生物化學(xué)課件11蛋白質(zhì)的生物合成

第十一章蛋白質(zhì)的生物合成

一、概述基因的遺傳信息在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中從DNA轉(zhuǎn)移到mRNA，再由mRNA將這種遺傳信息表達(dá)為蛋白質(zhì)中氨基酸順序的過(guò)程叫做翻譯。合成體系：20種氨基酸,mRNA、tRNA、核蛋白體、酶和因子,以及無(wú)機(jī)離子、ATP、GTP合成方向：N→C端。二、參與蛋白質(zhì)合成的三類(lèi)RNA及核糖體1.rRNA

與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成核糖體——蛋白質(zhì)合成“工廠”核糖體結(jié)構(gòu)組成核糖體的基本功能結(jié)合mRNA，在mRNA上選擇適當(dāng)?shù)膮^(qū)域開(kāi)始翻譯密碼子（mRNA）和反密碼子（tRNA）的正確配對(duì)肽鍵的形成

存在核糖體可游離存在，真核中，也可同內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合，形成粗糙的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。原核中，與mRNA形成串狀——多核糖體原核生物核糖體組成真核生物核糖體組成2.tRNA

結(jié)合氨基酸：一種氨基酸有幾種tRNA攜帶，結(jié)合需要ATP供能,氨基酸結(jié)合在tRNA3‘-CCA的位置。反密碼子：每種tRNA的反密碼子，決定了所帶氨基酸能準(zhǔn)確的在mRNA上對(duì)號(hào)入座。反密碼子與mRNA的第三個(gè)核苷酸配對(duì)時(shí)，不嚴(yán)格遵從堿基配對(duì)原則

3.mRNA

攜帶著DNA的遺傳信息，是多肽鏈的合成模板在原核細(xì)胞內(nèi)，存在時(shí)間短，在轉(zhuǎn)錄的同時(shí)翻譯在真核細(xì)胞內(nèi)，較穩(wěn)定蛋白質(zhì)合成時(shí)，mRNA結(jié)合于核糖體小亞基上，大亞基結(jié)合帶氨基酸的tRNA，tRNA的反密碼子與mRNA密碼子配對(duì)，ATP供能，合成蛋白質(zhì)。三、遺傳密碼子為一個(gè)氨基酸編碼進(jìn)入蛋白質(zhì)多肽鏈特定線(xiàn)性位置的三個(gè)核苷酸單位稱(chēng)為密碼子（Coden）或三聯(lián)體密碼。密碼子的發(fā)現(xiàn)

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法人工合成僅由一種核苷酸組成的多聚核苷酸，推測(cè)由哪一種氨基酸合成的多肽核糖體結(jié)合試驗(yàn)1965年，Nirenberg用polyu加入C14標(biāo)記的20種aa,僅有苯丙氨酸的寡肽,UUU=苯丙氨酸,用此法破譯了全部密碼，編出遺傳密碼表。四、蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程以mRNA為模板，氨基酸經(jīng)活化獲得的氨酰tRNA為原料，GTP、ATP供能，在核糖體中完成。1.氨基酸的活化tRNA在氨基酰-tRNA合成酶的幫助下，能夠識(shí)別相應(yīng)的氨基酸，并通過(guò)tRNA氨基酸臂的3'-OH與氨基酸的羧基形成活化酯－氨基酰-tRNA。氨基酰-tRNA的形成是一個(gè)兩步反應(yīng)過(guò)程：第一步是氨基酸與ATP作用,形成氨基酰腺嘌呤核苷酸；第二步是氨基?；D(zhuǎn)移到tRNA的3'-OH端上,形成氨基酰-tRNA。氨基酸活化圖示氨基酸活化的總反應(yīng)式是：

氨基酰-tRNA合成酶氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨基酰-tRNA+AMP+PPi每一種氨基酸至少有一種對(duì)應(yīng)的氨基酰-tRNA合成酶。它既催化氨基酸與ATP的作用,也催化氨基?；D(zhuǎn)移到tRNA。氨基酰-tRNA合成酶具有高度的專(zhuān)一性。每一種氨基酰-tRNA合成酶只能識(shí)別一種相應(yīng)的tRNA。tRNA分子能接受相應(yīng)的氨基酸,決定于它特有的堿基順序,而這種堿基順序能夠被氨基酰-tRNA合成酶所識(shí)別。氨基酸的活化2.在核糖體上合成肽鏈氨基酰-tRNA通過(guò)反密碼臂上的三聯(lián)體反密碼子識(shí)別mRNA上相應(yīng)的遺傳密碼，并將所攜帶的氨基酸按mRNA遺傳密碼的順序安置在特定的位置，最后在核糖體中合成肽鏈。肽鏈的合成過(guò)程（以原核為例）起始延伸終止與釋放肽鏈合成的起始起始密碼的識(shí)別首先辨認(rèn)出mRNA鏈上的起始點(diǎn)（AUG），核糖體小亞基上的16SrRNA和mRNA的SD序列（位于起始位點(diǎn)上游4－13個(gè)核苷酸）結(jié)合N－甲酰甲硫氨酸－tRNA的活化形成起始復(fù)合物的形成（圖示）肽鏈的延長(zhǎng)進(jìn)位

（氨酰tRNA進(jìn)入A位點(diǎn)）參與因子：延長(zhǎng)因子EFTu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA肽鏈的形成肽酰基從P位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到A位點(diǎn)，形成新的肽鏈移位（translocase）在移位因子（移位酶）EF－G的作用下，核糖體沿mRNA（5’-3’）作相對(duì)移動(dòng)，使原來(lái)在A位點(diǎn)的肽酰－tRNA回到P位點(diǎn)核糖體移動(dòng)方向P位點(diǎn)A位點(diǎn)進(jìn)位核糖體移位肽鏈的形成延長(zhǎng)過(guò)程中肽鏈的生成肽基轉(zhuǎn)移酶肽鏈的延伸過(guò)程肽鏈合成的終止與釋放識(shí)別mRNA的終止密碼子，水解所合成肽鏈與tRNA間的酯鍵，釋放肽鏈R1識(shí)別UAA、UAGR2識(shí)別UAA、UGAR3影響肽鏈的釋放速度RR幫助P位點(diǎn)的tRNA殘基脫落，而后核糖體脫落多核糖體在細(xì)胞內(nèi)一條mRNA鏈上結(jié)合著多個(gè)核糖體，甚至可多到幾百個(gè)。蛋白質(zhì)開(kāi)始合成時(shí)，第一個(gè)核糖體在mRNA的起始部位結(jié)合，引入第一個(gè)蛋氨酸，然后核糖體向mRNA的3’端移動(dòng)一定距離后，第二個(gè)核糖體又在mRNA的起始部位結(jié)合，現(xiàn)向前移動(dòng)一定的距離后，在起始部位又結(jié)合第三個(gè)核糖體，依次下去，直至終止。每個(gè)核糖體都獨(dú)立完成一條多肽鏈的合成，所以這種多核糖體可以在一條mRNA鏈上同時(shí)合成多條相同的多肽鏈，這就大大提高了翻譯的效率

五、真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的特點(diǎn)核糖體為80S，由60S的大亞基和40S的小亞基組成起始密碼AUG起始tRNA為Met－tRNA起始復(fù)合物結(jié)合在mRNA5’端AUG上游的帽子結(jié)構(gòu)，真核mRNA無(wú)富含嘌呤的SD序列（除某些病毒mRNA外）已發(fā)現(xiàn)的真核起始因子有近9種（eukaryoteInitiationfactor,eIF）

eIF4A.eIF4E.P220復(fù)合物稱(chēng)為帽子結(jié)構(gòu)結(jié)合蛋白復(fù)合物（CBPC）肽鏈終止因子（EF1αEF1βγ

）及釋放因子（RF）線(xiàn)粒體、葉綠體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成同于原核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成過(guò)程小結(jié)肽鏈合成方向NC（同位素證明）以mRNA的5’-3’方向閱讀遺傳密碼該合成過(guò)程是一個(gè)耗能過(guò)程

肽鏈的起始需要5ATP，延長(zhǎng)時(shí)只需4ATP，合成一個(gè)n肽所需能量4×n＋1ATP，原核生物中，肽鏈的終止不需GTP，則合成n肽所需能量3×n＋1六、肽鏈合成后的“加工處理”N端改造

fMet的切除信號(hào)肽（能透膜，進(jìn)行蛋白質(zhì)的錨定）的切除氨基酸的修飾/改造

肽鏈內(nèi)或肽鏈間的二硫鍵的形成、乙?；⒓谆?/p>

氨基酸殘基的修飾（Pro-OH/Cys-OH）4.糖基化

（Asp、Ser、Thr、Asn）5.某些多肽要經(jīng)特殊的酶切一段肽鏈后才有生物活性(如：胰島素)6.高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成在分子伴侶的協(xié)助下形成正確的結(jié)構(gòu)7.錨定（定位）七、蛋白質(zhì)生物合成的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)翻譯水平調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成抑制劑：抗生素類(lèi)阻斷劑a.鏈霉素、卡那霉素、新霉素等，主要抑制革蘭氏陰性細(xì)菌蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段：①50S起始復(fù)合物的形成，使氨基酰tRNA從復(fù)合物中脫落；②在肽鏈延伸階段，使氨基酰tRNA與mRNA錯(cuò)配；③在終止階段，阻礙終止因了與核蛋白體結(jié)合，使已合成的多肽鏈無(wú)法釋放，而且還抑制70S核糖體的介離。

b.四環(huán)素和土霉素c.氯霉素d.白喉霉素（diphtheriatoxin）

由白喉?xiàng)U菌所產(chǎn)生的白喉霉素是真