是有相当高
2、的速率相当高的速率20世纪世纪50年代蛋白质生物合成年代蛋白质生物合成研究的几个重要进展研究的几个重要进展1.核糖体是蛋白质合成的场所(核糖体是蛋白质合成的场所(Paul Zamecnic)2.tRNA的发现(的发现(Mahlon Hoagland and Zamecnik)3.tRNA充当适配器的作用充当适配器的作用 第一节第一节 遗传密码遗传密码一、一、三联体密码三联体密码 (一)(一)遗传密码的一般特性遗传密码的一般特性11、三个碱基编码一个氨基酸(三联体密码子)三个碱基编码一个氨基酸(三联体密码子)三个碱基编码一个氨基酸(三联体密码子)三个碱基编码一个氨基酸(三联体密码子)22、密码是
3、非重叠的密码是非重叠的密码是非重叠的密码是非重叠的33、碱基序列被从一固定且没有标点的固定位置碱基序列被从一固定且没有标点的固定位置碱基序列被从一固定且没有标点的固定位置碱基序列被从一固定且没有标点的固定位置开始阅读开始阅读开始阅读开始阅读44、密码子是简并的密码子是简并的密码子是简并的密码子是简并的55、通用与例外(在一些线粒体中通用与例外(在一些线粒体中通用与例外(在一些线粒体中通用与例外(在一些线粒体中UGAUGA不是终不是终不是终不是终止密码子,而是色氨酸的止密码子,而是色氨酸的止密码子,而是色氨酸的止密码子,而是色氨酸的密码子密码子(二)、(二)、遗传密码词典遗传密码词典 一个蛋白质
4、的氨基酸序列是由连续的三联一个蛋白质的氨基酸序列是由连续的三联体密码子的线性顺序决定的,这个序列的第体密码子的线性顺序决定的,这个序列的第一个密码子建立了一种阅读框(一个密码子建立了一种阅读框(reading frame)平均说来,每个阅读框中的每平均说来,每个阅读框中的每20个密码个密码子就应该有一个终止密码子。如果一个子就应该有一个终止密码子。如果一个阅读框有阅读框有50个以上的连续密码子无一个个以上的连续密码子无一个终止密码子,这段顺序为开放阅读框终止密码子,这段顺序为开放阅读框(open reading frame)(三)、(三)、三联体密码与阅读框三联体密码与阅读框Establish
5、ed the chemicalstructure oftRNAEstablished the in vitro system for revealing the genetic codesDevised methods to synthesize RNAs with definedsequencesCopolymer of repeating dinucleotides alwayslead to synthesis of polypeptides of repeatingdipeptides:ABABABABABABAB-aa1-aa2-aa1-aa2-(四)、通过(四)、通过生物化学方法生
6、物化学方法破解遗传密码破解遗传密码破解遗传密破解遗传密码的滤膜结码的滤膜结合试验合试验1、均聚多核苷、均聚多核苷酸链指导蛋白酸链指导蛋白质的合成质的合成2、核糖体结合、核糖体结合技术技术The filter-binding assayfor detecting the bindingof a trinucleotide to a specific aminoacyl-tRNAmolecule:about 50 codons were assigned bythis simple and elegantmethod.(五)、第二遗传密码:氨酰(五)、第二遗传密码:氨酰tRNA合成对合成对底物的正
7、确识别底物的正确识别氨基酸一旦与氨基酸一旦与tRNA形成氨酰形成氨酰-tRNA后,后,进一步的去向就由进一步的去向就由tRNA来决定。来决定。Chapeville and Lipmann 实验实验返回第二节第二节 与蛋白质合成有关的细胞与蛋白质合成有关的细胞器和生物大分子器和生物大分子l一、核糖体和多核糖体一、核糖体和多核糖体l(一)、核糖体(一)、核糖体l 1、核糖体的结构与装配、核糖体的结构与装配l (1)、原核生物核糖体组件)、原核生物核糖体组件原核生物大肠杆菌核糖体的组成原核生物大肠杆菌核糖体的组成30S 核糖体亚基中16SRNA结构图E.coli 的7个rRNA操纵子(2)、真核生物
8、核糖体组件、真核生物核糖体组件(3)、原核及真核核糖体的组成)、原核及真核核糖体的组成与构件图示与构件图示(4)、核糖体)、核糖体的自装配的自装配(5)、)、tRNA与核糖体可能的结合位置图与核糖体可能的结合位置图 (二)、多核糖体(二)、多核糖体 二、二、mRNA是蛋白质合成的模板是蛋白质合成的模板 1、可被可被E.coli 核糖体识别的不同核糖体识别的不同S-D序列序列 三三、tRNA1、tRNA结构结构 2、tRNA三维结构带状图三维结构带状图 (数字代表核苷酸序列)数字代表核苷酸序列)数字代表核苷酸序列)数字代表核苷酸序列)四、氨酰四、氨酰-tRNA合成酶合成酶Class Arg Cy
9、s Gln Glu Ile Leu Met Trp Tyr ValClass Ala Asn Asp Gly His Lys Phe Pro Ser Thr1、氨酰-tRNA合成酶的两种类型 2、氨酰、氨酰-tRNA合成酶反应合成酶反应3、结合有、结合有tRNA底物的类型底物的类型对类型对类型氨氨酰酰-tRNA镜像相互作用图镜像相互作用图(a)E.a)E.coli glucoli glu-tRNAtRNA合成酶(合成酶(合成酶(合成酶(类酶)类酶)类酶)类酶)(b)b)Thermus thermophilus glyThermus thermophilus gly-tRNAtRNA合成酶(合成
10、酶(合成酶(合成酶(类酶)类酶)类酶)类酶)4、氨酰、氨酰-tRNA合成酶对合成酶对 tRNA的选择性识别的选择性识别E.Coli Glu-tRNA合成酶合成酶tRNA识别位点识别位点一些氨酰一些氨酰-tRNA合成酶所识别的确定因素在存在于合成酶所识别的确定因素在存在于反密码子中反密码子中酵母酵母tRNAphe 的确定因素为五个不同的碱基的确定因素为五个不同的碱基共有的共有的12个核苷酸确定个核苷酸确定t RNAser 家族家族单一单一G:U碱基对决定碱基对决定tRNAAla s四种四种tRNA主要确定因素(每个碱基由一圆环主要确定因素(每个碱基由一圆环代表代表)(a)a)带有带有带有带有tR
11、NAtRNAGln Gln 和和和和ATPATP的的的的E.E.coli glucoli glu-tRNAtRNAGln Gln 复复复复合酶复合物的溶剂可及图合酶复合物的溶剂可及图合酶复合物的溶剂可及图合酶复合物的溶剂可及图(b)b)tRNAtRNAGln Gln 结构图结构图结构图结构图被氨酰被氨酰-tRNAAla氨酰化的氨酰化的tRNAAla微螺旋模型微螺旋模型tRNA分子中相应于分子中相应于3:70位置不同的碱基配对结位置不同的碱基配对结构构五、密码五、密码-反密码子配对反密码子配对1、密码、密码-反密码子配对示意图反密码子配对示意图2、密码密码-反密码子配对、第三碱反密码子配对、第三
12、碱基摆动性基摆动性ICIUGUIA六、起始因子六、起始因子1、原核生物蛋白质合成中的起始因子、原核生物蛋白质合成中的起始因子2、真核生物蛋白质合成中的起始因子、真核生物蛋白质合成中的起始因子leIF1 功能与原核生物功能与原核生物IF1相似。相似。leIF2 引导结合引导结合Met-tRNA与核糖体小亚基与核糖体小亚基结合结合l 2 与与GTP结合结合l 2 功能尚不清楚功能尚不清楚l 2 结合结合Met-tRNAleIF3 参与参与43S核糖体复合物的形成核糖体复合物的形成,与原核与原核生物的生物的IF3功能不同功能不同,它是第一个和小亚基结合它是第一个和小亚基结合因子。因子。leIF4l
13、4A 促使促使eIF4E从从mRNA帽子结构上释放出来帽子结构上释放出来 l 4B 促进促进eIF4B与与mRNA结合结合 l 4C 参与参与43S核糖体复合物的形成核糖体复合物的形成l 4E 与与P220一起和一起和eIF4A,mRNA结合形成复结合形成复合物合物l 4F 是是eIF4A-eIF4E-p220-mRNA复合物,复合物,特称为帽子结构结合蛋白复合物(特称为帽子结构结合蛋白复合物(CBPC),),具具ATP酶活力酶活力lP220 促使促使eIF4A在帽子结构附近寻找在帽子结构附近寻找结合位结合位,引导引导 eIF4F-mRNA复合物的生成。复合物的生成。leIF5 促使促使eIF
14、4E、eIF2、eIF3离开离开48S起起始复合物始复合物,引导引导60S大亚基与大亚基与40S小亚基结小亚基结合合,生成生成80S起始复合物。起始复合物。leIF6 加速失活的加速失活的80S解离。解离。七、蛋白质生物合成的延伸因子七、蛋白质生物合成的延伸因子l1、原核生物蛋白质生物合成的延伸因子、原核生物蛋白质生物合成的延伸因子l EFTu 形成形成AAtRNA-GTP-EFTU复合物,引导复合物,引导AAtRNA结合在核糖体结合在核糖体的的A位。位。l EFTs 协助协助EFTU形成形成AAtRNA-GTP-EFTu复合物。复合物。l EFG 移位因子,帮助移位过程的进移位因子,帮助移位
15、过程的进行。行。2、真核生物蛋白质生物合成的、真核生物蛋白质生物合成的延伸因子延伸因子lEF1 促进促进AA-酰酰tRNA与核糖体结合与核糖体结合lEF1 促使促使EF1 再再循环循环lEF2 作用与原核生物的作用与原核生物的EF-G相似相似八、蛋白质生物合成的终止和八、蛋白质生物合成的终止和释放因子释放因子l1、原核生物蛋白质生物合成的终止和释、原核生物蛋白质生物合成的终止和释放因子放因子lRF1 识别识别UAA、UAG终止密码子终止密码子lRF2 识别识别UAA、UGA终止密码子终止密码子lRF3 加强加强RF1 和和RF2 的作用的作用l2、真核生物蛋白质生物合成的终止和释、真核生物蛋白
16、质生物合成的终止和释放因子放因子lRF 具有三种原核因子的功能具有三种原核因子的功能返回第三节、蛋白质生物合成的机理第三节、蛋白质生物合成的机理 多肽链合成的起始多肽链合成的起始 多肽链的延伸多肽链的延伸 多肽链终止和释放多肽链终止和释放一、原一、原核核生物蛋白质合成的分子机制生物蛋白质合成的分子机制1、起始事件、起始事件(1)、)、70S核糖体的解聚核糖体的解聚(2)、)、30S核糖体核糖体IF1.3复合物的形成复合物的形成(3)、)、30S核糖体起始复合物的形成核糖体起始复合物的形成(4)、)、70S核糖体起始复合物的形成核糖体起始复合物的形成(一)原核生物中多肽链的起始(一)原核生物中多
17、肽链的起始2、多肽链起始事件的顺序过程、多肽链起始事件的顺序过程起始起始RNA甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸-tRNAtRNA转移酶以转移酶以转移酶以转移酶以N N1010-甲酰基四氢叶甲酰基四氢叶甲酰基四氢叶甲酰基四氢叶酸为甲基供体催化甲酰甲硫氨酸酸为甲基供体催化甲酰甲硫氨酸酸为甲基供体催化甲酰甲硫氨酸酸为甲基供体催化甲酰甲硫氨酸-tRNAtRNA的甲酰化的甲酰化的甲酰化的甲酰化mRNA识别与对准识别与对准可被可被E.coli 核糖体识别的不同核糖体识别的不同S-D序列序列3、多肽链的延伸、多肽链的延伸(1)、氨基酸的进位)、氨基酸的进位(2)、转肽)、转肽(3)、移位)、
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- 生物化学 蛋白质 生物 合成
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