分子生物學(xué)第六章課件

分子生物學(xué)第六章分子生物學(xué)第六章1本章重點(diǎn)1.mRNA、tRNA、核糖體的結(jié)構(gòu)與功能。2.遺傳密碼的特性。3.原核生物肽合成的過程。4.真核生物與原核生物肽合成的異同。5.分子伴侶、泛素化、信號肽的概念。本章重點(diǎn)1.mRNA、tRNA、核糖體的結(jié)構(gòu)與功能。2本章內(nèi)容第一節(jié)

蛋白翻譯系統(tǒng)第二節(jié)

肽合成的過程第三節(jié)

蛋白質(zhì)的加工第四節(jié)

蛋白質(zhì)的定位本章內(nèi)容第一節(jié)蛋白翻譯系統(tǒng)3第一節(jié)蛋白翻譯系統(tǒng)一、mRNA（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)原核生物真核生物mRNA只有一部分區(qū)域可以被翻譯，起始密碼子不在第一個堿基！第一節(jié)蛋白翻譯系統(tǒng)一、mRNA原核生物真核生物mRNA只有4（二）開放閱讀框mRNA中一個由起始密碼子開始、以終止密碼子結(jié)束的一段連續(xù)的核苷酸序列，稱為開放閱讀框。

（二）開放閱讀框mRNA中一個由起始密碼子開始、以終止密碼子5（三）遺傳密碼1.定義：由每3個連續(xù)的核苷酸決定蛋白質(zhì)中一個氨基酸順序的核苷酸序列，稱為遺傳密碼。終止密碼子：琥珀石（UAG）赭石（UAA)卵白石(UGA)起始密碼子：AUG（甲硫氨酸）（三）遺傳密碼1.定義：由每3個連續(xù)的核苷酸決定蛋白質(zhì)中一個62.特性完整性：有始有終

方向性：5’到3’連續(xù)性：不中斷、無重疊簡并性：多對一統(tǒng)一性：萬物統(tǒng)一擺動性：：3’位可變偏愛性：使用頻率各異2.特性完整性：有始有終7簡并性一種氨基酸具有兩個或兩個以上的密碼子為其編碼，這一特性稱為遺傳密碼的簡并性。簡并性一種氨基酸具有兩個或兩個以上的密碼子為其編碼，這一特性8擺動性反密碼子與密碼子之間的配對并不完全遵照堿基互補(bǔ)規(guī)律，稱為擺動配對。擺動性反密碼子與密碼子之間的配對并不完全遵照堿基互補(bǔ)規(guī)律，稱9二、tRNA（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.二級結(jié)構(gòu)：三葉草結(jié)構(gòu)四環(huán)：二氫尿嘧啶環(huán)反密碼子環(huán)額外環(huán)胸腺嘧啶假尿嘧啶胞嘧啶環(huán)一臂：氨基酸接受臂二、tRNA（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四環(huán)：102.三級結(jié)構(gòu)——“倒L型”2.三級結(jié)構(gòu)——“倒L型”11（二）起始tRNA原核生物

真核生物密碼子AUGAUG氨基酸甲酰甲硫氨酸甲硫氨酸表示方法fMet

–tRNAi

Met

–tRNAi

（二）起始tRNA原核生物真核生物密碼子AUGAUG氨基酸12三、核糖體（一）結(jié)構(gòu)

1.原核生物三、核糖體（一）結(jié)構(gòu)13（一）結(jié)構(gòu)2.真核生物（一）結(jié)構(gòu)2.真核生物14（二）功能三個重要位點(diǎn)：氨酰tRNA結(jié)合部位，即A位點(diǎn)肽酰tRNA結(jié)合部位，即P位點(diǎn)出位，即E位點(diǎn)（二）功能三個重要位點(diǎn)：15四、氨酰-tRNA合成酶（一）功能催化tRNA與氨基酸結(jié)合形成氨酰-tRNA。四、氨酰-tRNA合成酶（一）功能16（二）機(jī)制1.氨基酸活化（二）機(jī)制1.氨基酸活化17（二）機(jī)制2.裝載氨基酸（二）機(jī)制2.裝載氨基酸18五、底物五、底物19六、蛋白因子原核生物真核生物起始因子IFeIF延伸因子EFeEF釋放因子RFeRF六、蛋白因子原核生物真核生物起始因子IFeIF延伸因子EFe20第二節(jié)肽合成的過程一、原核生物的肽合成（一）起始是指mRNA、起始氨酰-tRNA與核糖體的大、小亞基結(jié)合形成翻譯起始復(fù)合物的過程。

第二節(jié)肽合成的過程一、原核生物的肽合成21（一）起始

1.起始二元復(fù)合物的形成mRNA＋30S小亞基2.30S起始復(fù)合物的形成mRNA＋30S小亞基＋fMet－tRNAi3.70S起始復(fù)合物的形成

mRNA＋30S小亞基＋fMet－tRNAi+50S大亞基（一）起始1.起始二元復(fù)合物的形成22起始因子起始因子23SD序列原核生物mRNA起始AUG上游10個堿基左右通常含有一段稱為SD的富含嘌呤的堿基序列（5‘-AGGAGGU-3’），該序列可與30S亞基中16SrRNA的3'端富含嘧啶堿基的反SD序列互補(bǔ)配對，以此幫助mRNA從AUG處開始翻譯。

SD序列原核生物mRNA起始AUG上游10個堿基左右通常含有24（二）延伸1.進(jìn)位氨酰-tRNA按照mRNA分子的編碼信息進(jìn)入并結(jié)合到核糖體A位。

（二）延伸1.進(jìn)位25（二）延伸2.成肽轉(zhuǎn)肽酶催化肽酰-tRNA上的肽酰基轉(zhuǎn)移到A位氨酰-tRNA上的氨基酸α-氨基上。

（二）延伸2.成肽26（二）延伸3.轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位酶催化核糖體沿mRNA的3‘方向移動一個密碼子的距離，使mRNA上的下一個密碼子進(jìn)入A位，肽酰-tRNA由A位移入P位。

（二）延伸3.轉(zhuǎn)位27延伸因子延伸因子28延伸因子延伸因子29轉(zhuǎn)肽酶催化核糖體P位上的肽?；cA位氨酰-tRNA上氨基酸的氨基之間形成肽鍵的酶，叫轉(zhuǎn)肽酶。

肽的合成是從N端到C端。轉(zhuǎn)肽酶催化核糖體P位上的肽?；cA位氨酰-tRNA上氨基酸的30（三）終止釋放因子釋放多肽。核糖體循環(huán)因子進(jìn)入A位點(diǎn)。轉(zhuǎn)位酶使核糖體循環(huán)因子轉(zhuǎn)位。核糖體解離。（三）終止釋放因子釋放多肽。31釋放因子釋放因子32二、真核生物的肽合成（一）起始1.Met-tRNAi與40S小亞基形成43S復(fù)合體；2.mRNA與43S復(fù)合體形成48S復(fù)合體；3.60S大亞基與48S復(fù)合體形成80S復(fù)合體。二、真核生物的肽合成（一）起始1.Met-tRNAi與40S33帽子和尾巴5’端甲基化帽子有助于識別起始因子開啟翻譯。3’尾巴能提高翻譯的效率。帽子和尾巴5’端甲基化帽子有助于識別起始因子開啟翻譯。3’尾34（二）延伸與原核生物的步驟相似。分三步：1.進(jìn)位eEF1α（EF－Tu）,eEF1βγ（EF－Ts）2.成肽3.轉(zhuǎn)位eEF2（EF－G）（二）延伸與原核生物的步驟相似。35（三）終止與原核生物的步驟相似。I型

II型

原核生物RF1（UAA、UAG）RF2（UAA、UGA）RF3真核生物eRF1（UAA、UAG、UGA）eRF3原核生物與真核生物釋放因子的區(qū)別（三）終止與原核生物的步驟相似。I型II型原核生物R36常用抗生素抑制多肽鏈合成的原理常用抗生素抑制多肽鏈合成的原理37第三節(jié)蛋白質(zhì)的加工一、肽鏈的折疊

（1）折疊酶二硫鍵異構(gòu)酶肽酰脯氨酰順反異構(gòu)酶第三節(jié)蛋白質(zhì)的加工一、肽鏈的折疊二硫鍵異構(gòu)酶肽酰脯氨酰38（二）分子伴侶分子伴侶是細(xì)胞內(nèi)一類可識別肽鏈非天然構(gòu)象、幫助新生肽鏈正確折疊的一類保守蛋白質(zhì)的總稱。大腸桿菌中的HSP70循環(huán)（二）分子伴侶分子伴侶是細(xì)胞內(nèi)一類可識別肽鏈非天然構(gòu)象、幫39二、剪切（一）前體的切除一些蛋白質(zhì)以酶原或蛋白質(zhì)前體的形式被分泌出來，在細(xì)胞外被進(jìn)一步加工剪切后，才能成為有活性的酶。前胰島素原的剪切二、剪切（一）前體的切除前胰島素原的剪切40（二）內(nèi)含肽的切除指前體蛋白的中間肽段被剪切下來，兩側(cè)的肽鏈通過形成新的肽鍵而連接起來。被切除肽段兩側(cè)的肽鏈稱為外顯肽，中間被切除的肽段稱為內(nèi)含肽。

胃蛋白酶原的激活（二）內(nèi)含肽的切除指前體蛋白的中間肽段被剪切下來，兩側(cè)的肽鏈41三、修飾（一）磷酸化

是指在蛋白激酶的催化作用下，ATP的γ-磷酸基被轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)特定位點(diǎn)上的過程。通常蛋白質(zhì)的絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基是發(fā)生磷酸化的位點(diǎn)。

三、修飾（一）磷酸化42（二）糖基化是指在糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，蛋白質(zhì)的特定氨基酸殘基被共價連接上寡糖鏈的過程。糖鏈與氨基酸的連接主要有O型連接和N型連接兩種方式。

（二）糖基化是指在糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，蛋白質(zhì)的特定氨基酸殘基43（三）泛素化1.泛素由76個氨基酸組成，分子量大約8.5kDa。它在真核生物中具有高度保留性，人類和酵母的泛素有96%的相似性。泛素化的蛋白質(zhì)能被特定的蛋白酶識別進(jìn)而被降解。（三）泛素化1.泛素442.泛素化泛素激活酶（E1）、泛素結(jié)合酶（E2）和泛素連接酶（E3）的共同作用下，泛素的羧基末端通過異肽鍵與靶蛋白的賴氨酸殘基上ε-氨基連接在一起，靶蛋白被泛素化。

2.泛素化泛素激活酶（E1）、泛素結(jié)合酶（E2）和泛素連接酶45第四節(jié)蛋白質(zhì)定位一、信號肽N-端的一段或幾段特殊的氨基酸序列，可用于引導(dǎo)蛋白質(zhì)定向進(jìn)入細(xì)胞中的特定部位，這些特殊的氨基酸序列稱為信號肽。第四節(jié)蛋白質(zhì)定位一、信號肽46二、信號識別顆粒信號識別顆粒存在于真核細(xì)胞的細(xì)胞液內(nèi)，由6個多肽亞基和1分子7SRNA組成，7SRNA是形成復(fù)合體的結(jié)構(gòu)骨架。

蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過程二、信號識別顆粒信號識別顆粒存在于真核細(xì)胞的細(xì)胞液內(nèi)，由6個47分子生物學(xué)第六章課件48分子生物學(xué)第六章分子生物學(xué)第六章49本章重點(diǎn)1.mRNA、tRNA、核糖體的結(jié)構(gòu)與功能。2.遺傳密碼的特性。3.原核生物肽合成的過程。4.真核生物與原核生物肽合成的異同。5.分子伴侶、泛素化、信號肽的概念。本章重點(diǎn)1.mRNA、tRNA、核糖體的結(jié)構(gòu)與功能。50本章內(nèi)容第一節(jié)

蛋白翻譯系統(tǒng)第二節(jié)

肽合成的過程第三節(jié)

蛋白質(zhì)的加工第四節(jié)

蛋白質(zhì)的定位本章內(nèi)容第一節(jié)蛋白翻譯系統(tǒng)51第一節(jié)蛋白翻譯系統(tǒng)一、mRNA（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)原核生物真核生物mRNA只有一部分區(qū)域可以被翻譯，起始密碼子不在第一個堿基！第一節(jié)蛋白翻譯系統(tǒng)一、mRNA原核生物真核生物mRNA只有52（二）開放閱讀框mRNA中一個由起始密碼子開始、以終止密碼子結(jié)束的一段連續(xù)的核苷酸序列，稱為開放閱讀框。

（二）開放閱讀框mRNA中一個由起始密碼子開始、以終止密碼子53（三）遺傳密碼1.定義：由每3個連續(xù)的核苷酸決定蛋白質(zhì)中一個氨基酸順序的核苷酸序列，稱為遺傳密碼。終止密碼子：琥珀石（UAG）赭石（UAA)卵白石(UGA)起始密碼子：AUG（甲硫氨酸）（三）遺傳密碼1.定義：由每3個連續(xù)的核苷酸決定蛋白質(zhì)中一個542.特性完整性：有始有終

方向性：5’到3’連續(xù)性：不中斷、無重疊簡并性：多對一統(tǒng)一性：萬物統(tǒng)一擺動性：：3’位可變偏愛性：使用頻率各異2.特性完整性：有始有終55簡并性一種氨基酸具有兩個或兩個以上的密碼子為其編碼，這一特性稱為遺傳密碼的簡并性。簡并性一種氨基酸具有兩個或兩個以上的密碼子為其編碼，這一特性56擺動性反密碼子與密碼子之間的配對并不完全遵照堿基互補(bǔ)規(guī)律，稱為擺動配對。擺動性反密碼子與密碼子之間的配對并不完全遵照堿基互補(bǔ)規(guī)律，稱57二、tRNA（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.二級結(jié)構(gòu)：三葉草結(jié)構(gòu)四環(huán)：二氫尿嘧啶環(huán)反密碼子環(huán)額外環(huán)胸腺嘧啶假尿嘧啶胞嘧啶環(huán)一臂：氨基酸接受臂二、tRNA（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四環(huán)：582.三級結(jié)構(gòu)——“倒L型”2.三級結(jié)構(gòu)——“倒L型”59（二）起始tRNA原核生物

真核生物密碼子AUGAUG氨基酸甲酰甲硫氨酸甲硫氨酸表示方法fMet

–tRNAi

Met

–tRNAi

（二）起始tRNA原核生物真核生物密碼子AUGAUG氨基酸60三、核糖體（一）結(jié)構(gòu)

1.原核生物三、核糖體（一）結(jié)構(gòu)61（一）結(jié)構(gòu)2.真核生物（一）結(jié)構(gòu)2.真核生物62（二）功能三個重要位點(diǎn)：氨酰tRNA結(jié)合部位，即A位點(diǎn)肽酰tRNA結(jié)合部位，即P位點(diǎn)出位，即E位點(diǎn)（二）功能三個重要位點(diǎn)：63四、氨酰-tRNA合成酶（一）功能催化tRNA與氨基酸結(jié)合形成氨酰-tRNA。四、氨酰-tRNA合成酶（一）功能64（二）機(jī)制1.氨基酸活化（二）機(jī)制1.氨基酸活化65（二）機(jī)制2.裝載氨基酸（二）機(jī)制2.裝載氨基酸66五、底物五、底物67六、蛋白因子原核生物真核生物起始因子IFeIF延伸因子EFeEF釋放因子RFeRF六、蛋白因子原核生物真核生物起始因子IFeIF延伸因子EFe68第二節(jié)肽合成的過程一、原核生物的肽合成（一）起始是指mRNA、起始氨酰-tRNA與核糖體的大、小亞基結(jié)合形成翻譯起始復(fù)合物的過程。

第二節(jié)肽合成的過程一、原核生物的肽合成69（一）起始

1.起始二元復(fù)合物的形成mRNA＋30S小亞基2.30S起始復(fù)合物的形成mRNA＋30S小亞基＋fMet－tRNAi3.70S起始復(fù)合物的形成

mRNA＋30S小亞基＋fMet－tRNAi+50S大亞基（一）起始1.起始二元復(fù)合物的形成70起始因子起始因子71SD序列原核生物mRNA起始AUG上游10個堿基左右通常含有一段稱為SD的富含嘌呤的堿基序列（5‘-AGGAGGU-3’），該序列可與30S亞基中16SrRNA的3'端富含嘧啶堿基的反SD序列互補(bǔ)配對，以此幫助mRNA從AUG處開始翻譯。

SD序列原核生物mRNA起始AUG上游10個堿基左右通常含有72（二）延伸1.進(jìn)位氨酰-tRNA按照mRNA分子的編碼信息進(jìn)入并結(jié)合到核糖體A位。

（二）延伸1.進(jìn)位73（二）延伸2.成肽轉(zhuǎn)肽酶催化肽酰-tRNA上的肽?；D(zhuǎn)移到A位氨酰-tRNA上的氨基酸α-氨基上。

（二）延伸2.成肽74（二）延伸3.轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位酶催化核糖體沿mRNA的3‘方向移動一個密碼子的距離，使mRNA上的下一個密碼子進(jìn)入A位，肽酰-tRNA由A位移入P位。

（二）延伸3.轉(zhuǎn)位75延伸因子延伸因子76延伸因子延伸因子77轉(zhuǎn)肽酶催化核糖體P位上的肽酰基與A位氨酰-tRNA上氨基酸的氨基之間形成肽鍵的酶，叫轉(zhuǎn)肽酶。

肽的合成是從N端到C端。轉(zhuǎn)肽酶催化核糖體P位上的肽?；cA位氨酰-tRNA上氨基酸的78（三）終止釋放因子釋放多肽。核糖體循環(huán)因子進(jìn)入A位點(diǎn)。轉(zhuǎn)位酶使核糖體循環(huán)因子轉(zhuǎn)位。核糖體解離。（三）終止釋放因子釋放多肽。79釋放因子釋放因子80二、真核生物的肽合成（一）起始1.Met-tRNAi與40S小亞基形成43S復(fù)合體；2.mRNA與43S復(fù)合體形成48S復(fù)合體；3.60S大亞基與48S復(fù)合體形成80S復(fù)合體。二、真核生物的肽合成（一）起始1.Met-tRNAi與40S81帽子和尾巴5’端甲基化帽子有助于識別起始因子開啟翻譯。3’尾巴能提高翻譯的效率。帽子和尾巴5’端甲基化帽子有助于識別起始因子開啟翻譯。3’尾82（二）延伸與原核生物的步驟相似。分三步：1.進(jìn)位eEF1α（EF－Tu）,eEF1βγ（EF－Ts）2.成肽3.轉(zhuǎn)位eEF2（EF－G）（二）延伸與原核生物的步驟相似。83（三）終止與原核生物的步驟相似。I型

II型

原核生物RF1（UAA、UAG）RF2（UAA、UGA）RF3真核生物eRF1（UAA、UAG、UGA）eRF3原核生物與真核生物釋放因子的區(qū)別（三）終止與原核生物的步驟相似。I型II型原核生物R84常用抗生素抑制多肽鏈合成的原理常用抗生素抑制多肽鏈合成的原理85第三節(jié)蛋白質(zhì)的加工一、肽鏈的折疊

（1）折疊酶二硫鍵異構(gòu)酶肽酰脯氨酰順反異構(gòu)酶第三節(jié)蛋白質(zhì)的加工一、肽鏈的折疊二硫鍵異構(gòu)酶肽酰脯氨酰86（二）分子伴侶分子伴侶是細(xì)胞內(nèi)一類可識別肽鏈非天然構(gòu)象、幫助新生肽鏈正確折疊的一類保守蛋白質(zhì)的總稱。大腸桿菌中的HSP70循環(huán)（二）分子伴侶分子伴侶是細(xì)胞內(nèi)一類可識別肽鏈非天然構(gòu)象、幫87二、剪切（一）前體的切除一些蛋白質(zhì)以酶原或蛋白質(zhì)前體的形式被分泌出來，在細(xì)胞外被進(jìn)一步加工剪切后，才能成為有活性的酶。前胰島素原的剪切二、剪切（一）前體的切除前胰島素原