分子生物学--蛋白质合成1.ppt

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1、第十一章 蛋白质合成第第十一章十一章 蛋白质合成蛋白质合成第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系一、一、mRNA 携带有指导合成蛋白质的遗传信息携带有指导合成蛋白质的遗传信息 1.结构结构：引导序列（引导序列（5端）端）拖尾序列（拖尾序列（3端）端）编码序列（中间）编码序列（中间），可直接指导肽链合成。，可直接指导肽链合成。53引导序列引导序列编码序列编码序列拖尾序列拖尾序列原核细胞mRNA53帽子尾巴真核细胞mRNA真核真核细胞细胞mRNA 特点：特点：5端有帽子结构端有帽子结构，3端有尾巴端有尾巴。第十一章 蛋白质合成53引导序列引导序列编码序列编码序列拖尾序列拖尾序列肽肽1肽肽2肽肽

2、3肽肽4原核细胞原核细胞mRNAAUGAC GC UGGUGC AGUAA53帽子尾巴一条肽真核细胞真核细胞mRNA真核细胞真核细胞mRNA的编码序列只指导一条肽链的合成，称为的编码序列只指导一条肽链的合成，称为单顺反子单顺反子mRNAmRNA原核细胞原核细胞mRNA的编码序列可指导几条肽链的合成，称为的编码序列可指导几条肽链的合成，称为多顺反子多顺反子mRNAmRNA第十一章 蛋白质合成2.2.遗传密码遗传密码(genetic code)(genetic code)mRNA mRNA编码区核苷酸的排列顺序编码区核苷酸的排列顺序与肽链中氨基酸的排列顺序的对应方式。与肽链中氨基酸的排列顺序的对应

3、方式。mRNA 5-碱基碱基中中 间间 碱碱 基基mRNA 3-碱基碱基UCAGU苯丙苯丙苯丙苯丙亮亮亮亮丝丝丝丝丝丝丝丝酪酪酪酪终止终止终止终止半胱半胱半胱半胱终止终止色色UCAGC亮亮亮亮亮亮亮亮脯脯脯脯脯脯脯脯组组组组谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺精精精精精精精精UCAGA异亮异亮异亮异亮异亮异亮甲硫（起始）甲硫（起始）苏苏苏苏苏苏苏苏天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺赖赖赖赖丝丝丝丝精精精精UCAGG缬缬缬缬缬缬缬缬丙丙丙丙丙丙丙丙天冬天冬天冬天冬谷谷谷谷甘甘甘甘甘甘甘甘UCAG遗传密码表遗传密码表第十一章 蛋白质合成密密 码码 表表 的的 组组 成成有义密码子：编码氨基酸的密码子，有

4、义密码子：编码氨基酸的密码子，6161 个个无义密码子：不编码氨基酸的密码子，即终止密码子。无义密码子：不编码氨基酸的密码子，即终止密码子。UAA UAG UGAUAA UAG UGA起始密码子：作为翻译起始信号的密码子。起始密码子：作为翻译起始信号的密码子。AUGAUG（GUGGUG）第第2121个基本氨基酸的密码（个基本氨基酸的密码（E.coliE.coli）：）：硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸密码子为密码子为UGAUGA，有特殊的有特殊的 tRNAtRNASerSer与其识别，与其识别，SerSer一结一结合入肽链，则立即修饰为硒代半胱氨酸合入肽链，则立即修饰为硒代半胱氨酸第十一章 蛋白质合成

5、mRNA 5-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C3 肽肽 N 蛋蛋精精丝丝组组亮亮精精苏苏甘甘 CmRNA 5 -A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C3 肽肽 N 蛋蛋精精丝丝苏苏酪酪谷谷谷酰谷酰缬缬C（1 1）无间断性无间断性。密码阅读方向。密码阅读方向5-35-3，密码之间无间隔密码之间无间隔。移码突变移码突变（frame shift mutationframe shift mutation）：由某一个核苷酸由某一个核苷酸 漏读、漏读、重读或者编码区插入、删

6、除一个核苷酸就会使该处之后的读重读或者编码区插入、删除一个核苷酸就会使该处之后的读码发生错误而引起的突变码发生错误而引起的突变密密 码码 的的 特特 点点第十一章 蛋白质合成（2）简并性简并性（degeneracydegeneracy）。一个氨基酸有一个一个氨基酸有一个以上密码子的现象以上密码子的现象 意义意义：加强翻译的准确性加强翻译的准确性 ACUACC GUA GUG CCCCCU 苏苏 苏苏 缬缬 缬缬 脯脯 脯脯 密密 码码 的的 特特 点点第十一章 蛋白质合成（3 3）变偶性变偶性(wobble)(wobble)。指翻译过程中密码子与反密指翻译过程中密码子与反密码子碱基配对时，密码

7、子的第三个碱基不严格遵守碱码子碱基配对时，密码子的第三个碱基不严格遵守碱基配对原则的现象。基配对原则的现象。反密码子（反密码子（5端碱基）端碱基）密码子（密码子（3端碱基）端碱基）ACGUIUGUCGAUCA密密 码码 的的 特特 点点第十一章 蛋白质合成意义：意义：保证翻译的速度保证翻译的速度 密码的第三个碱基与反密码结合的密码的第三个碱基与反密码结合的不专一性，说明它们之间的碱基配对是松散的，可保证蛋白不专一性，说明它们之间的碱基配对是松散的，可保证蛋白质合成时质合成时tRNAtRNA从密码子上迅速离去。从密码子上迅速离去。保证翻译的准确性保证翻译的准确性 如果密码子第三位碱基发生突变，依

8、然如果密码子第三位碱基发生突变，依然能保证翻译的肽链不变能保证翻译的肽链不变。mRNA 5-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C3 肽肽 N 蛋蛋精精丝丝组组亮亮精精苏苏甘甘 CU-A-C G-C-GA-G-CG-U-GA-A-U G-C-UU-G-U C-C-I反密码子反密码子mRNA 5-A-U-G-C-G-U-U-C-G-C-A-C-U-U-G-C-G-G-A-C-A-G-G-A-U-C3 肽肽 N 蛋蛋精精丝丝组组亮亮精精苏苏甘甘 CU-A-C G-C-GA-G-CG-U-GA-A-U G-C-UU-G-U C-C-I反

9、密码子反密码子密密 码码 的的 特特 点点第十一章 蛋白质合成密码子密码子一般生物一般生物线粒体线粒体AGAAGGUGAAUU精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸终止密码终止密码异亮氨酸异亮氨酸终止密码终止密码终止密码终止密码色氨酸色氨酸起始密码起始密码线粒体与一般生物遗传密码含义的区别线粒体与一般生物遗传密码含义的区别（4 4）通用性通用性。所有生物的遗传密码都是通用的。所有生物的遗传密码都是通用的。但是相对通用性，不是绝对通用性。即有少部分生物但是相对通用性，不是绝对通用性。即有少部分生物（如红色面包霉）或细胞器（如线粒体）具有另外的遗（如红色面包霉）或细胞器（如线粒体）具有另外的遗传密码。传密码。密

10、密 码码 的的 特特 点点第十一章 蛋白质合成二、核糖体二、核糖体1.1.组成与结构组成与结构16SrRNA 21种蛋白质种蛋白质23SrRNA5SrRNA 34种蛋白种蛋白质质70S18SrRNA33种蛋白质种蛋白质28SrRNA5SrRNA5.8SrRNA49种蛋白质种蛋白质80S大肠杆菌核糖体大肠杆菌核糖体真核细胞核糖体真核细胞核糖体第十一章 蛋白质合成肽基转移肽基转移酶位点酶位点肽酰基位点肽酰基位点（P位）位）氨酰基位点氨酰基位点（A位）位）mRNA结结合位点合位点小亚基小亚基大大亚基亚基UAC氨酰氨酰-tRNAtRNA肽酰肽酰-tRNAtRNAAAC肽酰肽酰-tRNAtRNA氨酰氨酰

11、-tRNAtRNA肽基转移酶催化机理肽基转移酶催化机理肽酰肽酰-tRNAtRNA2.2.功能位点功能位点第十一章 蛋白质合成氨基酸臂氨基酸臂功能功能：结合氨基酸：结合氨基酸T C环环额外环额外环（可变环）（可变环）反密码子反密码子反密码环反密码环DHU环环功能功能：与核糖：与核糖体体rRNA结合结合反密码子反密码子：位于位于tRNAtRNA反反密码环可与密码环可与mRNA mRNA 的密的密码子碱基配对的三个碱码子碱基配对的三个碱基称为反密码子基称为反密码子ACGUGCmRNA 三三、tRNAtRNA1.1.1.1.结构与功能结构与功能结构与功能结构与功能第十一章 蛋白质合成概念概念：结合同一

12、种氨基酸的结合同一种氨基酸的tRNA原因原因：tRNA 的数目（的数目（30余种）大于氨基酸数目余种）大于氨基酸数目t RNA2.2.同工受体同工受体同工受体同工受体tRNAtRNAtRNA的表示：的表示：tRNAMet tRNAmMet aatRNAMet aatRNAmMet第十一章 蛋白质合成概念概念：专一性识别起始密码子：专一性识别起始密码子（AUG）tRNA特点特点：只识别起始密码子；形成氨酰：只识别起始密码子；形成氨酰tRNA 后只结合于核糖体的后只结合于核糖体的 P位位原因原因：结构与识别编码区中间：结构与识别编码区中间AUG的的 tRNA不同不同3.3.起始起始起始起始tRNA

13、tRNA第十一章 蛋白质合成真核细胞真核细胞：tRNA携带的是甲硫氨酸携带的是甲硫氨酸（Met）表示表示：tRNAiMet原核细胞原核细胞：tRNA携带的是甲酰甲硫氨酸（携带的是甲酰甲硫氨酸（fMet）表示表示：tRNAfMett RNA第十一章 蛋白质合成第二节第二节 蛋白质合成机理蛋白质合成机理一、氨基酸的活化一、氨基酸的活化一、氨基酸的活化一、氨基酸的活化焦焦磷酸酶磷酸酶氨氨酰酰-tRNA合成酶合成酶氨酰氨酰-tRNA合成合成酶的专一性酶的专一性：一：一种酶只识别一种种酶只识别一种氨基酸和相应的氨基酸和相应的tRNA第十一章 蛋白质合成氨酰氨酰-tRNAtRNA总总反应：反应：AtRNA

14、第十一章 蛋白质合成二、二、大肠杆菌蛋白质的合成大肠杆菌蛋白质的合成起始密码子起始密码子 AUGSD(Shine-Dalgasrno)序列序列：位于起始密码上游（：位于起始密码上游（5 端端 方向）方向）10个核个核苷酸左右，可与苷酸左右，可与16SrRNA3 端的核苷酸序列互补端的核苷酸序列互补mRNA 5 C-U-U-G-G-A-G-G-C-U-U-U-U-U-U-A-U-G-3 噬菌体噬菌体mRNA 5 G-G-A-U-G-G-A-G-U-G-A-A-A-C-G-A-U-G-3 大肠大肠杆菌杆菌mRNA 5 C-C-U-A-G-G-A-G-G-U-U-U-G-A-C-C-U-A-U-G-

15、3 16SRNA 3 HO-A-U-U-C-C-U-C-C-A-C-U-A 3 SDSD序列序列细细 菌菌1.肽链合成的起始肽链合成的起始（1 1）起始信号起始信号第十一章 蛋白质合成AACPAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA53PAmRNAAUGUUGAGGAUAACGUAA53PA（2 2）起始复合）起始复合）起始复合）起始复合 体的形成体的形成体的形成体的形成第十一章 蛋白质合成AUGUUGAGGAUAACGUAA53UACPA合成起始合成起始第十一章 蛋白质合成（1）进位进位 正确的氨酰正确的氨酰-tRNA进入进入A位的过程位的过程。该过程需要。该过程需要Tu、Ts两个因子和

16、两个因子和GTP参与。参与。2.延长延长TuTsTuGTPTuUACGTPTuGDPUACUACPiTsGTPTsTu-Ts 循环循环GDP第十一章 蛋白质合成PAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA53TuAACGTPPAAACAUGUUGAGGAUGAUGUAA53UAC第十一章 蛋白质合成PAAACAUGUUGAGGAUAACGUAA53UAC（2）转肽转肽PAAACAUGUUGAGGAUAACGUAA53UAC第十一章 蛋白质合成移位因子移位因子GGTPGDP+Pi（3）移位移位PAUACAUGUUAAGGAUAACGUAA53UACTuUCCGTPPAAACAUGUUGAGGA

17、UAACGUAA53UACG第十一章 蛋白质合成PAAUGUUGAGGAUAACGUAA53UCC进位进位转肽转肽移位移位PAAUGUUGAGGAUAACGUAA53UAC延长机理延长机理第十一章 蛋白质合成PAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA53RF1PAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA533.终止终止RF1肽基转移酶催肽基转移酶催化性质由转肽化性质由转肽变为变为水解水解第十一章 蛋白质合成UACAUGUUGAGGAUAACGUAA53RF1终止机理终止机理第十一章 蛋白质合成蛋蛋 白白 质质 合合 成成 机机 理理AUGUUGAGGAUAACGUAA53UACP A起起

18、 始始P AAUGUUGAGGAUAACGUAA53UCC延延 长长P AUACAUGUUGAGG AUAACGUAA53RF1终终 止止第十一章 蛋白质合成4.4.原核细胞转录原核细胞转录 与翻译的同步性与翻译的同步性第十一章 蛋白质合成二、真核细胞与原核细胞合成蛋白质的区别二、真核细胞与原核细胞合成蛋白质的区别2.mRNA mRNA 肽链肽链原核（多顺反子）原核（多顺反子）真核（单顺反子）真核（单顺反子）原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞蛋白蛋白质质大亚基大亚基34种种49种种小小亚基亚基21种种约约33种种rRNA大大亚基亚基23S、5S28S、5S、5.8S小小亚基亚基16S18S1.核

19、糖体核糖体第十一章 蛋白质合成原核原核：甲酰甲硫氨酰：甲酰甲硫氨酰tRNA真核真核：甲硫氨酰：甲硫氨酰tRNA原原 核核 细细 胞胞真真 核核 细细 胞胞起始因子起始因子IF1 IF2 IF3eIF1 eIF2 eIF3 eIF4A eIF4B eIF4C eIF4D eIF5 eIF2A延长因子延长因子EFTu EFTs EFGEF1a a EF1bgbg终止因子终止因子RF1 RF2 RF3eRF6.起始复合体起始复合体 原核：原核：70S起始复合体起始复合体 真核：真核：80S起始复合体起始复合体7.蛋白激酶蛋白激酶 原核：不参与蛋白质合成调节原核：不参与蛋白质合成调节 真核：参与蛋白质

20、合成的调节真核：参与蛋白质合成的调节8.转录翻译是不同步转录翻译是不同步原核原核：起始密码：起始密码AUG 真核真核：起始密码：起始密码：AUG SD序列序列 5端帽子端帽子3.起始信号起始信号4.起始起始 tRNA5.辅助因子辅助因子第十一章 蛋白质合成加工加工转录转录核膜核膜翻译翻译细胞核细胞核细胞质细胞质第十一章 蛋白质合成三、多核糖体三、多核糖体第十一章 蛋白质合成原核：甲酰甲硫氨酸原核：甲酰甲硫氨酸 真核：甲硫氨酸真核：甲硫氨酸甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰肽肽 甲硫氨酰甲硫氨酰肽肽 +甲酸甲酸脱脱甲酰酶甲酰酶甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰肽肽 甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸+肽肽氨肽酶氨肽酶甲硫氨酰

21、甲硫氨酰肽肽 甲硫氨酸甲硫氨酸+肽肽氨肽酶氨肽酶磷酸化、羟基化、甲基化、乙酰化磷酸化、羟基化、甲基化、乙酰化四、蛋白质合成后加工四、蛋白质合成后加工1.N1.N端氨基酸的反应端氨基酸的反应端氨基酸的反应端氨基酸的反应2.2.化学修饰化学修饰化学修饰化学修饰第十一章 蛋白质合成（1）糖蛋白的形成糖蛋白的形成 糖的糖的种类种类：单糖：葡萄糖、半乳糖、：单糖：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等木糖、阿拉伯糖等 双糖，寡糖双糖，寡糖 糖的衍生物：糖的衍生物：N-乙酰氨基葡萄糖、乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰氨基半乳糖，乙酰氨基半乳糖，3.3.结合蛋白的形成结合蛋白的形成结合蛋白的形成结合蛋白的形成结合形式结合

22、形式：N-糖苷键（天冬酰胺残基）糖苷键（天冬酰胺残基）O-糖苷键（丝氨酸或苏氨酸残基）糖苷键（丝氨酸或苏氨酸残基）（2）其它结合蛋白的形成其它结合蛋白的形成第十一章 蛋白质合成 形成亚基的空间结构以及亚基之间排列的信息存在于蛋形成亚基的空间结构以及亚基之间排列的信息存在于蛋白质的以及结构中，但是需要一类蛋白质因子白质的以及结构中，但是需要一类蛋白质因子分子伴侣分子伴侣分子伴侣分子伴侣4.4.形成特有的空间结构形成特有的空间结构形成特有的空间结构形成特有的空间结构一级结构决定空间结构的非特定性：一级结构决定空间结构的非特定性：一定的一级结构可以有几种一定的一级结构可以有几种空间结构空间结构。构象

23、病构象病：由非正常构象蛋白质引起的疾病由非正常构象蛋白质引起的疾病。如疯牛病。如疯牛病。第十一章 蛋白质合成肽链中也有肽链中也有内含子内含子，需经过剪接才能成熟。，需经过剪接才能成熟。成熟肽链成熟肽链外显子外显子外显子外显子外显子外显子内含子内含子内含子内含子5.5.肽链剪辑肽链剪辑肽链剪辑肽链剪辑第十一章 蛋白质合成五、中心法则五、中心法则RNA转录转录反转录反转录蛋白质蛋白质翻译翻译DNA复制复制RNA复制复制第十一章 蛋白质合成第三节第三节 蛋白质的定向运输蛋白质的定向运输一、一、导肽类导肽类 对于向对于向细胞核、线粒体、叶绿体细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器的蛋白质，他等细胞器的蛋白质，

24、他们的肽链中都有一段或几段叫们的肽链中都有一段或几段叫“导肽导肽”的肽段，通过这些导的肽段，通过这些导肽，可以将蛋白质定向运输。肽，可以将蛋白质定向运输。二、二、信号肽类信号肽类 对于向对于向溶酶体、脂膜和细胞溶酶体、脂膜和细胞外运输的蛋白质，它们外运输的蛋白质，它们N 端有一段有信号作用的肽段，叫端有一段有信号作用的肽段，叫“信号肽信号肽”，它的作用是将，它的作用是将肽链引导进内质网。然后蛋白质运至高尔基器，在高尔基器肽链引导进内质网。然后蛋白质运至高尔基器，在高尔基器中进行定向分拣，接着定向运输。中进行定向分拣，接着定向运输。第十一章 蛋白质合成细胞外细胞外溶酶体溶酶体质质 膜膜内质网内质

25、网信号肽信号肽运输泡运输泡高尔基器高尔基器膜膜蛋白质蛋白质蛋白质运输蛋白质运输第十一章 蛋白质合成第三章核酸的化学主要知识点第三章核酸的化学主要知识点1.DNA和和RNA组成和结构的异同点组成和结构的异同点2.DNA双螺旋结构的模型、依据及稳定因素双螺旋结构的模型、依据及稳定因素3.核酸的主要化学性质核酸的主要化学性质4.DNA半保留复制的基本过程半保留复制的基本过程5.复制和转录的主要异同点复制和转录的主要异同点6.DNA聚合酶的作用及聚合酶的作用及RNA聚合酶的结构与功能聚合酶的结构与功能7.核糖体的结构与功能以及遗传密码的概念核糖体的结构与功能以及遗传密码的概念8.翻译的起始、延长和终止翻译的起始、延长和终止9.中心法则的基本内容中心法则的基本内容