N蛋白質(zhì)合成學習教案

1、會計學1N蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成(hchng)第一頁，共60頁。（一）三聯(lián)子密碼(m m)定義 mRNA鏈上每三個核甘酸翻譯成蛋白質(zhì)多肽鏈上的一個氨基酸，這三個核甘酸就稱為密碼(m m)子或三聯(lián)子密碼(m m)(triplet coden) 。mRNA 5 GCU AGU ACA AAA CCU 3第1頁/共59頁第二頁，共60頁。由一種以上密碼子編碼同一(tngy)個氨基酸的現(xiàn)象稱為簡并（degeneracy），對應于同一(tngy)氨基酸的密碼子稱為同義密碼子（synonymous codon）。v 由于64個密碼子中的許多是編碼(bin m)統(tǒng)一氨基酸的，遺傳密碼具有兼并性（有豐余）第2頁

2、/共59頁第三頁，共60頁。第3頁/共59頁第四頁，共60頁。減少(jinsho)了變異對生物的影響第4頁/共59頁第五頁，共60頁。編碼某一氨基酸的密碼子越多，該氨基酸在蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的頻率(pnl)就越高。Arg例外第5頁/共59頁第六頁，共60頁。蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外(lwi)，如動物細胞的線粒體、植物細胞的葉綠體。第6頁/共59頁第七頁，共60頁。生物密碼子線粒體DNA編碼的氨基酸核DNA編碼的氨基酸所有UGA色氨酸終止子酵母CUA蘇氨酸亮氨酸果蠅AGA絲氨酸精氨酸哺乳類AGA/G終止子精氨酸哺乳類AUA甲硫氨酸異亮氨酸線粒體與核DNA密碼子使

3、用(shyng)情況的比較第7頁/共59頁第八頁，共60頁。3、 連續(xù)性編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀續(xù)閱讀(yud)(yud)，密碼間既無間斷也無交叉。，密碼間既無間斷也無交叉。 密碼子是相連的（不重疊）、中間沒有任何(rnh)的停頓第8頁/共59頁第九頁，共60頁。開放閱讀框架(可讀框, ORF)是指新測DNA序列中，由計算機辨認出的可能(knng)編碼趨于，它是從mRNA 5端起始密碼子AUG到3端終止密碼子之間的核苷酸序列 基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生(fshng)插入或缺失，可能導致框移突變(frame shift mu

4、tation)。第9頁/共59頁第十頁，共60頁。轉(zhuǎn)運氨基酸的轉(zhuǎn)運氨基酸的tRNAtRNA上的反密碼子需要通過堿基上的反密碼子需要通過堿基互補與互補與mRNAmRNA上的遺傳密碼子反向配對結(jié)合，在密碼子上的遺傳密碼子反向配對結(jié)合，在密碼子與反密碼子的配對中，前兩對嚴格遵守堿基配對原則與反密碼子的配對中，前兩對嚴格遵守堿基配對原則，第三對堿基有一定的自由度，可以，第三對堿基有一定的自由度，可以“擺動擺動”，這種，這種現(xiàn)象現(xiàn)象(xinxing)(xinxing)稱為密碼子的擺動性。稱為密碼子的擺動性。 第10頁/共59頁第十一頁，共60頁。Molecular BiologyMolecular Bi

5、ology第11頁/共59頁第十二頁，共60頁。Molecular BiologyMolecular BiologytRNA的結(jié)構(gòu)(jigu)第12頁/共59頁第十三頁，共60頁。v二級結(jié)構(gòu) 三葉草結(jié)構(gòu)，四個臂三個環(huán)的結(jié)構(gòu)。氨基酸接受臂在5和3處。大部分不變和半可變殘基位于(wiy)環(huán)上。v三級結(jié)構(gòu) 單鏈環(huán)堿基間形成9個氫鍵，L形三級結(jié)構(gòu)，分子兩端是反密碼子及氨基酸接受臂第13頁/共59頁第十四頁，共60頁。tRNA structureMolecular BiologyMolecular Biology第14頁/共59頁第十五頁，共60頁。tRNA有兩個(lin )關(guān)鍵部位： 3端CCA：接受

6、氨基酸，形成氨酰-tRNA。 與mRNA結(jié)合部位反密碼子部位第15頁/共59頁第十六頁，共60頁。35ICCA-OH53CCA-OHG G CC C G第16頁/共59頁第十七頁，共60頁。 First, the aminoacyl-tRNA synthetase attaches adenosine monophosphate(AMP) to the COOH group of the amino acid to creat an aminoacyl adenylate intermediate. Then the appropriate tRNA displaces the AMP.Mol

7、ecular BiologyMolecular Biology氨酰腺苷酸第17頁/共59頁第十八頁，共60頁。第18頁/共59頁第十九頁，共60頁。Fig. 4. Identity elements in various tRNA molecules.The synthetases have to be able to distinguish between about 40 similarly shaped, but different, tRNA molecules in cells, and they use particular parts of the tRNA molecules,

8、 called identity elements, to be able to do this. 第19頁/共59頁第二十頁，共60頁。Q 蛋白質(zhì)合成(hchng)第20頁/共59頁第二十一頁，共60頁。第21頁/共59頁第二十二頁，共60頁。 60%RNA 5.8S=160b 40S 18S=1874b 33種和Capm7G結(jié)合第22頁/共59頁第二十三頁，共60頁。合成(hchng)蛋白質(zhì)在單個核糖體上，可化分多個(du )功能活性中心，在蛋白質(zhì)合成過程中各有專一的識別作用和功能。mRNA結(jié)合部位小亞基結(jié)合或接受AA-tRNA部位（A位）大亞基結(jié)合或接受肽基tRNA的部位大亞基肽基轉(zhuǎn)移部

9、位（P位）大亞基形成肽鍵的部位（轉(zhuǎn)肽酶中心）大亞基 第23頁/共59頁第二十四頁，共60頁。氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶原核生物(shngw)中，起始氨基酸是： 起始AA-tRNA是：真核生物(shngw)中，起始氨基酸是： 起始AA-tRNA是：甲酰甲硫氨酸fMet-tRNAfMet甲硫氨酸Met-tRNAMet第24頁/共59頁第二十五頁，共60頁。第一步反應第一步反應(fnyng)(fnyng)氨基氨基(nj)(nj)酸酸 ATP-E ATP-E 氨基氨基(nj)(nj)酰酰-AMP-E -AMP-E AMP A

10、MP PPi PPi 目目 錄錄第25頁/共59頁第二十六頁，共60頁。第二步反應第二步反應(fnyng)(fnyng)氨基氨基(nj)(nj)酰酰-AMP-AMP-E E tRNA tRNA 氨基氨基(nj)(nj)酰酰-tRNA -tRNA AMPAMP E E目目 錄錄第26頁/共59頁第二十七頁，共60頁。第27頁/共59頁第二十八頁，共60頁。IF-3IF-1翻譯起始(翻譯起始復合物形成(xngchng)又可被分成3步： （P122）1. 核蛋白體大小亞基分離第28頁/共59頁第二十九頁，共60頁。A U G53IF-3IF-1第29頁/共59頁第三十頁，共60頁。第30頁/共59頁

11、第三十一頁，共60頁。IF-3IF-1IF-2GTP3.3.在在IF-2IF-2和和GTPGTP的幫助的幫助(bngzh)(bngzh)下，下， fMet-tRNAfMet fMet-tRNAfMet進入小亞進入小亞基的基的P P位，位，tRNAtRNA上的反密碼子與上的反密碼子與mRNAmRNA上的起始密碼子配對。上的起始密碼子配對。A U G53第31頁/共59頁第三十二頁，共60頁。IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4 4、帶有、帶有tRNAtRNA、mRNAmRNA和和3 3個翻譯起始個翻譯起始(q sh)(q sh)因子的小亞基因子的小亞基復合物與復合物與50S50S大亞基結(jié)合

12、，大亞基結(jié)合，GTPGTP水解，釋放翻譯起始水解，釋放翻譯起始(q (q sh)sh)因子。因子。A U G53第32頁/共59頁第三十三頁，共60頁。第33頁/共59頁第三十四頁，共60頁。第34頁/共59頁第三十五頁，共60頁。mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAMet-elF-2 -GTP真核生物翻譯真核生物翻譯(fny)起始復合物形成過程起始復合物形成過程第35頁/共59頁第三十六頁，共60頁。EF-Ts) EF-G真核生物：EF-1 、EF-2 第36頁/共59頁第三十七頁，共

13、60頁。需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts兩種延伸(ynshn)因子第37頁/共59頁第三十八頁，共60頁。通過通過(tnggu)延伸因子延伸因子EF-Ts再生再生GTP,形成形成EF-TuGTP復復合物合物 EF-Tu-GDP+ EF-Ts EF-Tu-Ts + GDP EF-Tu-Ts + GTP EF-Tu-GTP + EF-Ts重新(chngxn)參與下一輪循環(huán)第38頁/共59頁第三十九頁，共60頁。第39頁/共59頁第四十頁，共60頁。第40頁/共59頁第四十一頁，共60頁。fMetA U G53fMetTuGTP目目 錄錄第41頁/共59頁第四十二頁，共60頁。第42頁/共

14、59頁第四十三頁，共60頁。原原核核(yun h)肽肽鏈鏈合合成成終終止止過過程程 （四）肽鏈的終止(zhngzh)第43頁/共59頁第四十四頁，共60頁。 RF1：識別終止密碼子UAA和UAG 終止因子 RF2：識別終止密碼子UAA和UGA RF3：具GTP酶活性，刺激RF1和 RF2活性，協(xié)助肽鏈的釋放（原核生物）真核生物只有(zhyu)一個終止因子（eRF）第44頁/共59頁第四十五頁，共60頁。新生(xnshng)蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶切后變成有功能的成熟蛋白質(zhì)第45頁/共59頁第四十六頁，共60頁。氧化(ynghu)3、特定(tdng)氨基酸的修飾 磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化和羧

15、基化4、切除新生肽鏈中非功能片段第46頁/共59頁第四十七頁，共60頁。前胰島素原蛋白翻譯(fny)后成熟過程示意圖第47頁/共59頁第四十八頁，共60頁。第48頁/共59頁第四十九頁，共60頁。五、蛋白質(zhì)的運轉(zhuǎn)(ynzhun)機制第49頁/共59頁第五十頁，共60頁。蛋白性質(zhì) 運轉(zhuǎn)機制 主要類型 分泌 蛋白質(zhì)在結(jié)合核糖體上合成，并以翻譯-運轉(zhuǎn)同步機制運輸免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等細胞器發(fā)育 蛋白質(zhì)在游離核糖體上合成，以翻譯后運轉(zhuǎn)機制運輸 核、葉綠體、線粒體、乙醛酸循環(huán)體、過氧化物酶體等細胞器中的蛋白質(zhì) 膜的形成 兩種機制兼有 質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、類囊體中的蛋白質(zhì) 第50頁/共59頁第五十一

16、頁，共60頁。第51頁/共59頁第五十二頁，共60頁。第52頁/共59頁第五十三頁，共60頁。第53頁/共59頁第五十四頁，共60頁。新生(xnshng)蛋白質(zhì)通過同步轉(zhuǎn)運途徑進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔的主要過程第54頁/共59頁第五十五頁，共60頁。2、翻譯后運轉(zhuǎn)(ynzhun)機制第55頁/共59頁第五十六頁，共60頁。(1)(1)線粒體蛋白質(zhì)跨膜運轉(zhuǎn)線粒體蛋白質(zhì)跨膜運轉(zhuǎn)(ynzhun)(ynzhun)第56頁/共59頁第五十七頁，共60頁。(2)(2)葉綠體蛋白質(zhì)的跨膜運轉(zhuǎn)葉綠體蛋白質(zhì)的跨膜運轉(zhuǎn)(ynzhun)(ynzhun)第57頁/共59頁第五十八頁，共60頁。（3 3）核定位蛋白的運轉(zhuǎn)）核定位蛋白的運轉(zhuǎn)(ynzhun