蛋白质生物合成的机制ppt课件.ppt

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1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 中中心心法法则则指指出出，遗遗传传信信息息的的表表达达最最终终是是合合成成出出具具有有特特定定氨氨基基酸酸顺顺序序的的蛋蛋白白质质，这这种种以以mRNAmRNA上上所所携携带带的的遗遗传传信信息息,到到多多肽肽链链上上所所携携带带的的遗遗传传信信息息的的传传递递，就就好好象象以以一一种种语语言言翻翻译译成成另另一一种种语语言言时时的的情情形形相相似似，所所以以称称以以mRNAmRNA为为 模模 板板 的的 蛋蛋 白白 质质 合合 成成 过过 程程 为为 翻翻 译译(translatio

2、n)(translation)。蛋蛋白白质质合合成成过过程程十十分分复复杂杂，需需要要mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA和多种蛋白因子参与。和多种蛋白因子参与。4.4 4.4 蛋白质合成的生物学机制蛋白质合成的生物学机制篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统v蛋白质合成的蛋白质合成的场所场所是核糖体是核糖体,原料原料是是2020种种L-L-氨基酸，氨基酸，tRNA则是模板与氨基酸之则是模板与氨基酸之间的接合体，间的接合体，反应所需反应所需能量能量由由ATPATP、GTPGTP提供，此外还有提供，此外还有Mg

3、Mg2+2+、K K+等金属离子参与。等金属离子参与。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统蛋蛋白白质质合合成成各各阶阶段段的的主主要要成成分分简简表表阶段段必需必需组分分1 1氨基酸的活化氨基酸的活化2020种氨基酸种氨基酸2020种氨基种氨基酰-tRNA-tRNA合成合成酶2020种或更多的种或更多的tRNAtRNAATPATP，MgMg2+2+2 2肽链的起始的起始mRNAmRNAN-N-甲甲酰甲硫氨甲硫氨酰-tRNA-tRNAmRNAmRNA上的起始密上的起始密码子（子（AUGAUG）核糖体小核糖体小亚基基核糖体大核

4、糖体大亚基基GTPGTP，MgMg2+2+起始因子（起始因子（IF-1IF-1，IF-2IF-2，IF-3IF-3）3 3肽链的延伸的延伸功能核糖体（起始复合物）功能核糖体（起始复合物）AA-tRNAAA-tRNA伸伸长因子因子GTPGTP，MgMg2+2+肽基基转移移酶4 4肽链的的终止止ATPATPMRNAMRNA上的上的终止密止密码子子释放因子（放因子（RF-1RF-1，RF-2RF-2，RF-3RF-3）5 5折叠和加工折叠和加工参与起始氨基酸的切除、修参与起始氨基酸的切除、修饰等加工等加工过程的程的酶篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分

5、系统是一种得分类型的系统4.4.14.4.1氨基酸的活化氨基酸的活化l氨氨基基酸酸在在掺掺入入肽肽链链前前必必须须活活化化，在在胞胞液液中中进行。进行。l氨氨基基酸酸的的活活化化是是指指各各种种参参加加蛋蛋白白质质合合成成的的AAAA与与携携带带它它的的相相应应的的tRNAtRNA结结合合成成氨氨酰酰-tRNAtRNA的的过过程程。活活化化反反应应在在氨氨酰酰-tRNAtRNA 合合成成酶酶的催化下进行。的催化下进行。l活化反应分两步进行：活化反应分两步进行：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1 1、活化活化 ：AA-A

6、MP-E AA-AMP-E复合物的形成复合物的形成E-CR1-C-O P-O-CH2=O OH-O腺嘌呤腺嘌呤 OH OH ONH2AA+ATP+E AA+ATP+E AA-AMP-EAA-AMP-E+PPi+PPiMg 2+Mn 2+2 2、转移转移AA-AMP-E+tRNA AA-AMP-E+tRNA 氨酰氨酰-tRNA+AMP+E-tRNA+AMP+E高能酸苷键高能酸苷键PPPC C AO C-C-RC-C-RO HO HNH3NH3+OHOH篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统v氨基酸活化的总反应式是：氨基酸活化的

7、总反应式是：氨基酸氨基酸+ATP+tRNA+H+ATP+tRNA+H2 2O O 氨酰氨酰-tRNA+AMP+PPi-tRNA+AMP+PPiv2020种种氨氨基基酸酸中中每每一一种种都都有有各各自自特特异异的的氨氨酰酰-tRNAtRNA合合成成酶酶。氨氨酰酰-tRNAtRNA合合成成酶酶具具有有高高度度的的专专一一性性，它它既既能能识识别别相相应应的的氨氨基基酸酸（L-L-构构型型），又又能能识识别别与与此此氨氨基基酸酸相相对对应应的的一一个个或或多多个个tRNAtRNA 分分子子；即即使使AAAA识识别别出出现现错错误误，此此酶酶具具有有水水解解功功能能，可可以以将将其其水水解解掉掉。这这

8、种种高高度度的的专专一一性性保保证证了了氨氨基基酸酸与与其其特特定定的的tRNA准准确确匹匹配配，从而使蛋白质的合成具有一定的保真性。从而使蛋白质的合成具有一定的保真性。氨酰氨酰-tRNA-tRNA 合成酶合成酶v tRNAtRNAIleIle携带携带IleIle的的tRNAtRNAv Ile-Ile-tRNAtRNAIleIle异亮氨酰异亮氨酰-tRNAtRNAIleIle篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.4.2翻译的起始在模板在模板mRNA编码区编码区5端形成端形成核糖体核糖体-mRNA-起始起始tRNA复合物复

9、合物,(甲酰甲酰)甲硫氨酸放入核糖体甲硫氨酸放入核糖体P位点。位点。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统30S亚基能与亚基能与mRNA结合结合(IF3参加，识别起参加，识别起始密码子始密码子AUG），在，在IF1参与下，参与下，30S-mRNA-IF3进一步与进一步与fMet-tRNAf、GTP结结合，并释放合，并释放IF3，形成，形成30S复合物：复合物：30S-mRNA-fMet-tRNAf 30S起始复合物与起始复合物与50S大亚基相结合，形成大亚基相结合，形成70S复合物时，消耗一分子复合物时，消耗一分子GTP，并

10、释放出，并释放出IF1和和IF2。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统IF不同不同形式形式MWGTP结合结合能力能力生物学活性生物学活性IF-19500-无特异功能，但具有加无特异功能，但具有加强 IF2和和IF3的活性作用。的活性作用。IF-2IF-2a IF-2b11700085000+生成生成IF2-GTP-fMet-tRNAfmet与与前起始复合物前起始复合物结合形成合形成30S三元三元复合物复合物IF-3IF-3aIF-32066819997-1.使得使得30S与与mRNA结合，形成合，形成前起始复合物。前起始复

11、合物。2.解离活性，使解离活性，使70S核糖体核糖体颗粒粒解离解离为30S和和50S亚基。基。起始因子起始因子(Initiation factor，IF）Ecoli三种三种:IF1 IF2 IF3 IF的性质特点：的性质特点：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统l现现在在已已经经知知道道作作为为多多肽肽合合成成起起始始信信号号的的密密码码子子有有两两个个，即即甲甲硫硫氨氨酸酸的的密密码码子子(AUG)(AUG)和和缬缬氨氨酸酸的的密密码码子子(GUG)(GUG)(极极少少出出现现)。在在原原核核生生物物中中,起起始始密密码

12、码子子AUG AUG 所所编编码码的的氨氨基基酸酸并并不不是是甲甲硫硫氨氨酸本身酸本身,而是而是甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸。fMet-tRNAfMet-tRNAf f的形成的形成Met-tRNAf+N10-甲酰甲酰FH4 fMet-tRNAf+FH4甲酰化酶甲酰化酶真核生物真核生物：Met-tRNAMet。真核生物无甲基化过程，起始真核生物无甲基化过程，起始氨基酸是氨基酸是Met,Met,起始起始tRNAtRNA为为tRNAtRNAi iMetMetfMet-tRNAifMet篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图4-12翻

13、译起始复合物的形成。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(1)小小亚亚基基上上16SrRNA3端端的的(3-UCCUCC-5）和和Shine-Dalgarno顺顺序序（5-AAACAGGAGG-3原原核核生生物物mRNA上上嘌嘌呤呤区区）互互补补，相相互互结结合合，使使下下游游的的AUG起始密码子定位在起始密码子定位在P位上。位上。(2)核核糖糖体体结结合合位位点点也也含含有有一一个个信信号号起起始始密密码码子子（initiation codon）AUG。翻译时第一个密码子如何被识别的？翻译时第一个密码子如何被识别的？篮球

14、比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.4.3肽链的延伸肽链的延伸延伸延伸的三个的三个阶段段：进位反应进位反应：主要是密码子：主要是密码子-反密码子的识别；反密码子的识别；转肽反应转肽反应：肽链的形成；：肽链的形成；移位反应移位反应：tRNA和和mRNA相对核糖体的移动相对核糖体的移动篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1 1、进位、进位 新的氨酰新的氨酰-tRNA-tRNA进入进入A A位。需要消耗位。需要消耗GTPGTP，并需，并需EF-TuEF-Tu

15、（热不稳定）（热不稳定）,EF-Ts,EF-Ts（热稳定）两种延伸因子。（热稳定）两种延伸因子。EF-Tu-GTP+EF-Tu-GTP+下一个要进入的氨酰下一个要进入的氨酰-tRNA-tRNA 形成复合物形成复合物，将这个氨，将这个氨酰酰-tRNA-tRNA 送入核糖体送入核糖体A A位，同时位，同时GTPGTP GDP+Pi GDP+Pi，EFTu-GDPEFTu-GDP释放。释放。v EF-EF-TuTu-GDP+EF-Ts EF-GDP+EF-Ts EF-TuTu-Ts+GDP-Ts+GDP EF-EF-TuTu-Ts+GTP EF-Ts+GTP EF-TuTu-GTP+EF-Ts-GT

16、P+EF-Ts重新参与下一轮循环重新参与下一轮循环促进氨酰促进氨酰-tRNA-tRNA 进入进入A A位与位与mRNAmRNA结合结合篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2 2、转肽、转肽 肽酰转移酶肽酰转移酶 在肽酰转移酶的作用下在肽酰转移酶的作用下P P位点上位点上fMet-tRNAfMet-tRNAf f的甲酰的甲酰甲硫氨酸从相应的甲硫氨酸从相应的tRNAtRNA上解离下来，其上解离下来，其-COOH-COOH

17、与刚进与刚进入入A A位的氨酰位的氨酰-tRNA-tRNA上的上的-NH-NH2 2形成肽键（实质是形成肽键（实质是A A位点位点氨酰氨酰-tRNA-tRNA氨基亲核攻击氨基亲核攻击酯键羰基酯键羰基），无负荷的），无负荷的tRNAtRNA留在留在P P位，此时位，此时A A位点携带一个二肽。位点携带一个二肽。53PAAA-fMetAAAPfMet53篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图4-17 细菌中肽链延伸的第二步反应：键的生成。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是

18、一种得分类型的系统PA533 3、移位、移位 在在EF-GEF-G（移位酶）的作用下，核糖体沿（移位酶）的作用下，核糖体沿mRNA5mRNA5 3 3方方向移动，每次移动一个密码子的距离，结果使原来在向移动，每次移动一个密码子的距离，结果使原来在A A上的上的肽酰肽酰-tRNA-tRNA移到了移到了P P位点，原来在位点，原来在P P位点的无负载的位点的无负载的tRNAtRNA离开离开核糖体，同时一个新的密码子进入空的核糖体，同时一个新的密码子进入空的A A位，位，EF-G EF-G 催化的催化的移位过程需水解移位过程需水解GTPGTP提供能量。提供能量。肽链合成肽链合成从从N-CN-C。PA

19、53PAPPAA篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图4-18 细菌中肽链延伸的第三步反应：移移位位。核核糖糖体体通通过过EF-G介介导导的的GTP水水解解所所提提供供的的能能量量向向mRNA模模板板3末末端端移移动动一一个个密密码码子子，使使二二肽肽基基-tRNA完完全全进进入入P位位,准备开始新一轮肽链延伸。准备开始新一轮肽链延伸。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统核糖体沿mRNA移动与肽基-tRNA的移位这两个过程是耦联的。每次循环需要三个延伸

20、因子：EF-Tu、Ts、EF-G和2分子的GTP，在mRNA密码子指导下，肽链延伸一个氨基酸。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统延伸因子延伸因子(Elongation factor，EF）延伸因延伸因子子MWGTP结结合合能力能力生物学活性生物学活性EF-TEF-Tu4500+EF-Tu-GTPEF-Tu-GTP结合氨基合氨基酰-tRNA-tRNA（延伸（延伸tRNAtRNA）进入核糖体入核糖体A A位与位与mRNAmRNA结合合EF-Ts3000+EF-TsEF-Ts帮助帮助EF-TuEF-Tu完成完成GDPGDP被被

21、GTPGTP取代，取代，恢复活性恢复活性EF-G80000+使使肽基基-tRNA-tRNA从核糖体的从核糖体的A A位向位向P P位位移移动篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统包括包括：肽链释肽链释放，放，tRNA逐出，核糖体与逐出，核糖体与mRNA解聚解聚 终终止密止密码码UAA,UGA,UAG；释释放因子放因子(releasing factor,RF)释释放因子放因子 MWGTP结结合合能力能力 生物学活性生物学活性RF136000识别识别UAA和和UAGRF238000 识别识别UAA和和UGARF346000+刺激

22、刺激RF1，RF2的活性的活性,与与GTP结结合，使合，使转肽转肽酶酶构象改构象改变变，发挥酯发挥酯酶酶活活性，水解多性，水解多肽肽、脱离、脱离tRNA4.4.4 肽链的终止 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统a.RF1、RF2作用于A位点（P位被肽酰-tRNA所占据），识别终止密码子；b.RF3作用改变肽基转移酶构象，从而改变肽基转移特性，发挥水解酶作用，将肽链从结合在核糖体上的tRNA的CCA末端上水解下来，mRNA与核糖体分离，tRNA脱落。c.RF3与GTP结合为肽基转移及随后的核糖体释放提供能量。d.同时核糖体

23、在IF-3作用下，解离出大、小亚基。终止过程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 表15-5 抗生素在蛋白质合成的不同阶段所起的抑制作用篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.4.5 蛋白质前体的加工N端端fMet或或Met的切除的切除二硫二硫键键的形成的形成特定氨基酸的修特定氨基酸的修饰饰切除新生切除新生肽链肽链中的非功能片段中的非功能片段新生的多肽链大多数没有功能，必须经新生的多肽链大多数没有功能，必须经过加工修饰才能转变为活性蛋白质。过加工修饰才

24、能转变为活性蛋白质。蛋白质前体的加工蛋白质前体的加工蛋白质的前体加工包括：蛋白质的前体加工包括：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图4-20 4-20 生物体内最常见的被修饰的氨基酸及其修饰产物。生物体内最常见的被修饰的氨基酸及其修饰产物。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图4-21 发生在小牛组蛋白H3前35个氨基酸残基中的4种化学修饰。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统

25、图4-23 前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程示意图。切除新生肽链中非功能片段篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.4.6 蛋白质的折叠蛋白质的折叠由核糖体合成的所有新生肽链必须通过正确由核糖体合成的所有新生肽链必须通过正确的折叠才能形成动力学和热力学稳定的三维的折叠才能形成动力学和热力学稳定的三维构象，从而表现出生物活性或功能。构象，从而表现出生物活性或功能。参与蛋白质折叠的一类蛋白质助折叠蛋白参与蛋白质折叠的一类蛋白质助折叠蛋白 分子伴侣（分子伴侣（molecular chaperone）指一类在细胞内帮助新生肽链正确组装

26、成为成熟蛋白指一类在细胞内帮助新生肽链正确组装成为成熟蛋白质，而本身却不是最终功能蛋白质分子的组成成分的分质，而本身却不是最终功能蛋白质分子的组成成分的分子，称为子，称为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统分子伴侣的功能和种类分子伴侣的功能和种类功能功能 a、同一个分子伴侣可促进多种多肽链的折叠（无专一性）、同一个分子伴侣可促进多种多肽链的折叠（无专一性）b、或者阻止多肽的错误折叠、或者阻止多肽的错误折叠 如防止初始翻译的疏水端的错误折叠如防止初始翻译的疏水端的错误折叠目前研究最多的两个蛋白质家族目前研究最多的两个蛋白质家

27、族 胁迫胁迫70 家族家族 （stress-70）分子伴侣家族分子伴侣家族 （chaperonin）Prok.和和Euk.篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 热休克蛋白热休克蛋白Hsp70（heat shock protein,Hsp70）E.coli DnaK 参与蛋白质折叠、组装、跨膜、分泌与降解参与蛋白质折叠、组装、跨膜、分泌与降解DnaJ协助协助DnaK的结合有利于新生肽的折叠的结合有利于新生肽的折叠GrpE解离复合物而反复循环解离复合物而反复循环篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，

28、篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.4.7 蛋白质合成抑制剂蛋白质生物合成的抑制剂主要是一些抗生素，如嘌呤霉素、链霉素、四环素、氯霉素、红霉素等。此外，5-甲基色氨酸、环已亚胺、白喉毒素、蓖麻蛋白和其他核糖体灭活蛋白都能抑制蛋白质的合成。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统链霉素是一种碱性三糖，能干扰fMet-tRNA与核糖体的结合，从而阻止蛋白质合成的正确起始，也会导致mRNA的错读。若以多聚（U）作模板，则除苯丙氨酸（UUU）外，异亮氨酸（AUU）也会被掺入。链霉素的作用位点在30S亚基上。阻止mRNA核糖体结合 氯霉素链霉素、新霉素、卡那霉素等阻止AA-tRNA与核糖体结合 四环素干扰AA-tRNA与核糖体结合篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图4-25几种常见蛋白质合成抑制剂的结构式。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统青霉素、四环素和红霉素只与原核细胞核糖体发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制细菌生长。氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖体结合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞内蛋白质合成，影响细胞生长。