生物化學(xué)（楊洋）14.蛋白質(zhì)生物合成

1、整理課件整理課件1第十二章第十二章 蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成PROTEIN BIOSYNTHESIS 整理課件整理課件2本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容蛋白質(zhì)生物合成體系蛋白質(zhì)生物合成體系 mRNA 直接模板直接模板 核糖體核糖體 合成場(chǎng)所合成場(chǎng)所 tRNA 氨基酸的運(yùn)載工具，蛋白質(zhì)合成的適配器氨基酸的運(yùn)載工具，蛋白質(zhì)合成的適配器肽鏈的生物合成過程肽鏈的生物合成過程 原核原核 真核真核蛋白質(zhì)翻譯后修飾和靶向輸送蛋白質(zhì)翻譯后修飾和靶向輸送 翻譯后修飾翻譯后修飾 靶向輸送靶向輸送蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制 抗生素抗生素 毒素、干擾素毒素、干擾素整理課件整理課件3 反轉(zhuǎn)錄反

2、轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制復(fù)制RNA復(fù)制復(fù)制DNA RNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯整理課件整理課件4蛋白質(zhì)生物合成蛋白質(zhì)生物合成翻譯翻譯（translation）以以mRNA為模板、以為模板、以氨基酸氨基酸為原料，合成為原料，合成特定多肽鏈的過程。特定多肽鏈的過程。這樣，這樣，mRNA分子中分子中的的核苷酸序列核苷酸序列就被翻譯為蛋白質(zhì)的就被翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸氨基酸序列。序列。整理課件整理課件5第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)生物合成體系蛋白質(zhì)生物合成體系THE MACHINERY OF PROTEIN SYNTHESIS三種三種RNA： mRNA 模板模板 tRNA 特異的特異的“搬運(yùn)工具搬運(yùn)工具” rRN

3、A “裝配機(jī)裝配機(jī)”20種種-氨基酸氨基酸 原料原料酶與蛋白質(zhì)因子酶與蛋白質(zhì)因子 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶，轉(zhuǎn)肽酶，轉(zhuǎn)位酶合成酶，轉(zhuǎn)肽酶，轉(zhuǎn)位酶 IFeIF ，EF，RF無機(jī)離子及能量：無機(jī)離子及能量：Mg2+ ，K+，ATP ，GTP整理課件整理課件6一一 蛋白質(zhì)合成機(jī)制研究的三大成就蛋白質(zhì)合成機(jī)制研究的三大成就Zamecnik證明證明核糖體核糖體是蛋白質(zhì)合是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所（成的場(chǎng)所（1953年）年）Three Advances for Deducing Protein SynthesisPaul Zamecnik 整理課件整理課件Hoagland和和Zamecnik發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了“活化

4、活化”的氨基酸的氨基酸氨基酰氨基酰-tRNA (1955年年)Mahlon Hoagland整理課件整理課件8Francis CrickCrick提出提出DNA與蛋白質(zhì)之間有轉(zhuǎn)換與蛋白質(zhì)之間有轉(zhuǎn)換分子（分子（1958年）年）DNA mRNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)整理課件整理課件9mRNA structureopen reading frame(ORF)二二 mRNA與遺傳密碼與遺傳密碼 mRNA and Genetic Code整理課件整理課件10遺傳密碼遺傳密碼mRNA的作用：的作用：翻譯的直接模板翻譯的直接模板 mRNA(4字符字符) 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(20字符字符)?整理課件整理課件11在在mRNA

5、分子的分子的ORF區(qū)，從區(qū)，從5端端3端，每相端，每相鄰的鄰的3個(gè)核苷酸組成一組，在蛋白質(zhì)合成時(shí)，對(duì)個(gè)核苷酸組成一組，在蛋白質(zhì)合成時(shí)，對(duì)應(yīng)某一種氨基酸，這就是應(yīng)某一種氨基酸，這就是遺傳密碼。遺傳密碼。相鄰的三相鄰的三個(gè)核苷酸稱為個(gè)核苷酸稱為密碼子密碼子(codon)或三聯(lián)體密碼或三聯(lián)體密碼(triplet) 遺傳密碼遺傳密碼 mRNA上的密碼語言上的密碼語言（Genetic Code）整理課件整理課件12遺傳密碼表遺傳密碼表P336整理課件整理課件13起始密碼與終止密碼起始密碼與終止密碼initiation codon & termination codon 起始密碼起始密碼起始密碼位

6、于起始密碼位于mRNA5端附近，端附近，起始密碼最適上下文序列為：起始密碼最適上下文序列為： CCCCAUGGAGAUG甲硫氨酸甲硫氨酸initiation codonUAAUAGUGA 終止密碼終止密碼termination codon不代表任何氨基酸不代表任何氨基酸The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968for their interpretation of the genetic code and its function in protein synthesisHolley RWKhorana HGNirenberg MW整理課件整理

7、課件15遺傳密碼的特點(diǎn)遺傳密碼的特點(diǎn)方向性方向性 directivity連續(xù)性連續(xù)性 continuity簡(jiǎn)并性簡(jiǎn)并性 degeneracy通用性通用性 universality擺動(dòng)性擺動(dòng)性 wobble整理課件整理課件16(一一) 方向性方向性 ( directivity ) 密碼子的排列是從密碼子的排列是從mRNA 5 3端端 起始密碼位于起始密碼位于 5 端；終止密碼位于端；終止密碼位于3端端 （二）連續(xù)性（二）連續(xù)性 ( continuity) (frame shift mutation)密碼子在密碼子在mRNA上上連續(xù)連續(xù)排列排列相鄰密碼子之間既無間斷也無交叉重疊相鄰密碼子之間既無間

8、斷也無交叉重疊如插入或缺失堿基可能導(dǎo)致如插入或缺失堿基可能導(dǎo)致移碼突變移碼突變整理課件整理課件17A U G G G C U C C A U C G G C G C A U A A startcodonmethionineglycineserineisoleucineglycinealanine stopcodoncodon 2 codon 3 codon 4 codon 5 codon 6 codon 7codon 153密碼子的方向性和連續(xù)性密碼子的方向性和連續(xù)性整理課件整理課件18密碼子閱讀框既無間隔也不重疊密碼子閱讀框既無間隔也不重疊蛋蛋氨氨酸酸天天冬冬酰酰胺胺精精氨氨酸酸谷谷氨氨酸酸

9、甘甘氨氨酸酸AUG AAUAGAG AAGGCCG堿基丟失堿基丟失賴賴氨氨酸酸丙丙氨氨酸酸酪酪氨氨酸酸UU 一個(gè)堿基突變一個(gè)堿基突變第三個(gè)堿基改變第三個(gè)堿基改變 C整理課件整理課件19(三三) 簡(jiǎn)并性簡(jiǎn)并性（degeneracy）多個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)一種氨基酸的現(xiàn)象多個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)一種氨基酸的現(xiàn)象A,G,C,U 共可組成共可組成64（43）種密碼子）種密碼子 61 種密碼子：代表不同的氨基酸種密碼子：代表不同的氨基酸 3 種密碼子：種密碼子： 代表終止密碼代表終止密碼組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸：組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸：20種種整理課件整理課件20遺傳密碼舉例：遺傳密碼舉例：UUAUUGCUUCUCCUAC

10、UG亮氨酸亮氨酸(Leu)AUG 甲硫氨酸甲硫氨酸(Met)UUUUUC苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe)ACUACCACAACG蘇氨酸蘇氨酸(Thr)整理課件整理課件21(四四) 通用性通用性（Universality）從病毒、細(xì)菌到人從病毒、細(xì)菌到人 ，所有生物均使用同一套密碼子，所有生物均使用同一套密碼子說明各種生物在進(jìn)化上具有同源性。說明各種生物在進(jìn)化上具有同源性。通用性是相對(duì)的通用性是相對(duì)的 線粒體中：線粒體中：UAG不代表不代表終止信號(hào)終止信號(hào)而是代表而是代表色氨酸色氨酸 AGA、AGG：終止密碼終止密碼 AUA：起始密碼；甲硫氨酸起始密碼；甲硫氨酸 某些細(xì)菌：某些細(xì)菌：GUG也可作啟動(dòng)信

11、號(hào)也可作啟動(dòng)信號(hào)整理課件整理課件2253mRNAtRNA353535反密碼子與密碼子的配對(duì)：反密碼子與密碼子的配對(duì)：（1）反向互補(bǔ)）反向互補(bǔ) （2）不穩(wěn)定（擺動(dòng)性）不穩(wěn)定（擺動(dòng)性）（五）擺動(dòng)性（五）擺動(dòng)性 wobble整理課件整理課件23密碼子與反密碼子配對(duì)的擺動(dòng)現(xiàn)象密碼子與反密碼子配對(duì)的擺動(dòng)現(xiàn)象GUU CA GU C AmRNA密碼子密碼子第第3位堿基位堿基CAGUItRNA反密碼子反密碼子第第1位堿基位堿基 密碼子密碼子的第的第 1 1、2 2、3 3 個(gè)核苷酸與個(gè)核苷酸與反密碼子反密碼子的第的第 3 3、2 2、1 1 個(gè)核苷酸配對(duì)個(gè)核苷酸配對(duì)整理課件整理課件24 Example of

12、Base-pairing Wobble整理課件整理課件25 tRNA是氨基酸與密碼子間的是氨基酸與密碼子間的“特異接頭特異接頭”tRNA, The Adaptor of An Amino Acid to Its Codon整理課件整理課件26tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的特點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的特點(diǎn)tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸具有特異性轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸具有特異性 一種一種tRNA對(duì)應(yīng)一種氨基酸對(duì)應(yīng)一種氨基酸 一種氨基酸可由多種一種氨基酸可由多種 tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn) 氨基酸結(jié)合于氨基酸結(jié)合于tRNA的的3末端末端(CCA-OH) 氨基酰氨基酰-tRNA表示法：表示法：ala-tRNAala met-tRNAimet met-tRN

13、Amet tRNA上的上的反密碼子反密碼子識(shí)別識(shí)別mRNA上的密碼子上的密碼子, 使所攜帶的氨基酸準(zhǔn)確對(duì)號(hào)入座。使所攜帶的氨基酸準(zhǔn)確對(duì)號(hào)入座。整理課件整理課件27四四 核糖體是肽鏈合成的核糖體是肽鏈合成的“裝配機(jī)裝配機(jī)”Ribosome，the Machinery for Synthesis of Peptide Chain整理課件整理課件28 核糖體組成核糖體組成 大、小兩個(gè)亞基大、小兩個(gè)亞基 主要成分是多種蛋白質(zhì)主要成分是多種蛋白質(zhì)rRNA整理課件整理課件29核糖體的組成核糖體的組成21種種原核原核真核真核小亞基小亞基rRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)rRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)大亞基大亞基16S-rRNA 1

14、8S-rRNA33種種5S,23S-rRNA5S,5.8S,28S-rRNA49種種36種種大大 小小30 S40 S大大 小小50 S60 S核糖體核糖體大大 小小70 S80 S核糖體功能區(qū)：核糖體功能區(qū)： 受位受位 (氨基酰位，氨基酰位，A位位) acceptor site (aminoacyl site)給位給位 (肽酰位，肽酰位，P位位): donor site (peptidyl site)排出位（排出位（ E位，原核）位，原核）exit site 整理課件整理課件31 2 2t tRNARNA?？课稽c(diǎn)停靠位點(diǎn)結(jié)合結(jié)合AA-tRNA結(jié)合肽酰結(jié)合肽酰-tRNA和起始和起始Met-tR

15、NA真核生物核糖體結(jié)構(gòu)模式真核生物核糖體結(jié)構(gòu)模式整理課件整理課件32蛋白質(zhì)合成的高效性多核糖體蛋白質(zhì)合成的高效性多核糖體（polysome）（真核）（真核）整理課件整理課件33蛋白質(zhì)合成的高效性多核糖體蛋白質(zhì)合成的高效性多核糖體（polysome）（原核）（原核）整理課件整理課件34The Nobel Price in Chemistry 2009for studies of the structure and function of the ribosome整理課件整理課件35 氨基酸活化形成氨基酰氨基酸活化形成氨基酰-tRNAtRNA氨基酰氨基酰- tRNAMg2+ Mn2+Amino a

16、cidAmino acidATP +aminoacyl-tRNA synthetase35氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸的活化氨基酸的活化ACTIVATION OF AMINO ACIDS整理課件整理課件36 對(duì)底物氨基酸和對(duì)底物氨基酸和tRNA都有都有高度特異性高度特異性 具有具有校正活性校正活性 (proofreading activity) 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶的作用特點(diǎn)合成酶的作用特點(diǎn) 保證保證tRNA攜帶正確的氨基酸攜帶正確的氨基酸整理課件整理課件37 真核生物起始真核生物起始: Met-tRNAiMet 原核生物起始：原核生物起始：fMet-tRNA

17、fMet （轉(zhuǎn)甲?；皋D(zhuǎn)甲?；复呋?，甲?；梢惶紗挝惶峁┐呋?，甲酰基由一碳單位提供）整理課件整理課件38第三節(jié)第三節(jié) 肽鏈的生物合成過程肽鏈的生物合成過程PROCESS OF PEPTIDE SYNTHESIS 起始（起始（initiation） 延長(zhǎng)（延長(zhǎng)（elongation） 終止（終止（termination） 核糖體循環(huán)核糖體循環(huán)ribosome cycle整理課件整理課件39一一 肽鏈合成的起始肽鏈合成的起始（原核生物）（原核生物） Initiation in Ribosome Cycle需要因子：需要因子：Mg2、GTP、起始因子起始因子(IF)模板模板mRNA核糖體大小亞基

18、核糖體大小亞基組成組成起始復(fù)合物起始復(fù)合物fMet-tRNAfMet整理課件整理課件40原核起始因子原核起始因子(initiation factor, IF)： IF3: 抑制核糖體大、小亞基過早聚合抑制核糖體大、小亞基過早聚合; 促進(jìn)小亞基與促進(jìn)小亞基與mRNA結(jié)合結(jié)合 IF2: 促進(jìn)促進(jìn)fmet-tRNAfmet與核糖體小亞基結(jié)合與核糖體小亞基結(jié)合; GTP酶活性（酶活性（GTP GDP+Pi） IF1: 輔助輔助IF2、IF3 整理課件整理課件41起始復(fù)合物的形成過程起始復(fù)合物的形成過程核糖體大小亞基分離核糖體大小亞基分離mRNA在小亞基定位結(jié)合在小亞基定位結(jié)合起始氨基酰起始氨基酰-tR

19、NA結(jié)合結(jié)合核糖體大亞基結(jié)合核糖體大亞基結(jié)合整理課件整理課件42IF-3IF-11. 核糖體大小亞基分離核糖體大小亞基分離整理課件整理課件43A U G53IF-3IF-12. mRNA在小亞基定位結(jié)合在小亞基定位結(jié)合整理課件整理課件44S-D序列序列 (Shine-Dalgarno sequence)整理課件整理課件45IF-3IF-1IF-2GTP3. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAfMet )結(jié)合結(jié)合到小亞基，到小亞基，形成形成30S起始復(fù)合物。起始復(fù)合物。A U G53整理課件整理課件46IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4. 核糖體大亞基結(jié)合核糖體大亞基結(jié)合

20、, 形成形成70S起始復(fù)合體起始復(fù)合體A U G53整理課件整理課件47IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始復(fù)合物的形成過程起始復(fù)合物的形成過程整理課件整理課件48二二 肽鏈延長(zhǎng)肽鏈延長(zhǎng) Elongation in Ribosome Cycle即即核糖體核糖體自自mRNA 5端向端向3端推進(jìn)翻譯過程，端推進(jìn)翻譯過程，需延長(zhǎng)因子需延長(zhǎng)因子(EF)、GTP和無機(jī)離子和無機(jī)離子 循環(huán)進(jìn)行循環(huán)進(jìn)行肽鏈延長(zhǎng)肽鏈延長(zhǎng)肽鏈延長(zhǎng)過程：肽鏈延長(zhǎng)過程：1. 1. 進(jìn)位進(jìn)位(entrance)2. 2. 成肽成肽(peptide bond formation)3. 3. 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)

21、位(translocation)整理課件整理課件49原核原核延長(zhǎng)因子延長(zhǎng)因子生物功能生物功能對(duì)應(yīng)真核對(duì)應(yīng)真核延長(zhǎng)因子延長(zhǎng)因子EF-Tu促進(jìn)氨基酰促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)入進(jìn)入A位，位，結(jié)合并分解結(jié)合并分解GTPeEF-1-EF-Ts調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基, 促進(jìn)促進(jìn)EF-Tu再利用再利用eEF-1-有轉(zhuǎn)位酶活性有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)，促進(jìn)mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位前移到位前移到P位，位，促進(jìn)卸載促進(jìn)卸載tRNA釋放釋放eEF-2肽鏈合成的延長(zhǎng)因子肽鏈合成的延長(zhǎng)因子 (elongation factor, EF)EF-G整理課件整理課件50又稱注冊(cè)又稱注冊(cè)(registration)1.進(jìn)位進(jìn)位

22、(entrance)根據(jù)根據(jù)mRNA下一組遺下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰氨基酰-tRNA進(jìn)入核進(jìn)入核糖體糖體A位位整理課件整理課件51延長(zhǎng)因子延長(zhǎng)因子EF-Tu 促進(jìn)氨基酰促進(jìn)氨基酰tRNA 與核糖體與核糖體A位結(jié)合位結(jié)合延長(zhǎng)因子延長(zhǎng)因子EF-Ts 促進(jìn)促進(jìn)EF-Tu的再利用的再利用整理課件整理課件52Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGDP進(jìn)位進(jìn)位 (entrance)整理課件整理課件532. 成肽成肽 (peptide bond formation)由由轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)肽酶催化肽鍵生成催化肽鍵生成整理課件整理課件543. 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位(Translocation)EF-

23、G有有轉(zhuǎn)位酶轉(zhuǎn)位酶活性，通過水解活性，通過水解1分子分子GTP，促進(jìn)核糖體向促進(jìn)核糖體向mRNA的的3側(cè)移動(dòng)。側(cè)移動(dòng)。 整理課件整理課件55fMetA U G53fMetTuGTP成肽與轉(zhuǎn)位成肽與轉(zhuǎn)位整理課件整理課件56進(jìn)位進(jìn)位轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位成肽成肽整理課件整理課件57每一循環(huán)生成一個(gè)肽鍵每一循環(huán)生成一個(gè)肽鍵 每生成一個(gè)肽鍵平均消耗每生成一個(gè)肽鍵平均消耗4個(gè)高能磷酸鍵個(gè)高能磷酸鍵（活化（活化: 2；進(jìn)位；進(jìn)位: 1；轉(zhuǎn)位；轉(zhuǎn)位: 1）密碼子閱讀方向：密碼子閱讀方向：5 3多肽鏈延長(zhǎng)方向：多肽鏈延長(zhǎng)方向：N端端C端端肽鏈延長(zhǎng)過程特點(diǎn)：肽鏈延長(zhǎng)過程特點(diǎn)：整理課件整理課件58 三三 肽鏈合成的終止肽鏈合成

24、的終止Termination in Ribosome Cycle當(dāng)翻譯至當(dāng)翻譯至mRNA終止密碼時(shí)，多肽鏈合成終止密碼時(shí)，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，中釋出，mRNA、核、核糖體等分離。糖體等分離。整理課件整理課件59終止因子辨認(rèn)終止密碼（終止因子辨認(rèn)終止密碼（UAA、UGA、UAG）轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)樗饷皋D(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)樗饷鸽逆溼尫烹逆溼尫舖RNA釋放釋放大小亞基分離大小亞基分離終止因子終止因子（或稱釋放因子（或稱釋放因子, release factor, RF） 辨認(rèn)終止密碼，使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗饷?，水解肽鏈與辨認(rèn)終止密碼，使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗饷?，水解肽鏈與tRNA 的連

25、接，促進(jìn)肽鏈從核糖體釋放。的連接，促進(jìn)肽鏈從核糖體釋放。終止過程：終止過程：RF1, RF2, RF3整理課件整理課件60原原核核肽肽鏈鏈合合成成終終止止過過程程 整理課件整理課件61U A G53COO-肽鏈合成終止過程肽鏈合成終止過程整理課件整理課件62 核糖體循環(huán)核糖體循環(huán) Ribosome Cycle 蛋白質(zhì)翻譯過程中，核糖體大小亞基聚合，完成肽鏈蛋白質(zhì)翻譯過程中，核糖體大小亞基聚合，完成肽鏈合成的起始、延長(zhǎng)及終止過程后解離，然后再聚合成完整合成的起始、延長(zhǎng)及終止過程后解離，然后再聚合成完整的核糖體，開始新的肽鏈合成，循環(huán)往復(fù)。的核糖體，開始新的肽鏈合成，循環(huán)往復(fù)。整理課件整理課件63

26、真核與原核生物蛋白質(zhì)合成的異同：真核與原核生物蛋白質(zhì)合成的異同： 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： 遺傳密碼相同遺傳密碼相同 組分相似：組分相似：核糖體，核糖體，tRNA，各種蛋白質(zhì)因子，各種蛋白質(zhì)因子 合成途徑相似：核糖體循環(huán)合成途徑相似：核糖體循環(huán) 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： （見下表）（見下表）四四 真核生物蛋白質(zhì)合成的特點(diǎn)真核生物蛋白質(zhì)合成的特點(diǎn)Characteristics of Protein Synthesis in Eukaryotes整理課件整理課件64 原核原核 真核真核 mRNA 多順反子多順反子(polycistron) 單順反子單順反子(monocistron) 無無“帽、尾帽、尾”結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)

27、， 有有“帽、尾帽、尾”結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 5起動(dòng)信號(hào)上游有起動(dòng)信號(hào)上游有SD序列序列 無無SD序列序列 核糖體核糖體 30S+50S=70S 40S+60S=80S起始起始AA fMet-tRNAfMet Met-tRNAiMetIF、EF IF 3種種 eIF 10多種多種及及RF EF-Tu、EF-Ts、EF-G eEF1、eEF2 RF1、RF2、RF3 eRF轉(zhuǎn)錄與翻譯轉(zhuǎn)錄與翻譯 轉(zhuǎn)錄翻譯偶聯(lián)轉(zhuǎn)錄翻譯偶聯(lián) 不偶聯(lián)（分隔進(jìn)行）不偶聯(lián)（分隔進(jìn)行）的關(guān)系的關(guān)系 （幾乎同時(shí)進(jìn)行）（幾乎同時(shí)進(jìn)行）抑制劑抑制劑 抗生素抗生素 白喉毒素、植物毒素等白喉毒素、植物毒素等整理課件整理課件65 真核生物線粒體存在

28、獨(dú)立的蛋白質(zhì)真核生物線粒體存在獨(dú)立的蛋白質(zhì)合成體系，與真核細(xì)胞質(zhì)合成體系不同，合成體系，與真核細(xì)胞質(zhì)合成體系不同，與原核體系類似。與原核體系類似。 抗生素有一定的副作用抗生素有一定的副作用 整理課件整理課件66第四節(jié)第四節(jié) 翻譯后修飾與靶向輸送翻譯后修飾與靶向輸送POSTTRANSLATIONAL MODIFICATION AND TARGETING折疊為天然構(gòu)象的蛋白質(zhì)折疊為天然構(gòu)象的蛋白質(zhì)氨基酸殘基的化學(xué)修飾氨基酸殘基的化學(xué)修飾亞基聚合、輔基連接亞基聚合、輔基連接定向輸送至特定位點(diǎn)定向輸送至特定位點(diǎn)從核糖體釋放出的新生多肽鏈，需經(jīng)過各種翻譯后從核糖體釋放出的新生多肽鏈，需經(jīng)過各種翻譯后加工

29、才轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粯?gòu)象的功能蛋白。加工才轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粯?gòu)象的功能蛋白。主要包括：主要包括：整理課件整理課件67一一 多肽鏈折疊為天然構(gòu)象的蛋白質(zhì)多肽鏈折疊為天然構(gòu)象的蛋白質(zhì)細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動(dòng)完成，細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動(dòng)完成，而需要其他酶或蛋白質(zhì)因子的輔助。而需要其他酶或蛋白質(zhì)因子的輔助。分子伴侶分子伴侶 (molecular chaperon) 是細(xì)胞內(nèi)一類保守蛋白質(zhì)，可識(shí)別肽鏈的非天然是細(xì)胞內(nèi)一類保守蛋白質(zhì)，可識(shí)別肽鏈的非天然構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊 熱休克蛋白熱休克蛋白 (heat shock protein,

30、HSP) 伴侶素伴侶素 (chaperonin) 整理課件整理課件68伴侶素作用示意圖伴侶素作用示意圖整理課件整理課件69二二 翻譯后加工與修飾的主要方式翻譯后加工與修飾的主要方式Posttranslational Processing and Modification(一一) 二硫鍵的形成二硫鍵的形成 S S兩個(gè)兩個(gè)Cys殘基形成二硫鍵（鏈內(nèi)或鏈間）殘基形成二硫鍵（鏈內(nèi)或鏈間）胰島素胰島素(insulin)核糖核酸酶核糖核酸酶(ribonuclease)整理課件整理課件70( (二二) ) 氨基酸殘基的化學(xué)修飾氨基酸殘基的化學(xué)修飾磷酸化磷酸化(Phosphorylation) Ser、Thr

31、、Tyr乙?；阴；?Acetylation) Lys甲基化甲基化(Methylation) Lys，Arg羥基化羥基化(Hydroxylation) Pro，Lys糖基化糖基化（glycosylation） Asn, Ser, Thr整理課件整理課件71磷酸化絲氨酸磷酸化絲氨酸磷酸化蘇氨酸磷酸化蘇氨酸磷酸化酪氨酸磷酸化酪氨酸 OH Protein P Protein Protein KinaseATP ADPPhosphatasePi整理課件整理課件72 ATP ADP 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a （無活性）（無活性） 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 （有活

32、性）（有活性） Pi H2OP糖原分解糖原分解 ATP ADP 糖原合酶激酶糖原合酶激酶糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶 （有活性）（有活性） 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 （無活性）（無活性） Pi H2OP糖原合成糖原合成整理課件整理課件73(三三) 蛋白質(zhì)前體中肽段的切除蛋白質(zhì)前體中肽段的切除 在核糖體合成的肽鏈大多數(shù)是在核糖體合成的肽鏈大多數(shù)是蛋白質(zhì)前體蛋白質(zhì)前體(precursor)，需水解切除部分肽段，才能形成有活性的蛋白質(zhì)需水解切除部分肽段，才能形成有活性的蛋白質(zhì)胰島素的加工胰島素的加工整理課件整理課件74三三 亞基聚合、輔基連接亞基聚合、輔基連接整理課件整理課件75（一）亞基聚合

33、（一）亞基聚合鏈鏈鏈鏈Hb含多個(gè)亞基的蛋白質(zhì)聚合成有生物活性的蛋白質(zhì)含多個(gè)亞基的蛋白質(zhì)聚合成有生物活性的蛋白質(zhì)（二）結(jié)合蛋白質(zhì)的合成（二）結(jié)合蛋白質(zhì)的合成結(jié)合蛋白質(zhì)如糖蛋白、脂蛋白、色素蛋白分別需加結(jié)合蛋白質(zhì)如糖蛋白、脂蛋白、色素蛋白分別需加糖、加脂、加輔基等才成為活性蛋白質(zhì)糖、加脂、加輔基等才成為活性蛋白質(zhì)整理課件整理課件76四四 蛋白質(zhì)的靶向輸送蛋白質(zhì)的靶向輸送 PROTEIN TARGETING 1. 保留在細(xì)胞質(zhì)保留在細(xì)胞質(zhì) 2. 進(jìn)入細(xì)胞器進(jìn)入細(xì)胞器 3. 分泌到細(xì)胞外分泌到細(xì)胞外信號(hào)肽信號(hào)肽(signal peptide)蛋白質(zhì)合成后的去向：蛋白質(zhì)合成后的去向：信號(hào)肽的特點(diǎn)：信號(hào)肽

34、的特點(diǎn)： 位于多肽鏈的位于多肽鏈的N端端 序列保守序列保守整理課件整理課件77信號(hào)肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)信號(hào)肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)堿性氨基末端堿性氨基末端（精、賴）（精、賴）疏水核心區(qū)疏水核心區(qū)（亮、異亮）（亮、異亮）加工區(qū)加工區(qū)（甘、丙、絲）（甘、丙、絲）信號(hào)肽酶信號(hào)肽酶裂解位點(diǎn)裂解位點(diǎn)整理課件整理課件78分泌型蛋白質(zhì)合成后輸送至細(xì)胞外分泌型蛋白質(zhì)合成后輸送至細(xì)胞外粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體高爾基體分泌小泡分泌小泡整理課件整理課件79作用作用由由6種蛋白質(zhì)與種蛋白質(zhì)與7S-RNA組成的復(fù)合體組成的復(fù)合體既與分泌蛋白的信號(hào)肽結(jié)合，既與分泌蛋白的信號(hào)肽結(jié)合，又與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的又與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的SRP受體結(jié)合，受體結(jié)合，有

35、助于信號(hào)肽找到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有助于信號(hào)肽找到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)肽識(shí)別顆粒信號(hào)肽識(shí)別顆粒（Signal Recognition Particles ，SRP ） 整理課件整理課件80分泌型蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過程分泌型蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過程整理課件整理課件81The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1999Gnter Blobel for the discovery that proteins have intrinsic signals that govern their transport and localization in the cell整理課件整理

36、課件82細(xì)胞核蛋白的靶向輸送細(xì)胞核蛋白的靶向輸送 細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成 帶有核定位信號(hào)（帶有核定位信號(hào)（ nuclear localization sequence, NLS） 由核孔進(jìn)人核內(nèi)由核孔進(jìn)人核內(nèi)整理課件整理課件83第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質(zhì)合成的干擾和抑制蛋白質(zhì)合成的干擾和抑制INTERFERENCE AND INHIBITION OF PROTEIN SYSTHESIS 作用于不同環(huán)節(jié)：作用于不同環(huán)節(jié)： 復(fù)制過程：多數(shù)抗腫瘤藥物復(fù)制過程：多數(shù)抗腫瘤藥物 轉(zhuǎn)錄過程：利福平等轉(zhuǎn)錄過程：利福平等 翻譯過程：多數(shù)抗生素翻譯過程：多數(shù)抗生素 作用于不同生物：作用于不同生物： 原核生物：抗生素

37、原核生物：抗生素 真核生物：毒素真核生物：毒素整理課件整理課件84（一）抗生素類阻斷劑（一）抗生素類阻斷劑 與核糖體結(jié)合，直接作用于翻譯過程與核糖體結(jié)合，直接作用于翻譯過程抗生素抗生素作用點(diǎn)作用點(diǎn)作用原理作用原理四環(huán)素族（金霉素、四環(huán)素族（金霉素、新霉素、土霉素）新霉素、土霉素）30S亞基亞基阻礙氨基酰阻礙氨基酰tRNA與小亞基結(jié)合。與小亞基結(jié)合。易透入菌體，但不易透入哺乳易透入菌體，但不易透入哺乳類動(dòng)物細(xì)胞類動(dòng)物細(xì)胞鏈霉素、卡那霉素鏈霉素、卡那霉素30S亞基亞基抑制啟動(dòng)，造成誤譯抑制啟動(dòng)，造成誤譯氯霉素、林可霉素氯霉素、林可霉素 紅霉素紅霉素50S亞基亞基50S亞基亞基抑制轉(zhuǎn)肽酶，干擾抑制轉(zhuǎn)肽酶，干擾mRNA與與核糖體結(jié)合核糖體結(jié)合抑制轉(zhuǎn)肽酶，妨礙移位等抑制轉(zhuǎn)肽酶，妨礙移位等嘌呤霉素嘌呤霉素50S、60S亞基亞基使核糖體上肽鏈過早脫落使核糖體上肽鏈過早脫落整理課件整理課件85（二）毒素（二）毒素 白喉毒素：作用于白喉毒素：作用于eEF2，使之失活。，使之失活。 蓖麻蛋白：與真核蓖麻蛋白：與真核60S 大亞基結(jié)合，大亞基結(jié)合， 抑制肽鏈延伸。抑制肽鏈延伸。（三）干擾素（三）干擾素 interferon真核細(xì)胞被病毒感染后分泌的一類具有抗病毒真核細(xì)胞被病毒感染后分泌的一