蛋白质的生物合成(5).ppt
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1、蛋白质的生物合蛋白质的生物合成成(翻译(翻译)Protein Biosynthesis,Translation第第 十十 二二 章章n n蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成,即,即翻译翻译,就是将核酸中由,就是将核酸中由 4 4 种种核苷酸序列核苷酸序列编码的遗传信息,通过编码的遗传信息,通过遗传密码遗传密码破破译的方式解读为蛋白质一级结构中译的方式解读为蛋白质一级结构中2020种种氨基酸的氨基酸的排列顺序排列顺序 。蛋白质合成体系蛋白质合成体系Protein Biosynthesis System 第第 一一 节节 n n2020种氨基酸种氨基酸(AA)(AA)作为原料作为原料n n酶及众多蛋
2、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,核蛋白体核蛋白体RNA)tRNA(transfer RNA,转移转移RNA)一、翻译模板一、翻译模板mRNA及遗传密码及遗传密码n n 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(cistron)。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
3、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mRNA可可编编码码几几种种功功能能相相关的蛋白质,为关的蛋白质,为多顺反子多顺反子(polycistron)。真真核核mRNA只只编编码码一一种种蛋蛋白白质质,为为单单顺顺反反子子(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 蛋白质蛋白质目目 录录l 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
4、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,称为称为三联体密码三联体密码(triplet coden)。起始密码起始密码(initiation coden):AUG 终止密码终止密码(termination coden):UAA,UAG,UGA 遗遗传传密密码码表表目目 录录从从mRNA mRNA 5 5 端端起起始始密密码码子子AUGAUG到到3 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个个蛋蛋白白
5、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)(open reading frame,ORF)。1.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、遗传密码中,除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外,其余氨基酸有有一个密码子外,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。目目 录录2.简并性简并性(degeneracy)目目 录录3.通用性通用性(universal)蛋白质生物合成的整套密码,从原核生物到蛋白质生物合成的整套密码,从原核生物到人类都通用。人类都通用。已发现少数例外,如动物细胞的线粒体、植已发现少数例外,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自同密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。一祖先。4.摆动性摆动性(wobble)转转运运氨氨基基酸
7、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,但但反反密密码码与与密密码码间间不不严严格格遵遵守守常常见见的的碱碱基配对规律,称为摆动配对。基配对规律,称为摆动配对。U摆动配对摆动配对目目 录录密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、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目目 录录原核生物
8、真核生物核蛋白体小亚基大亚基核蛋白体小亚基大亚基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白质rpS 21种rpL 36种rpS 33种rpL 49种 不同细胞核蛋白体的组成不同细胞核蛋白体的组成 核核蛋蛋白白体体的的组组成成目目 录录原核生物翻译过程中核蛋白体结构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)目目 录录三、三、tRN
9、A与氨基酸的活化与氨基酸的活化反反密码环密码环氨基酸臂氨基酸臂tRNA的三级结构示意图的三级结构示意图氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(一)(一)氨基酰氨基酰-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 目目 录录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 E目目 录录n n氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶对底物氨基酸和合成酶对底物氨基
10、酸和tRNAtRNA都有都有高度特异性。高度特异性。n n氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶具有校正活性合成酶具有校正活性(proofreading activity)(proofreading activity)。n n氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA的表示方法:的表示方法:Ala-Ala-tRNAtRNAAlaAla Ser-Ser-tRNAtRNASerSerMet-Met-tRNAtRNAMetMet 真核生物:Met-tRNAiMet原核生物:fMet-tRNAifMet(二)(二)起始肽链合成的氨基酰起始肽链合成的氨基酰-tRNA蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程 The P
11、rocess of Protein Biosynthesis 第第 二二 节节 n n翻译的起始(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、肽链合成起始一、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物(translational initiation complex)。原核、真核生物各种起始
12、因子的生物功能原核、真核生物各种起始因子的生物功能(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n n核蛋白体大小亚基分离;核蛋白体大小亚基分离;n nmRNAmRNA在小亚基定位结合;在小亚基定位结合;n n起始氨基酰起始氨基酰-tRNAtRNA的结合;的结合;n n核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离目目 录录A U G53IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合目目 录录S-D序列序列 IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小结
13、合到小亚基亚基A U G53目目 录录IF-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,起始复合物形成A U G53目目 录录IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi目目 录录(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n n核蛋白体大小亚基分离;核蛋白体大小亚基分离;n n起始氨基酰起始氨基酰-tRNAtRNA结合;结合;n nmRNAmRNA在核蛋白体小亚基就位;在核蛋白体小亚基就位;n n核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。metmet40S40S60S60SMeMet tMetMet4
14、0S40S60S60SmRNAeIF-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,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP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二、肽链合成延长二、肽链合成延长指指根根据据mRNAmRNA密密码码序序列列的的指指导导,次次序序添添加加氨氨基基酸酸从从N N端端向向C C端端延延伸伸肽肽链链,直直到到合合成成终终止止的过程。的过程。n n肽链延长在核蛋白体上连续性循环式
15、进行,又肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行,又称为称为核蛋白体循环核蛋白体循环(ribosomal cycle)(ribosomal cycle),每次循环增,每次循环增加一个氨基酸,包括以下三步:加一个氨基酸,包括以下三步:进位进位(entrance)(entrance)成肽成肽(peptide bond formation)(peptide bond formation)转位转位(translocation)(translocation)n n延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation elongation factor,EF)factor,E
16、F)原核生物:原核生物:EF-T(EF-EF-T(EF-TuTu,EF-Ts),EF-Ts)EF-GEF-G真核生物:真核生物:EF-1 EF-1、EF-2 EF-2 原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位,结合分解GTPEF-1-EF-Ts调节亚基EF-1-EFG有转位酶活性,促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位,促进卸载tRNA释放EF-2肽链合成的延长因子肽链合成的延长因子 又称注册又称注册(registration)(一)进位(一)进位指根据指根据mRNA下下一组遗传密码指导,一组遗传密码指导,使相应氨基酰使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体进
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- 关 键 词:
- 蛋白质 生物 合成
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