第七讲蛋白质的生物合成课件.ppt

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1、第七讲蛋白质的生物合成第1页，此课件共95页哦 蛋白质分子是由许多氨基酸组成的，在蛋白质分子是由许多氨基酸组成的，在不同的蛋白质分子中，氨基酸有着特定的排不同的蛋白质分子中，氨基酸有着特定的排列顺序，这种特定的排列顺序不是随机的，列顺序，这种特定的排列顺序不是随机的，而是严格按照蛋白质的编码基因中的碱基排而是严格按照蛋白质的编码基因中的碱基排列顺序决定的。基因的遗传信息在转录过程列顺序决定的。基因的遗传信息在转录过程中从中从DNA转移到转移到mRNA，再，再由由mRNA将这种遗将这种遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程叫做叫做翻译翻译。第2页，此课件共95

2、页哦 翻译的过程也就是蛋白质分子翻译的过程也就是蛋白质分子生物合成的过程，在此过程中需要生物合成的过程，在此过程中需要200多种生物大分子参加，其中包括多种生物大分子参加，其中包括核糖体、核糖体、mRNA、tRNA及多种蛋白及多种蛋白质因子质因子。翻译基本过程如。翻译基本过程如图图7-1。第3页，此课件共95页哦图图 7-1翻译过程的基本原理翻译过程的基本原理 第4页，此课件共95页哦主主 要要 内内 容容1、参与蛋白质生物合成的物质基础参与蛋白质生物合成的物质基础 2、蛋白质生物合成的基本过程、蛋白质生物合成的基本过程3、蛋白质翻译后加工修饰蛋白质翻译后加工修饰 第5页，此课件共95页哦1

3、1、参与蛋白质生物合成的物质基础、参与蛋白质生物合成的物质基础 （1）合成原料合成原料 （2）mRNA是合成蛋白质的直接模板是合成蛋白质的直接模板（3）tRNA是氨基酸的运载工具是氨基酸的运载工具（4）核糖体核糖体-蛋白质的合成场所蛋白质的合成场所（5 5）蛋白质生物合成的必需因子）蛋白质生物合成的必需因子第6页，此课件共95页哦 自自然然界界由由mRNAmRNA编编码码的的氨氨基基酸酸共共有有2020种种，只只有有这这些些氨氨基基酸酸能能够够作作为为蛋蛋白白质质生生物物合合成成的的直直接接原原料料。某某些些蛋蛋白白质质分分子子还还含含有有羟羟脯脯氨氨酸酸、羟羟赖赖氨氨酸酸、-羧羧基基谷谷氨氨

4、酸酸等等，这这些些特特殊殊氨氨基基酸酸是是在在肽肽链链合合成成后后的的加加工工修饰过程修饰过程中形成的。中形成的。（1 1）合）合 成成 原原 料料 第7页，此课件共95页哦 芳香族AA：苯丙氨酸、酪氨酸 （含有苯环）杂环族AA：杂环氨基酸：组氨酸、色氨酸 杂环亚氨基酸：脯氨酸 脂肪族AA：含羟基氨基酸：丝氨酸、苏氨酸 含硫氨基酸：半胱氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）含酰胺基氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺 含一氨基二羧基的酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸 含二氨基一羧基的碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸 含一氨基一羧基的中性氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸第8页，此课件共95页哦氨氨基基酸酸的的名名

5、称称与与符符号号alanine 丙氨酸丙氨酸 AlaAarginine 精氨酸精氨酸 ArgRasparagine 天冬酰氨天冬酰氨 Asn Naspartic acid 天冬氨酸天冬氨酸 Asp Dcystine 半胱氨酸半胱氨酸 CysCglutarmine 谷氨酰胺谷氨酰胺 Gln Qglutarmic acid 谷氨酸谷氨酸 Glu Eglycine 甘氨酸甘氨酸 GlyGhistidine 组氨酸组氨酸 HisHisoleucine 异亮氨酸异亮氨酸 IleIleucine 亮氨酸亮氨酸LeuLlysine 赖氨酸赖氨酸LysKmethionine 甲硫氨酸甲硫氨酸MetMPheny

6、lalanine 苯丙氨酸苯丙氨酸 PheFproline 脯氨酸脯氨酸ProPserine 丝氨酸丝氨酸SerSthreonine 苏氨酸苏氨酸ThrTtryptophan 色氨酸色氨酸TrpWtyrosine 酪氨酸酪氨酸TyrYvaline 缬氨酸缬氨酸ValV第9页，此课件共95页哦 mRNA以以它它分分子子中中的的核核苷苷酸酸排排列列顺顺序序携携带带从从DNADNA传传递递来来的的遗遗传传信信息息，作作为为蛋蛋白白质质生生物物合合成成的的直直接接模模板板，决决定定蛋蛋白白质质分分子子中中的的氨氨基酸排列顺序基酸排列顺序。（2 2）mRNAmRNA是合成蛋白质的直接模板是合成蛋白质的直

7、接模板 第10页，此课件共95页哦 不不同同的的蛋蛋白白质质有有各各自自不不同同的的mRNAmRNA，mRNAmRNA除除含含有有编编码码区区外外，两两端端还还有有非非编编码码区区。非非编编码码区区对对于于mRNAmRNA的的模模板板活活性性是是必必需需的的，特特别别是是5 5端端非非编编码码区区在在蛋蛋白白质质合合成成中中被被认认为为是是与与核核糖糖体体结结合合的的部部位位（图图7-27-2）。第11页，此课件共95页哦图图7-2(a)7-2(a)原核生物原核生物mRNAmRNA为多顺反子为多顺反子(b)(b)真核生物真核生物mRNAmRNA为单顺反子为单顺反子第12页，此课件共95页哦遗传

8、密码的破译遗传密码的破译乔治乔治伽莫夫伽莫夫(19041968)（George Gamov）乌克兰裔美国核物理学家乌克兰裔美国核物理学家 马歇尔马歇尔.尼伦贝格（尼伦贝格（1927）Marshall Nirenberg德裔美国生物化学家德裔美国生物化学家奥乔亚（奥乔亚（1905-1993）Severo Ochoa 西班牙裔美籍生物化学家西班牙裔美籍生物化学家 第13页，此课件共95页哦柯拉那（美国）Har Gobind Khorana,1922 霍利（美国）Robert Holley,1922-1993 1966年:阐明遗传密码 第14页，此课件共95页哦霍利霍利柯拉那柯拉那尼伦伯格尼伦伯格1

9、968年诺贝尔颁奖典礼第15页，此课件共95页哦表表 7-1 7-1 遗传密码词典一览表遗传密码词典一览表（p149）第16页，此课件共95页哦遗传密码的特点遗传密码的特点（1）起始码起始码（2）终止码终止码 （3）密码无标点符号密码无标点符号（4）密码的简并性密码的简并性（5）密码的通用性密码的通用性 第17页，此课件共95页哦 一种氨基酸有几一种氨基酸有几组组密密码码子，或者几子，或者几组组密密码码子代表子代表一种氨基酸的一种氨基酸的现现象称象称为为密密码码子的子的简简并性并性，这这种种简简并性主并性主要是由于要是由于密密码码子的第三个碱基子的第三个碱基发发生生摆动现摆动现象形成的象形成的

10、，也就是也就是说说密密码码子的子的专专一性主要由前两个碱基决定一性主要由前两个碱基决定，即使第三个碱基即使第三个碱基发发生突生突变变也能翻也能翻译译出正确的氨基酸，出正确的氨基酸，这对这对于保于保证证物种的物种的稳稳定性有一定意定性有一定意义义。如：。如：GCGCU U，GCGCC C，GCGCA A，GCGCG G都代表丙氨酸。都代表丙氨酸。密码的简并性密码的简并性 第18页，此课件共95页哦 真真核核生生物物线线粒粒体体的的密密码码子子有有许许多多不不同同于于通通用用密密码码，例例如如人人线线粒粒体体中中，UGA不不是是终终止止码码，而而是是色色氨氨酸酸的的密密码码子子；AGA，AGG不不

11、是是精精氨氨酸酸的的密密码码子子，而而是是终终止止密密码码子子，加加上上通通用用密密码码中中的的UAA和和UAG，线线粒粒体体中中共共有有四四组组终终止止码码；甲硫氨酸密码子有两个，即；甲硫氨酸密码子有两个，即AUG和和AUA。密码通用性的一些例外密码通用性的一些例外 第19页，此课件共95页哦（3 3）tRNAtRNA是氨基酸的运载工具是氨基酸的运载工具 第20页，此课件共95页哦 tRNA tRNA是一类小分子是一类小分子RNARNA，长度为，长度为73-9473-94个核苷酸，个核苷酸，tRNAtRNA分子中富含稀有分子中富含稀有碱基和修饰碱基，碱基和修饰碱基，tRNAtRNA分子分子3

12、 3端均端均为为CCACCA序列序列，氨基酸分子通过共价键，氨基酸分子通过共价键与与A A结合，此处的结构也叫结合，此处的结构也叫氨基酸臂氨基酸臂（图图7-37-3）。）。第21页，此课件共95页哦图图7-3 tRNA7-3 tRNA的二级结构的二级结构第22页，此课件共95页哦 tRNA tRNA分子中分子中还还有一个反密有一个反密码环码环，此，此环环上的三上的三个反密个反密码码子的作用是与子的作用是与mRNAmRNA分子中的密分子中的密码码子靠子靠碱碱基配基配对对原原则则而形成而形成氢键氢键，达到相互，达到相互识别识别的目的。的目的。但在密但在密码码子与反密子与反密码码子子结结合合时时具有

13、一定具有一定摆动摆动性，即性，即密密码码子的第子的第3 3位碱基位碱基与与反密反密码码子的第子的第1 1位位碱基碱基配配对时对时并不并不严严格，格，见见图图7-47-4。第23页，此课件共95页哦图图7-47-4密码子和密码子和反密码子反密码子第24页，此课件共95页哦 这这种种摆动现摆动现象使得一个象使得一个tRNAtRNA所携所携带带的氨的氨基酸可排列在基酸可排列在2-32-3个不同的密个不同的密码码子上，因此子上，因此当密当密码码子的第子的第3 3位碱基位碱基发发生一定程度的突生一定程度的突变变时时，并不影响，并不影响tRNAtRNA带带入正确的氨基酸入正确的氨基酸。第25页，此课件共9

14、5页哦同功同功tRNAtRNA：携带相同氨基酸而反密码子不同的一组携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNAtRNA主要主要tRNAtRNA和次要和次要tRNAtRNA：根据它们在细胞内合成量的根据它们在细胞内合成量的多少进行区分。主要多少进行区分。主要tRNAtRNA中反密码子识别中反密码子识别tRNAtRNA中的高中的高频密码子，而次要频密码子，而次要tRNAtRNA中反密码子识别中反密码子识别mRNAmRNA中的低频中的低频密码子。密码子。每种氨基酸都只有一种氨基酰每种氨基酸都只有一种氨基酰tRNAtRNA合成酶合成酶。因此细胞内因此细胞内有有2020种氨基酰种氨基酰tRNAtRNA合成

15、酶合成酶。第26页，此课件共95页哦起始起始tRNAtRNA：在蛋白在蛋白质质生物合成生物合成过过程中，特程中，特异异识别识别mRNAmRNA上起始密上起始密码码子的子的tRNAtRNA，它，它们们参参与与多多肽链肽链合成的起始。合成的起始。延伸延伸tRNAtRNA：其它在多其它在多肽链肽链延伸中运延伸中运载载氨基氨基酸的酸的tRNAtRNA。第27页，此课件共95页哦（4 4）核）核 糖糖 体体 第28页，此课件共95页哦第29页，此课件共95页哦 任何生物的核糖体都是由大、小两个任何生物的核糖体都是由大、小两个亚亚基基组组成，成，原核生物原核生物和和真核生物真核生物核糖体的核糖体的蛋白蛋白

16、质组质组分和分和RNARNA组组成成见见表表7-27-2。第30页，此课件共95页哦表表7-2 7-2 核糖体中的核糖体中的RNARNA与蛋白质与蛋白质 来源来源 核糖体核糖体（S S）亚基亚基RNARNA（S S）蛋白质蛋白质种类种类原核原核生物生物7070303016162121505023,523,53434真核真核生物生物80804040181830-3230-32606028,5.8,28,5.8,5 536-5036-50第31页，此课件共95页哦第32页，此课件共95页哦 核核糖糖体体作作为为蛋蛋白白质质的的合合成成场场所所具具有有以以下几种作用：下几种作用：（1 1）mRNAm

17、RNA结结合合位位点点：位位于于30S30S小小亚亚基基头头部部，此此处处有有几几种种蛋蛋白白质质构构成成一一个个结结构构域域，负负责责与与mRNAmRNA的的结结合合，特特别别是是16S 16S rRNA3rRNA3端端与与mRNA mRNA AUGAUG之之前前的的一一段段序序列列互互补补是是这这种种结结合合必不可少的；必不可少的；第33页，此课件共95页哦（2 2）P P位点：位点：又叫做又叫做肽酰肽酰基基tRNAtRNA位或位或给给位位。它大部分位于小。它大部分位于小亚亚基，小部分基，小部分位于大位于大亚亚基，它是基，它是结结合起始合起始tRNA tRNA 并向并向A A位位给给出氨基

18、酸的位置（出氨基酸的位置（图图7-57-5）。）。第34页，此课件共95页哦图图7-57-5翻译过程中的核糖体图解翻译过程中的核糖体图解第35页，此课件共95页哦（3 3）A A位点：位点：叫做叫做氨基氨基酰酰 tRNA tRNA 位或受位位或受位。它大部分位于。它大部分位于大大亚亚基而小部分位于小基而小部分位于小亚亚基，它是基，它是结结合一个新合一个新进进入的氨基入的氨基酰酰tRNA tRNA 的位置（的位置（见见后后面面叙述）叙述）（图图7-57-5 ）。（4 4）转肽转肽酶酶活性部位：活性部位：位于位于P P位和位和A A位的位的连连接接处处。（5 5）结结合参与蛋白合参与蛋白质质合成的

19、起始因子（合成的起始因子（IFIF）、延）、延长长因子因子(EF)(EF)和和终终止因子或止因子或释释放因子放因子(RF)(RF)。第36页，此课件共95页哦（5 5）必）必 需需 因因 子子 起始因子（起始因子（IFIF）延长因子（延长因子（EFEF）释放因子（释放因子（RFRF）第37页，此课件共95页哦 起起始始因因子子（initiation initiation factorfactor）是是参参与与蛋蛋白白质质生生物物合合成成起起始始的的可可溶溶性性蛋蛋白白因因子子。蛋蛋白白质质合合成成的的起起始始要要生生成成核核糖糖体体-mRNA-mRNA-起起始始tRNAtRNA三三元元复复合合

20、物物，也也叫叫起起始始复复合合物物。复复合合物物必必须须在在起起始始因因子子帮帮助助下下才才能能形形成成。目目前前已已知知原原核核生生物物有有三三种种起起始始始始因因子子，而而真真核核生生物物大大约约有有十十种种。大大肠肠杆杆菌菌蛋蛋白白质质合合成起始因子的类型、分子量及所起作用见成起始因子的类型、分子量及所起作用见表表7-37-3。起始因子（起始因子（IFIF）第38页，此课件共95页哦表表7-3第39页，此课件共95页哦 IF-1IF-1为为一一小小的的碱碱性性蛋蛋白白质质，没没有有专专一一的的功功能能，它它只只能能增增加加其其他他两两个个起起始始因因子子的的活活性性。有有的的原原核核生生

21、物物并并没没有有IF-1IF-1起始因子。起始因子。IF-2IF-2有有两两种种形形式式IF-2aIF-2a和和IF-2bIF-2b，后后者者可可能能是是前前者者的的蛋蛋白白酶酶降降解解产产物物。一一SHSH为为IF-2IF-2活活性性所所必必需需，IF-2IF-2经经磷磷酰酰化化后后活活性性不不变变。IF-2IF-2的的功功能能是是通通过过生生成成IF-2IF-2GTPGTPfMet-tRNA fMet-tRNA fmetfmet三三元元复复合合物物，使使起起始始tRNAtRNA与与核核糖体小亚基结合。糖体小亚基结合。第40页，此课件共95页哦 IF-3IF-3是是个个双双功功能能蛋蛋白白质

22、质，它它至至少少有有两两种种分分子子形形式式IF-3IF-3 和和IF-3IF-3，后后者者只只比比前前者者在在N N端端少少6 6个个氨氨基基酸酸残残基基。IF-3IF-3除除了了使使mRNAmRNA与与核核糖糖体小亚基结合外，还具解离因子活性。体小亚基结合外，还具解离因子活性。第41页，此课件共95页哦表表 7-4 7-4 真核生物起始因子（真核生物起始因子（eIFeIF）一览表）一览表 第42页，此课件共95页哦 延延伸伸因因子子（elongation elongation factorfactor）是是一一类类参参与与蛋蛋白白质质合合成成过过程程中中肽肽链链延延伸伸的的蛋蛋白白因因子子

23、。无无论论原原核核或或真真核核生生物物，延延伸伸因因子子可可分分为为两两类类：一一类类是是帮帮助助氨氨酰酰tRNAtRNA（延延伸伸tRNAtRNA）进进入入核核糖糖体体与与mRNAmRNA结结合合；另另一一类类是是使使肽肽基基tRNAtRNA从从核核糖糖体体的的A A位位向向P P位位移动。移动。延伸因子（延伸因子（EFEF）第43页，此课件共95页哦 前前者者有有EF-TEF-T（包包括括EF-TuEF-Tu和和EF-TsEF-Ts，细细菌菌中中）和和EF-1EF-1（真真核核生生物物）；后后者者是是EF-GEF-G（细细菌菌）和和EF-2EF-2（真真核核生生物物）。原原核核与与真真核核

24、生生物物的的蛋蛋白白质质合合成成中中的的各各种种延延伸因子见伸因子见表表7-57-5。第44页，此课件共95页哦表表 7-5 7-5 蛋白质合成的延伸因子蛋白质合成的延伸因子第45页，此课件共95页哦 在在原原核核生生物物中中，存存在在三三种种释释放放因因子子（release release factorfactor）RF1RF1、RF2RF2和和RF3RF3，而而哺哺乳乳动动物物只只有有一一种种释释放放因因子子RFRF。释释放放因因子子的的作作用用是是终终止止肽肽链链合合成成并并使使肽肽链链释释放放出出核核糖糖体。它们的性质见体。它们的性质见表表7-67-6。释放因子（释放因子（RFRF）第

25、46页，此课件共95页哦表表 7-6 7-6 蛋白质合成的释放因子蛋白质合成的释放因子第47页，此课件共95页哦（1 1）氨基酸的活化氨基酸的活化（2 2）多多肽链肽链合成的起始合成的起始（3 3）肽链肽链的延的延长长（4 4）肽链肽链的的终终止和止和释释放放蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程第48页，此课件共95页哦 氨基酸在氨基酸在进进行合成多行合成多肽链肽链之前之前,必必须须先先经经过过活化活化,然后再与其特异的然后再与其特异的tRNAtRNA结结合合,带带到到mRNAmRNA相相应应的位置上的位置上,这这个个过过程靠程靠氨基氨基酰酰tRNAtRNA合成合成酶酶催化催化,此此酶酶催化特

26、定的氨基酸与特异的催化特定的氨基酸与特异的tRNAtRNA相相结结合合,生成各种生成各种氨基氨基酰酰tRNAtRNA。氨基酰氨基酰tRNAtRNA的生成的生成 第49页，此课件共95页哦 每种氨基酸都靠其特有合成酶催化每种氨基酸都靠其特有合成酶催化,使使之和相对应的之和相对应的tRNAtRNA结合结合,在在氨基酰氨基酰tRNAtRNA合成酶合成酶催化下催化下,利用利用ATPATP供能供能,在氨基酸在氨基酸羧基羧基上进行活上进行活化化,形成形成氨基酰氨基酰-AMP-AMP,再与氨基酰再与氨基酰tRNAtRNA合成酶结合成酶结合形成合形成三联复合物三联复合物,此复合物再与特异的此复合物再与特异的t

27、RNAtRNA作用作用,将氨基酰转移到将氨基酰转移到tRNAtRNA的氨基酸臂上的氨基酸臂上(图图7-67-6)。第50页，此课件共95页哦图图 7-67-6氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA的生成的生成 第51页，此课件共95页哦 原核原核细细胞中起始氨基酸活化后，胞中起始氨基酸活化后，还还要要甲甲酰酰化化，形成，形成甲甲酰酰蛋氨酸蛋氨酸tRNA(fMet-tRNA(fMet-tRNAtRNAf fMetMet)(表表7-77-7)，由由N N1010甲甲酰酰四四氢氢叶酸提叶酸提供甲供甲酰酰基。而真核基。而真核细细胞没有此胞没有此过过程程。第52页，此课件共95页哦表表7-7第53页，此课件共

28、95页哦（1 1）核糖体）核糖体30S30S小小亚亚基附着于基附着于mRNAmRNA起始信起始信号部位：号部位：原核生物中每一个原核生物中每一个mRNAmRNA都具有其都具有其核糖体核糖体结结合位点，它是位于合位点，它是位于AUGAUG上游上游8-138-13个个核苷酸核苷酸处处的一个短片段叫做的一个短片段叫做SDSD序列序列。大肠杆菌细胞翻译起始复合物形成的过程大肠杆菌细胞翻译起始复合物形成的过程 第54页，此课件共95页哦 这这段段序序列列正正好好与与30S30S小小亚亚基基中中的的16S 16S rRNA3rRNA3端端一一部部分分序序列列互互补补，因因此此SDSD序序列列也也叫叫做做核

29、核糖糖体体结结合合序序列列，这这种种互互补补就就意意味味着着核核糖糖体体能能选选择择mRNAmRNA上上AUGAUG的的正正确确位位置置来来起起始始肽肽链链的的合合成成，该该结结合合反反应应由由IF3IF3介介导导，另另外外IF-1IF-1促促进进IF-3IF-3与与小小亚亚基基的的结结合合，故故先先形成形成IF3-30SIF3-30S亚基亚基-mRNA-mRNA三元复合物三元复合物。第55页，此课件共95页哦（2 2）30S30S前前起起始始复复合合物物的的形形成成：在在IF2IF2作作用用下下，甲甲酰酰蛋蛋氨氨酰酰起起始始tRNAtRNA（fMet-tRNAfMet-tRNAf fmetm

30、et）与与mRNAmRNA分分子子中中的的AUGAUG相相结结合合，即即密密码码子子与与反反密密码码子子配配对对，同同时时IF3IF3从从三三元元复复合合物物中中脱脱落落，形形成成30S30S前前起起始始复复合合物物，即即IF2-30SIF2-30S亚亚基基-mRNA-mRNA-fMet-tRNAfMet-tRNAf fmetmet复复合合物物，此此步步需需要要GTPGTP和和MgMg2+2+参参与。与。第56页，此课件共95页哦（3 3）70S70S起起始始复复合合物物的的形形成成：50S50S亚亚基基与与上上述述的的30S30S前前起起始始复复合合物物结结合合，同同时时IF2IF2脱脱落落

31、，形形成成70S70S起起始始复复合合物物，即即50S50S亚亚基基-30S30S亚亚基基-mRNA-mRNA-fMet-tRNAfMet-tRNAf fmetmet复复合合物物。此此时时fMet-tRNAfMet-tRNAf fmetmet占占据据着着50S50S亚亚基基的的肽肽酰酰位位。而而A A位位则则空空着着有有待待于于对对应应mRNAmRNA中中第第二二个个密密码码的的相相应应氨氨基基酰酰tRNAtRNA进进入入，从从而而进进入延入延长阶长阶段，以上段，以上过过程程见见图图7-77-7和和图图7-87-8。第57页，此课件共95页哦图图7-77-7大肠杆菌起始复合物的形成大肠杆菌起始

32、复合物的形成 第58页，此课件共95页哦图图7-8 7-8 大大肠杆菌翻肠杆菌翻译起始示译起始示意图意图 第59页，此课件共95页哦（1 1）需要特异的起始）需要特异的起始tRNAtRNA即即Met-tRNAMet-tRNAi iMetMet，并且不需要，并且不需要N N端甲端甲酰酰化。已化。已发现发现的真核起始因子有近的真核起始因子有近1010种（种（eIFeIF）；（2 2）起始复合物形成在）起始复合物形成在mRNA5mRNA5端端AUGAUG上游的帽子上游的帽子结结构构（除某些病毒（除某些病毒mRNAmRNA外）外）；（3 3）ATPATP水解为水解为ADPADP供给供给mRNAmRNA

33、结合所需要的能量。结合所需要的能量。真核细胞蛋白质合成的起始真核细胞蛋白质合成的起始 第60页，此课件共95页哦 翻翻译译起始是由起始是由eIF-3eIF-3结结合在合在40S40S小小亚亚基上而促基上而促进进80S80S核糖体解离出核糖体解离出60S60S大大亚亚基开始基开始的的，同，同时时Met-Met-tRNAtRNAi iMetMet 在在eIF-2eIF-2作用下，与作用下，与GTPGTP结结合，再通合，再通过过eIF-3eIF-3的作用，先的作用，先结结合到合到40S40S小小亚亚基，然后再与基，然后再与mRNAmRNA结结合。合。mRNAmRNA结合到结合到40S40S小亚基时，

34、除了小亚基时，除了eIF-3eIF-3参加外，还需参加外，还需要要eIF-1eIF-1、eIF-4AeIF-4A、eIF-4BeIF-4B及及eIF-4CeIF-4C并由并由ATPATP水解为水解为ADPADP及及PiPi来供能。来供能。真核细胞起始复合物的形成过程真核细胞起始复合物的形成过程 第61页，此课件共95页哦 通通过过eIF-5eIF-5的的作作用用，可可使使结结合合Met-tRNAMet-tRNAi iMetMet GTPGTP及及mRNA mRNA 40S40S小小亚亚基基与与60S60S大大亚亚基基结结合合，形形成成80S80S复复合合物物。eIF-5eIF-5具具有有GTP

35、GTP酶酶活活性性，催催化化GTPGTP水水解解为为GDPGDP及及PiPi，并并有有利利于于其其它它起起始始因因子子从从40S40S小小亚亚基基表表面面脱脱落落，从从而而有有利利于于40S40S与与60S60S两两个个亚亚基基结结合合起起来来成成为为具具有有活活性性的的80S-80S-Met-tRNAMet-tRNAi iMetMet-mRNAmRNA起始复合物起始复合物（图图7-97-9和和图图7-107-10）。第62页，此课件共95页哦图图7-9 7-9 真核细胞翻译起始复合物的形成真核细胞翻译起始复合物的形成 第63页，此课件共95页哦图图7-107-10真核生物翻真核生物翻译起始示

36、意译起始示意图图第64页，此课件共95页哦多肽链的延长多肽链的延长 （1 1）为为密密码码子子所所特特定定的的氨氨基基酸酸tRNAtRNA结结合合到到核核蛋蛋白白体体的的A A位位，称称为为进进位位：氨氨基基酰酰tRNAtRNA在在进进位位前前需需要要有有三三种种延延长长因因子子的的作作用用，即即热热不不稳稳定定的的EF-TuEF-Tu,热热稳稳定定的的EF-TsEF-Ts以以及及依依赖赖GTPGTP的的转转位位因因子子。EF-TuEF-Tu首首先先与与GTPGTP结结合合，然然后后再再与与氨氨基基酰酰tRNAtRNA结结合合成成三三元元复复合合物物，这这样样的的三三元元复复合合物物才才能能进

37、进入入A A位位。此此时时GTPGTP水水解解成成GDPGDP，EF-TuEF-Tu和和GDPGDP与与结结合在合在A A位上的氨基位上的氨基酰酰tRNAtRNA分离（分离（图图7-117-11）。）。第65页，此课件共95页哦图图 7-11 7-11 原核生物肽链延长因子原核生物肽链延长因子EFTuEFTu与与GTPGTP的作用原理的作用原理第66页，此课件共95页哦（2 2）转肽转肽-肽键肽键的形成的形成：在在70S起始复合物形成过程起始复合物形成过程中，核糖核蛋白体的中，核糖核蛋白体的P位上已结合了位上已结合了起始型甲酰蛋氨酸起始型甲酰蛋氨酸tRNA，当进位后，当进位后，P位和位和A位上

38、各结合了一个氨基酰位上各结合了一个氨基酰tRNA，两个氨基酸之间在，两个氨基酸之间在核糖体转肽酶核糖体转肽酶作用下，作用下，P位位上的氨基酸提供上的氨基酸提供-COOH基基，与，与A位上的氨基酸的位上的氨基酸的-NH2形成形成肽键肽键，从而使，从而使P位上的氨基酸连接到位上的氨基酸连接到A位氨基位氨基酸的氨基上，这就是酸的氨基上，这就是转肽转肽。转肽后，在。转肽后，在A位上形成了位上形成了一个一个二肽酰二肽酰tRNA（图图7-12）。）。第67页，此课件共95页哦图图7-12 7-12 肽键的形成肽键的形成核蛋白体核蛋白体“给位给位”上携甲酰蛋氨酰基的上携甲酰蛋氨酰基的tRNAtRNA核蛋白体

39、核蛋白体“受体受体”上新进入的氨基酰上新进入的氨基酰tRNA;tRNA;失去甲酰蛋氨酰基后，即将从核蛋白体脱落的失去甲酰蛋氨酰基后，即将从核蛋白体脱落的tRNA;tRNA;接受甲酰蛋氨酰基后已增长一个氨基酸残基的肽键接受甲酰蛋氨酰基后已增长一个氨基酸残基的肽键第68页，此课件共95页哦（3 3）移移位位：转转肽肽作作用用发发生生后后，氨氨基基酸酸都都位位于于A位位，P位位上上无无负负荷荷氨氨基基酸酸的的tRNA就就此此脱脱落落，核核蛋蛋白白体体沿沿着着mRNA向向3端端方方向向移移动动一一组组密密码码子子，使使得得原原来来结结合合二二肽肽酰酰tRNA的的A位位转转变变成成了了P位位，而而A位位

40、空空出出，可可以以接接受受下下一一个个新新的的氨氨基基酰酰tRNA进进入入，移移位位过过程程需要需要EF-G，GTP和和Mg2+的参加（的参加（图图7-13）。）。第69页，此课件共95页哦图图7-137-13大肠杆菌蛋大肠杆菌蛋白质合成的白质合成的延伸过程延伸过程 第70页，此课件共95页哦 以以后后，肽肽链链上上每每增增加加一一个个氨氨基基酸酸残残基基，即即重重复复上上述述进进位位，转转肽肽，移移位位的的步步骤骤，直直至至所所需需的的长长度度，实实验验证证明明mRNAmRNA上上的的信信息息阅阅读读是是从从5 5端端向向3 3端端进进行行，而而肽肽链链的的延延伸伸是是从从氨氨基基端端到到羧

41、羧基基端端。所以多肽链合成的方向是所以多肽链合成的方向是N N端到端到C C端端。第71页，此课件共95页哦 无无论论原核生物原核生物还还是真核生物都有三种是真核生物都有三种终终止密止密码码子子UAGUAG，UAAUAA和和UGAUGA。没有一个。没有一个tRNAtRNA能能够够与与终终止密止密码码子作子作用，而是靠特殊的蛋白用，而是靠特殊的蛋白质质因子促成因子促成终终止作用。止作用。这类这类蛋白蛋白质质因子叫做因子叫做释释放因子放因子，原核生物有三种，原核生物有三种释释放因放因子：子：RF1RF1，RF2RF2和和RF3RF3。RF1RF1识别识别UAAUAA和和UAGUAG，RF2RF2识

42、别识别UAAUAA和和UGAUGA。RF3RF3的作用的作用还还不明确。真核生物中只有一种不明确。真核生物中只有一种释释放因子放因子eRFeRF，它可以，它可以识别识别三种三种终终止密止密码码子。子。翻译的终止及多肽链的释放翻译的终止及多肽链的释放 第72页，此课件共95页哦 不管原核生物还是真核生物，释放因子都不管原核生物还是真核生物，释放因子都作用于作用于A A位点位点，使，使转肽酶活性转肽酶活性变为变为水解酶活性水解酶活性，将肽链从结合在核糖体上的将肽链从结合在核糖体上的tRNAtRNA的的CCACCA末端上末端上水解下来，然后水解下来，然后mRNAmRNA与核糖体分离，最后一个与核糖体

43、分离，最后一个tRNAtRNA脱落，核糖体在脱落，核糖体在IF-3IF-3作用下，解离出大、作用下，解离出大、小亚基。解离后的大小亚基又重新参加新的肽小亚基。解离后的大小亚基又重新参加新的肽链的合成，循环往复，所以多肽链在核糖体上链的合成，循环往复，所以多肽链在核糖体上的合成过程又称的合成过程又称核糖体循环核糖体循环(图图7-147-14)。第73页，此课件共95页哦图图7-147-14大肠杆菌大肠杆菌蛋白质合蛋白质合成的终止成的终止过程过程 第74页，此课件共95页哦 上述只是单个核糖体的翻译过程，事实上在细上述只是单个核糖体的翻译过程，事实上在细胞内一条胞内一条mRNA链上结合着多个核糖体

44、，甚至可多到链上结合着多个核糖体，甚至可多到几百个。蛋白质开始合成时，第一个核糖体在几百个。蛋白质开始合成时，第一个核糖体在mRNA的起始部位结合，引入第一个蛋氨酸，然后核糖体向的起始部位结合，引入第一个蛋氨酸，然后核糖体向mRNA的的3端移动一定距离后，第二个核糖体又在端移动一定距离后，第二个核糖体又在mRNA的起始部位结合，向前移动一定的距离后，的起始部位结合，向前移动一定的距离后，在起始部位又结合第三个核糖体，依次下去，直至在起始部位又结合第三个核糖体，依次下去，直至终止。终止。多核糖体循环多核糖体循环 第75页，此课件共95页哦 两个核糖体之间有一定的长度两个核糖体之间有一定的长度间隔

45、，每个核糖体都独立完成一条间隔，每个核糖体都独立完成一条多肽链的合成，所以这种多核糖体多肽链的合成，所以这种多核糖体可以在一条可以在一条mRNA链上同时合成多条链上同时合成多条相同的多肽链，这就大大提高了翻译的相同的多肽链，这就大大提高了翻译的效率效率（图图7-15）。）。第76页，此课件共95页哦图图7-15 7-15 多核糖多核糖体循环体循环第77页，此课件共95页哦 多聚核糖体的核糖体个数，与模板多聚核糖体的核糖体个数，与模板mRNAmRNA的的长长度有关，例如血度有关，例如血红红蛋白的多蛋白的多肽链肽链mNRAmNRA编码编码区有区有450450个核苷酸个核苷酸组组成，成，长约长约15

46、0nm 150nm。上面。上面串串连连有有5-65-6个核糖核蛋白体形成多核糖体。而个核糖核蛋白体形成多核糖体。而肌凝蛋白的重肌凝蛋白的重链链mRNAmRNA由由54005400个核苷酸个核苷酸组组成，成，它由它由6060多个核糖体构成多核糖体完成多多个核糖体构成多核糖体完成多肽链肽链的合成。的合成。第78页，此课件共95页哦（1 1）氨基端和羧基端的修饰）氨基端和羧基端的修饰（2 2）共价修饰）共价修饰（3 3）亚基的聚合）亚基的聚合（4 4）水解断链）水解断链 蛋白质翻译后加工修饰蛋白质翻译后加工修饰 第79页，此课件共95页哦 在原核生物中几乎所有蛋白在原核生物中几乎所有蛋白质质都是从都

47、是从N-N-甲甲酰酰蛋氨蛋氨酸酸开始，真核生物从开始，真核生物从蛋氨酸蛋氨酸开始。甲开始。甲酰酰基基经经酶酶水水解解而而除去，蛋氨酸或者氨基端的一些氨基酸残基常由除去，蛋氨酸或者氨基端的一些氨基酸残基常由氨氨肽肽酶酶催化而催化而水解水解除去。包括除去信号除去。包括除去信号肽肽序列。因此，序列。因此，成熟的蛋白成熟的蛋白质质分子分子N-N-端没有甲端没有甲酰酰基，或没有蛋氨酸。基，或没有蛋氨酸。同同时时，某些蛋白，某些蛋白质质分子氨基端要分子氨基端要进进行行乙乙酰酰化化在在羧羧基端基端也要也要进进行修行修饰饰。氨基端和羧基端的修饰氨基端和羧基端的修饰 第80页，此课件共95页哦（1 1）磷酸化：

48、）磷酸化：磷酸化多磷酸化多发发生在多生在多肽链肽链丝丝氨酸，氨酸，苏苏氨酸氨酸的的羟羟基基上，偶上，偶尔尔也也发发生在生在酪氨酸残基酪氨酸残基上，上，这这种磷酸化的种磷酸化的过过程受程受细细胞内一种胞内一种蛋白激蛋白激酶酶催化，磷酸化后的蛋白催化，磷酸化后的蛋白质质可以可以增增加或降低它加或降低它们们的活性的活性，例如：促，例如：促进进糖原分解的磷酸化糖原分解的磷酸化酶酶，无活性的磷酸化无活性的磷酸化酶酶b b经经磷酸化以后，磷酸化以后，变变成成有活性的磷酸化有活性的磷酸化酶酶a a。而。而有活性的糖原合成有活性的糖原合成酶酶I I经经磷酸化以后磷酸化以后变变成成无活性无活性的糖原合成的糖原合

49、成酶酶D D，共同，共同调节调节糖元的合成与糖元的合成与分解分解。共价修饰共价修饰第81页，此课件共95页哦（2 2）糖糖基基化化：质质膜膜蛋蛋白白质质和和许许多多分分泌泌性性蛋蛋白白质质都都具具有有糖糖链链，这这些些寡寡糖糖链链结结合合在在丝丝氨氨酸酸或或苏苏氨氨酸酸的的羟羟基基上上，例例如如红红细细胞胞膜膜上上的的ABOABO血血型型决决定定簇簇也也可可以以与与天天门门冬冬酰酰胺胺连连接接。这这些些寡寡糖糖链链是是在在内内质质网或高网或高尔尔基体中加入的（基体中加入的（图图7-167-16）。）。第82页，此课件共95页哦图图7-167-16糖蛋白中常见的糖一肽连接键糖蛋白中常见的糖一肽连

50、接键第83页，此课件共95页哦（3 3）羟羟基基化化：胶胶原原蛋蛋白白前前链链上上的的脯脯氨氨酸酸和和赖赖氨氨酸酸残残基基在在内内质质网网中中受受羟羟化化酶酶、分分子子氧氧和和维维生生素素C C作作用用产产生生羟羟脯脯氨氨酸酸和和羟羟赖赖氨氨酸酸，如如果果此此过过程程受受障障碍碍，胶胶原原纤纤维维不不能能进进行行交交联联，极极大大地地降降低低了了它它的的张张力力强强度度；（4 4）二二硫硫键键的的形形成成：mRNAmRNA上上没没有有胱胱氨氨酸酸的的密密码码子子，多多肽肽链链中中的的二二硫硫键键，是是在在肽肽链链合合成成后后，通通过过二二个个半半胱胱氨氨酸酸的的疏疏基基氧氧化化而而形形成成的的