帶總結2014蛋白質的生物合成

1、第十三章 蛋白質的生物合成,第一節(jié) 蛋白質合成體系 第二節(jié) 蛋白質的合成過程 第三節(jié) 蛋白質合成后的加工和修飾,中心法則,翻譯: 以mRNA為模板，tRNA攜帶氨基酸，在核糖體內合成多肽鏈的過程,第一節(jié) 蛋白質合成體系,一、mRNA是蛋白質合成的直接模板 二、 tRNA是氨基酸的運載工具 三、核糖體是蛋白質的合成場所 (rRNA是其重要組分) 四、輔助因子,mRNA 是蛋白質合成的直接模板,mRNA是遺傳信息的傳遞者,遺傳密碼的破譯,三聯(lián)體密碼子,遺傳密碼的基本特點,1、三聯(lián)體密碼：三個堿基編碼一個氨基酸，無間隔，不重疊 2、遺傳密碼的閱讀方向：5 3,遺傳密碼的基本特點,3、通用性：各種生物

2、共用一套密碼（線粒體有例外） 4、簡并性（degeneracy）：色氨酸和甲硫氨酸僅有一個密碼子，其他氨基酸有二個或更多的密碼子。 代表同一種氨基酸的密碼子稱為同義密碼子,5、變偶性：指的是tRNA反密碼子對mRNA密碼子第三位的識別有一定自由度,GGU，GGC，GGA都編碼Gly，只需一種tRNA，減輕基因組編碼tRNA的負擔。GGG也編碼甘氨酸，需要另一種tRNA。攜帶相同氨基酸而反密碼子不同的一組tRNA叫同功受體tRNA,6、起始密碼子7、終止密碼子,四種堿基排列組合有64種密碼子， 起始密碼子：AUG 其中三個不代表任何氨基酸， 是終止密碼子UAA UAG UGA,小結：密碼子特點,

3、三聯(lián)體密碼 61個密碼子編碼20種基本氨基酸 起始密碼子 終止密碼子 通用性 簡并性 變偶性 無間隔 不重疊,1、3端CCA的A的3OH連接活化的氨基酸形成氨酰tRNA,二、tRNA是氨基酸的運載工具,2、反密碼子識別mRNA上的密碼子，反密碼子的閱讀方向也是5 3,3、起始tRNA,原核生物中起始信號是AUG , 起始氨基酸是N-甲酰甲硫氨酸。起始tRNA：N-fMet-tRNAf 。 真核生物中起始信號是AUG，起始氨基酸是甲硫氨酸。起始tRNA：tRNAi。延伸tRNA：tRNAm,原核生物 N-fMet-tRNAf 的形成是先結合甲硫氨酸，后甲?；?轉甲酰酶,三、核糖體是蛋白質合成場所

4、（rRNA是其重要組分,核糖體具有數(shù)個活性中心,mRNA結合位點，位于30S小亞基。 P位點，起始氨酰tRNA結合位點,肽酰tRNA結合位點。 A位點，新參入的氨酰tRNA結合位點，釋放因子RF識別位點。 E位點，脫負載的tRNA通過E位點離開核糖體,四、輔助因子,起始因子：IF-1、IF-2、IF-3 延長因子：EF-Tu、EF-Ts、EF-G 終止和釋放因子：RF-1、RF-2、RF-3,小結：蛋白質合成體系,一、mRNA是蛋白質合成的直接模板 二、 tRNA是氨基酸的運載工具 三、核糖體是蛋白質的合成場所 (rRNA是其重要組分) 四、輔助因子,第二節(jié)蛋白質的合成過程,一、原核生物蛋白質

5、的合成 二、真核生物與原核生物蛋白質合成的差別 三、多核糖體（polyribosome,1、氨基酸的活化和轉移 2、肽鏈合成的起始 3、肽鏈的延長 4、肽鏈合成的終止與釋放,一、原核生物蛋白質的合成,1、氨基酸的活化和轉移,氨酰-tRNA合成酶 具有氨基酸、ATP和tRNA結合位點,活化,轉移,活化,轉移,1、下列關于氨酰-tRNA合成酶敘述，錯誤的是 A一種氨酰-tRNA合成酶只活化一種氨基酸。 B. 一種氨酰-tRNA合成酶只識別一種tRNA。 C. 氨基酸活化的整個反應是由PPi水解產生的能量驅動。 D. 氨酰-tRNA合成酶可以循環(huán)使用。 答案：B，可以識別一組同功受體tRNA,1、原

6、核生物細胞中， 保證蛋白質合成正確性？ A密碼子和反密碼子的特異識別 B. tRNA攜帶特異的氨基酸 C. 氨酰-tRNA合成酶可以校正錯誤 D. 以上都包括 答案：D,2、肽鏈合成的起始,a、翻譯開始于mRNA與核糖體結合：mRNA的SD序列與16SrRNA3端互補。 b、一個特殊的tRNA啟動了蛋白質的合成： N-fMet-tRNAf c、 70S 起始復合體的形成,原核生物mRNA上的SD序列，富含嘌呤，位于AUG上游5-10nt,16SrRNA上反SD序列和SD序列結合，指示了下游的AUG就是起始密碼。 AUG和N-fMet-tRNAf 結合，而不是Met-tRNAm結合。此時，AUG

7、正對核糖體P位點,起始tRNA進入P位點,IF-3: 進入30S亞基E位點結合，使之避免在和mRNA結合前過早與50S亞基結合,IF1:進入30S亞基A位點，防止起始tRNA進入不正確位點,IF-2: 具有GTPase活性,小結：70S 起始復合體的形成,1、起始因子 IF-3、 IF-1 、 IF-2 參與形成30S起始復合物，完成 f Met-tRNA f 與P位點結合。 2、由于mRNA 的SD序列與30 S小亞基的16SrRNA反SD序列結合, 起始密碼子AUG正對著P位點，密碼子和反密碼子識別。 3、 30S起始復合物與50S的大亞基結合,3個起始因子釋放，形成70S起始復合物,3、

8、肽鏈的延長,進位：EF-Tu ，EF-Ts 轉肽：23SRNA（核酶） 移位：EF-G,進位：EF-Tu-GTP將氨酰tRNA帶入A位點， EF-Tu-GDP釋放，循環(huán),延長因子EF-Ts參與EFTu -GDP的再生,轉肽：50S核糖體上的23SRNA（核酶）催化肽鍵形成,移位：核糖體沿mRNA 53方向相對移動一個密碼子。形成的肽基-tRNA移至P位點，原來P位點上無負載的tRNA從E位點離開核糖體,移位需要延伸因子EF-G參與，EF-G-GTP水解提供能量, EF-G也叫移位酶。 移位后 A位空出準備結合下一個氨酰- tRNA,mRNA 和tRNA 以相同的方向穿過核糖體,4、肽鏈合成的終

9、止與釋放,終止和釋放因子： RF1識別UAA，UAG RF2識別UAA , UGA RF3 具有GTP酶活性,RF1和RF2含有重要保守序列基序GGQ，當RF1和RF2通過肽反密碼子與mRNA終止密碼子識別時，GGQ介導了tRNA上的肽鏈的水解。 RF3-GDP與核糖體結合，在RF1的刺激下發(fā)生GDP-GTP交換，使RF-3和核糖體結合更緊密，RF-1解離下來。 RF3的GTP酶活性被激活，RF3-GDP和Pi脫離核糖體,核糖體的重新利用 RRF 核糖體循環(huán)因子,下列哪些因子具有GTP酶活性,起始因子：IF-1、IF-2、IF-3 延長因子：EF-Tu、EF-Ts、EF-G 終止和釋放因子：R

10、F-1、RF-2、RF-3,小結：原核生物蛋白質合成過程,二、真核生物與原核生物蛋白質合成的差別,1 、真核生物起始復合物80S 2 、真核生物mRNA無SD序列，大多以最靠近5端的AUG為起始密碼子 3 、真核起始tRNA沒有甲?；?4 、真核蛋白質合成的輔助因子更多 5 、真核細胞器中蛋白質的合成與原核生物類似,三、多核糖體,在mRNA的起始密碼子部位,核糖體亞基裝配成完整的起始復合物,然后向mRNA的3端移動，直到到達終止密碼子處。 當?shù)谝粋€核糖體離開起始密碼子后,空出的起始密碼子的位置足夠與另一個核糖體結合時，第二個核糖體的小亞基就會結合上來，并裝配成完整的起始復合物，開始蛋白質的合成

11、。 同樣,第三個核糖體、第四個核糖體，依次結合到mRNA上形成多聚核糖體。根據(jù)電子顯微照片推算,多聚核糖體中,每個核糖體間相隔約80個核苷酸,第三節(jié)蛋白質合成后的加工和修飾,一、肽鏈合成后的修飾 二、蛋白質的構象形成 三、蛋白質合成后的運輸,一、肽鏈合成后的修飾,1、 末端氨基的脫甲?；蚇端甲酰甲硫氨酸的切除 2、切除信號肽 3、氨基酸側鏈的糖基化、磷酸化等 4、二硫鍵形成,脫甲酰酶,氨肽酶,二、蛋白質構象的形成,蛋白質的天然構象是由氨基酸的順序決定的。 氨基酸序列和其三維結構之間有一套尚待破譯的立體化學密碼,有些蛋白的折疊需要分子伴侶,分子伴侶（molecular chaperones,一

12、類在細胞內幫助新生肽正確組裝形成成熟蛋白質,而本身卻不是最終功能蛋白質的組成成分,這類蛋白質被稱為分子伴侶,三、蛋白質合成后的運輸,信號肽（signal peptide） 引導蛋白質從胞質進入內質網、線粒體、葉綠體、高爾基體、細胞核。 1535個氨基酸殘基，大多在分泌蛋白的N端，也有的在中間（卵清蛋白,蛋白質通過其信號肽引導到目的地,signal peptide,SRP 是一種核蛋白。由300個核苷酸的RNA和6個多肽組成。 SRP 有兩個功能域：一個和信號肽結合，肽鏈的延伸暫時終止，另一個和攜帶新生多肽鏈的核糖體結合,信號識別體 （signal recognition particle，SR

13、P,1、信號肽引導蛋白進入內質網,SRP,2、分泌蛋白從ER運送到高爾基體,蛋白質通過運輸泡（transport vesicle）由ER運輸?shù)礁郀柣w。 高爾基體中的多肽的修飾及分類： 對糖蛋白進一步修飾與調整 各種多肽分類送至溶酶體，分泌粒及質膜,3、細胞質蛋白運至核區(qū),蛋白質向核內的運輸分兩個階段，停泊階段和轉位階段都依賴細胞質組分，轉位需要核轉運蛋白的存在,4、線粒體和葉綠體蛋白的來源,線粒體和葉綠體基因組只編碼一小部分蛋白，大部分由細胞核基因組編碼，轉譯后運輸?shù)骄€粒體和葉綠體,本章思考題,1、遺傳密碼的特點。 2、原核生物蛋白質合成的氨基酸活化和轉移、起始（詳述）、延伸（詳述）、終止。

14、 3、原核生物和真核生物翻譯差別（簡單）。 4、多核糖體 5、信號肽 6、分子伴侶,總結：代謝調節(jié),一、交叉網絡,為什么說6-磷酸葡萄糖是糖代謝的交叉點？ 葡萄糖進入糖酵解途徑的第一步，參與糖酵解。 糖異生作用的關鍵步驟之一。 單糖主要的活化供體UDPG合成的焦磷酸化酶催化途徑中，6-磷酸-葡萄糖是主要的底物來源。 由其開始磷酸戊糖途徑，參與磷酸戊糖途徑。 總之：6-磷酸-葡萄糖參與了糖代謝（分解與合成）的主要途徑，是典型的交叉點,為什么說乙酰-CoA是代謝的重要中間物質？ 糖酵解產物進入三羧酸循環(huán)的連接點，而三羧酸循環(huán)是物質與能量代謝的樞紐。 脂肪酸降解與合成的基本單元，是動物細胞碳水化合物供應不足時，脂肪酸降解中酮體代謝的關鍵物質。 是植物微生物中乙醛酸循環(huán)中的關鍵物質，而乙醛酸循環(huán)在這些生物體內完成了脂肪酸向碳水化合物的轉化。 氨基酸代謝碳骨架的連接點之一,二、動物糖可以轉化成脂肪酸，但脂肪酸不能凈合成糖，因為乙酰CoA合成丙酮酸的反應不可逆。植物乙醛酸循環(huán)實現(xiàn)脂肪酸轉變成糖,糖,異檸檬酸裂解酶,蘋果酸合酶,乙醛酸,