蛋白質(zhì)合成以及轉(zhuǎn)運

1、關(guān)于蛋白質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運第一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月定義：生物體合成mRNA后，mRNA中的遺傳信息轉(zhuǎn)變成為蛋白質(zhì)中氨基酸排序的過程。條件：1)模板：mRNA（每個AA由三個堿基確定）2)原料：20種氨基酸3)運載工具：tRNA4)能量：ATP和GTP5)催化劑：酶、蛋白因子、無機離子(Mg+,K+)6)裝配機(合成場所)：核糖體(rRNA，蛋白質(zhì))翻譯第二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳密碼:mRNA分子上從5-3的方向，每三個堿基形成的三聯(lián)體，組成一個遺傳密碼子（codon）。遺傳密碼的基本特點（5個性）：1、密碼子的簡并性2、密碼子的連續(xù)性3、密碼子的不重疊性

2、4、密碼子的擺動性(變偶性)5、密碼子的通用性第三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月一個氨基酸具有多個密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性(degeneracy)。這些編碼同一種氨基酸的多個密碼子稱為同義密碼子(synonymous codon)。 1、密碼子的簡并性第四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月要正確閱讀密碼必須按一定的密碼框架（reading frame）從一個正確的起點開始，一個不漏地挨著讀下去，直到碰到終止信號為止。2、密碼子的連續(xù)性第六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3、密碼子的不重疊性絕大多數(shù)生物中讀碼規(guī)則是

3、不重疊的。少數(shù)大腸桿菌噬菌體的RNA基因組中，部分基因的遺傳密碼卻是重疊的。第七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月密碼子的第一、第二位專一性很強，第三位專一性就弱。已證明，密碼子的專一性主要由頭兩位堿基決定，Crick對第三位堿基的這一特性給于一個專門的術(shù)語，稱“擺動性”wobble.4、密碼子的擺動性(變偶性)第八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1966年F.Crick提出的擺動假說（wobble hypothesis） 第九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月由于擺動性存在，細胞內(nèi)只需32種tRNA即可識別61個編碼氨基酸的密碼子！第十張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2

4、022年6月5、密碼子的通用性各種低等和高等生物基本上共用一套遺傳密碼。線粒體有自身專用的一套遺傳密碼。特殊情況下存在變異（P514）。第十一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2肽鏈的起始： 一、mRNAmRNA中的起始密碼是AUG(少數(shù)是GUG)，原核生物mRNA上可有多個起始密碼，終止密碼是UAA、UAG、UGA。原核生物起始密碼子上游約10個核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤的序列稱SD序列(Shine-Dalgarno序列)，一般為310個核苷酸，它與核糖體16SrRNA的3端核苷酸序列互補，可促使核糖體與mRNA的結(jié)合。 第一節(jié) 分子基礎(chǔ)第十二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022

5、年6月2肽鏈的起始： 第十三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2肽鏈的起始： 二、tRNAtRNA是氨基酸的搬運工具。tRNA分子上與蛋白質(zhì)生物合成有關(guān)的四個位點:1)3端CCA上的氨基酸接受位點2)識別氨酰-tRNA合成酶的位點3)核糖體識別位點，使延長中的肽鏈附著于核糖體上4)反密碼子位點，識別mRNA上的密碼子第十四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳信息、密碼子、反密碼子的區(qū)別與聯(lián)系 遺傳信息是指DNA分子中基因上的脫氧核苷(堿基)排列順序，密碼子是指mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰堿基的排列順序，反密碼子是指tRNA

6、上的一端的三個堿基排列順序。聯(lián)系：DNA(基因)的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞到mRNA上，tRNA一端攜帶氨基酸，另一端反密碼子與信使RNA上的密碼子(堿基)配對。 第十六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2肽鏈的起始： 三、核糖體核糖體可以看作是一個大分子的機構(gòu)，它具有許多精密的配合部分，來挑選并管理參與蛋白質(zhì)合成的各個組分。它參與多肽鏈的啟動，延長和終止的各種因子的識別（許多結(jié)合位點）。原核和真核生物均有大、小兩個亞基，小亞基能與mRNA結(jié)合形成復(fù)合物，再與tRNA結(jié)合；大亞基能與tRNA結(jié)合，包括氨?；稽c(A位點)與肽酰基位點(P位點)。第十七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6

7、月原核生物核糖體 70S50S30S5S rRNA， 23S rRNA34種蛋白質(zhì)16S rRNA21種蛋白質(zhì)第十八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月真核生物核糖體 80S60S40S5SrRNA，5.8SrRNA，28SrRNA49種蛋白質(zhì)18SrRNA33種蛋白質(zhì)第十九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2肽鏈的起始： 第二節(jié) 翻譯過程一、氨基酸的活化二、肽鏈的合成三、肽鏈合成的速度和能量的消耗四、真核生物蛋白質(zhì)合成的某些特點五、蛋白質(zhì)合成的抑制劑第二十張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月一、氨基酸的活化氨酰-tRNA的形成氨酰-tRNA合成酶催化兩步反應(yīng),酶的專一性表

8、現(xiàn)在：a) 識別一個特定的氨基酸b) 識別tRNA（一個或多個）c)具有糾錯功能第二十一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月總反應(yīng)式 對每個AA的活化來說，凈消耗的是兩個高能磷酸鍵。第二十二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月二、肽鏈的合成1、30S-mRNA復(fù)合物的形成(IF3)2、30S預(yù)起始復(fù)合物(IF1,IF2,GTP)3、70S起始復(fù)合物4、進位(EF-Ts,EF-Tu,GTP)5、轉(zhuǎn)肽6、移位(EF-G,GTP)7、識別終止密碼子8、水解9、釋放(RF,GTP)起始階段延長階段終止階段第二十四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于

9、2022年6月1、30S-mRNA復(fù)合物的形成(IF3)此反應(yīng)須起始因子3(IF3)使已結(jié)束蛋白質(zhì)合成的核糖體30S和50S亞基分開。2、30S預(yù)起始復(fù)合物(IF1,IF2,GTP)消耗一個高能鍵，IF1和IF2分別促進mRNA和fMet-tRNAf與30S亞基結(jié)合，并釋放出IF3形成一個30S起始復(fù)合物(30S核糖體-mRNA- fMet-tRNAf)3、70S起始復(fù)合物IF3釋放后復(fù)合物與50S亞基結(jié)合，再釋放IF1和IF2第二十五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月inactive 70S ribosomeSD sequence30S initiation complex第二十六張

10、，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月70S initiation complexGDP + Pi第二十七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4、進位（EF-Ts,EF-Tu,GTP）除了fMettRNAf外，所有氨酰-tRNA必須與EF-Tu及GTP結(jié)合才能進入70S核糖體的A位。EF-Tu與GTP和氨酰-tNRA首先形成三元復(fù)合物，才能進入A位。 第二十八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月5、轉(zhuǎn)肽在50S亞基上有肽基轉(zhuǎn)移酶催化肽?；鶑腜位點到A位點，同時形成一個新的肽鍵。同時P位點上的tRNA卸下肽鏈而成為無負載的tRNA。A位點上的tRNA所攜帶的是一個二肽，需較高濃度的

11、K+參加。第二十九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月6、移位（EF-G,GTP）三種移動： 空載的tRNAf移出 肽酰-tRNA從A位移到P位 mRNA移動3個堿基 第三個codon進入ribosome的A位移動是指核糖體沿mRNA(5-3)作相對移動。移位需要EF-G和GTP。第三十一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月移位（translocation） 第三十二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月三步曲：進位、轉(zhuǎn)肽、移位結(jié)果：原來在A位點上的肽酰-tRNA又回到了P位點；原

12、來在P位點上的無負載的tRNA離開核糖體。整個核糖體沿著5-3移動一個密碼子的位置，然后再進位、轉(zhuǎn)肽和移位。第三十四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月UAARF1 or RF2終止密碼子7、識別終止密碼子釋放因子（release factor RF）能識別終止密碼子與終止密碼子結(jié)合。 RF-1：識別UAA和UAG RF-2：識別UAA和UGA RF-3：RF-3和GTP形成復(fù)合物，是一種GTP結(jié)合蛋白，可促進核糖體與RF-1和RF-2的結(jié)合。 第三十五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月8、水解 RF-1 RF-2能進入A位，誘導(dǎo)肽基轉(zhuǎn)移酶的水解活性R1,R2可能還可以使P位點上

13、的肽酰轉(zhuǎn)移酶活力轉(zhuǎn)變?yōu)樗饣盍?，從而使肽?tRNA不再轉(zhuǎn)移到氨酰-tRNA上，而轉(zhuǎn)入水相中。第三十六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月9、釋放一旦tRNA從70S核糖體上脫落，該核糖體就立即離開mRNA,解離成50S與30S亞基，這樣形成的肽鏈不一定具有生物活性，還需加工。第三十七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月若要合成n個AA組成的肽鏈要消耗多少能量？ n個AA的活化需2n個ATP高能磷酸鍵。 氨酰-tRNA進位需要n-1次進入A位 肽基移位，需要n-1次進入A位 起始和釋放各 1個GTP總共：4nAA活化 1ATP（2個 鍵）起始 1GTP（1個 鍵）延長 2GTP（2個 鍵）終止 1GTP（1個 鍵）PPPP三、蛋白質(zhì)生物合成所需的能量原核生物：第三十九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月幾個主要差別：1、mRNA一般是單順反子，一般只有一個起始密碼子，一個終止密碼子；2、一般與5端的第一個AUG就是它的起始密碼子；3、尋找AUG起始密碼子的方式不同，真核靠cap(帽子結(jié)合蛋白)就結(jié)合在5端。四、真核生物蛋