蛋白质的生物合成(3).ppt
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1、蛋白质蛋白质的生物合成的生物合成Protein Biosynthesis本章内容第一节第一节 蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系 第二节第二节 蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程 第三节第三节 蛋白质合成后加工和输送蛋白质合成后加工和输送 第四节第四节 蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生物合成的干扰和抑制 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成,即,即翻译翻译,就是将核酸,就是将核酸中由中由 4 种种核苷酸序列核苷酸序列编码的遗传信息,通编码的遗传信息,通过过遗传密码遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级破译的方式解读为蛋白质一级结构中结构中20种种氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序。蛋白质合成体系蛋
2、白质合成体系第一节第一节n n2020种氨基酸种氨基酸种氨基酸种氨基酸(AA)AA)作为原料作为原料作为原料作为原料n n酶及众多蛋白因子,如酶及众多蛋白因子,如酶及众多蛋白因子,如酶及众多蛋白因子,如IFIF、eIFeIF n nATPATP、GTPGTP、无机离子无机离子无机离子无机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RNAmRNA(messenger RNA,信使信使RNA)rRNA(ribosomal RNA,核糖体核糖体RNA)tRNA(transfer RNA,转移转移RNA)一、一、翻译模板翻译模板mRNA及遗传密码及遗传密码(一)(一)mRN
3、A是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者n遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子反子(cistron)。n原核细胞中数个结构基因常串联为一个转原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位,转录生成的录单位,转录生成的mRNA可编码几种功可编码几种功能相关的蛋白质,为多顺反子能相关的蛋白质,为多顺反子(polycistron)。n真核真核mRNA只编码一种蛋白质,为单顺反只编码一种蛋白质,为单顺反子子(single cistron)。原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密
4、码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG-5 3 蛋白质蛋白质(二)(二)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、终终止信号,称为三联体密码止信号,称为三联体密码(triplet coden)。遗传密码表目目 录录从从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
5、续续排排列列编编码码一一个个蛋蛋白白质质多多肽肽链链,称称为为开开放放阅阅读读框框架架(open reading frame,ORF)。(三)遗传密码的特点(三)遗传密码的特点 1.连续性连续性(commaless)编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读,密码间既无间断也无交叉。码连续阅读,密码间既无间断也无交叉。基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生阅读框架内的碱基发生插入或缺失,可能导致框移突变插入或缺失,可能导致框移突变(frameshift mutation)。2.简并性简并性(degeneracy)遗传密码中,除色氨酸和甲硫氨酸仅
6、有一个遗传密码中,除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外,其余氨基酸有密码子外,其余氨基酸有2、3、4个或多至个或多至6个三联体为其编码。个三联体为其编码。起始密码子:起始密码子:AUG终止密码子:终止密码子:UAA,UAG,UGA3.通用性通用性(universal)n蛋白质生物合成的整套密码,从原核生物蛋白质生物合成的整套密码,从原核生物到人类都通用。到人类都通用。n已发现少数例外,如动物细胞的线粒体、已发现少数例外,如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。植物细胞的叶绿体。n密码的通用性进一步证明各种生物进化自密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。同一祖先。4.摆动性摆动性(wobbl
7、e)转转运运氨氨基基酸酸的的tRNA的的反反密密码码需需要要通通过过碱碱基基互互补补与与mRNA上上的的遗遗传传密密码码反反向向配配对对结结合合,但但反反密密码码子子第第一一位位与与密密码码子子第第三三位位间间不不严严格格遵遵守守常常见见的的碱碱基基配配对对规规律律,称称为为摆动配对。摆动配对。密码子、反密码子配对的摆动现象tRNAtRNA反密码子反密码子第第1 1位碱基位碱基I IU UG GA AC CmRNAmRNA密码子密码子第第3 3位碱基位碱基U,C,AU,C,AA,GA,GU,CU,CU UG G二、核糖体是多肽链合成的场所二、核糖体是多肽链合成的场所原核生物原核生物真核生物真核
8、生物核糖核糖体体小亚基小亚基大亚基大亚基核糖核糖体体小亚基小亚基大亚基大亚基S S70S70S30S30S50S50S80S80S40S40S60S60SrRNArRNA16S-16S-rRNArRNA5S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA23S-rRNA18S-18S-rRNArRNA28S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5S-rRNA5.8S-5.8S-rRNArRNA蛋白蛋白质质rpSrpS 21 21种种rpLrpL 36 36种种rpSrpS 33 33种种rpLrpL 49 49种种 不同细胞核糖体的组成不同细胞核糖体的组成 核糖体的组成原核生物翻译过程中核蛋白体结构
9、模式原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位:氨基酰位位:氨基酰位(aminoacyl site)P位:肽酰位位:肽酰位(peptidyl site)E位:排出位位:排出位(exit site)三、氨基酸转运工具三、氨基酸转运工具tRNA反反密码环密码环氨基酸臂氨基酸臂tRNA的三级结构示意图(一)氨基酰(一)氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E AMP PPi 第二步反应第二步反应
10、氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E tRNA搬运功能的搬运功能的忠忠实性性是通是通过以下以下 两条途径两条途径实现的:的:tRNA的的反密反密码子子识别mRNA的的密密码子子。不同的不同的tRNA有不同的碱基有不同的碱基组成,并由成,并由 不同的不同的氨基氨基酰tRNA合成合成酶识别。既能既能识别特异特异的的tRNA,又能又能识别特异特异的的氨基酸氨基酸。(二)起始肽链合成的氨基酰(二)起始肽链合成的氨基酰-tRNA真核生物真核生物:Met-tRNAiMet原核生物原核生物:fMet-tRNAifMet蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程第二节第二节n n翻
11、译的起始(initiation)n n翻译的延长(elongation)n n翻译的终止(termination)整个翻译过程可分为整个翻译过程可分为:翻翻译译过过程程从从阅阅读读框框架架的的5-AUG开开始始,按按mRNA模模板板三三联联体体密密码码的的顺顺序序延延长长肽肽链链,直直至终止密码出现。至终止密码出现。一、一、原核生物的翻译过程原核生物的翻译过程(一)(一)起始阶段起始阶段1.核蛋白体大小核蛋白体大小亚基分离;亚基分离;2.mRNA与小亚与小亚基结合;基结合;3.起始氨基酰起始氨基酰-tRNA与小亚基与小亚基结合;结合;4.核蛋白体大亚核蛋白体大亚基结合;基结合;30S50SmR
12、NA50S+30S解聚解聚 IF-1IF-3fMetIF-2,GTPAUGfMet50SIF-3GDP+PiIF-1IF-2fMetAUG起始复合物起始复合物原核、真核生物各种起始因子的生物功能原核、真核生物各种起始因子的生物功能 IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离A U G53IF-3IF-12.mRNA与小亚基结合与小亚基结合S-D序列序列 IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)与小亚基与小亚基结合结合A U G53IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合,起始复合物形成核蛋白体大亚基结合
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