蛋白質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運(yùn)

關(guān)于蛋白質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運(yùn)第1頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(guò)程。條件：1)模板：mRNA（每個(gè)AA由三個(gè)堿基確定）2)原料：20種氨基酸3)運(yùn)載工具：tRNA4)能量：ATP和GTP5)催化劑：酶、蛋白因子、無(wú)機(jī)離子(Mg+,K+)6)裝配機(jī)(合成場(chǎng)所)：核糖體(rRNA，蛋白質(zhì))翻 譯第2頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼:mRNA分子上從5’-3’的方向，每三個(gè)堿基形成的三聯(lián)體，組成一個(gè)遺傳密碼子（codon）。遺傳密碼的基本特點(diǎn)（5個(gè)性）：1、密碼子的簡(jiǎn)并性2、密碼子的連續(xù)性3、密碼子的不重疊性4、密碼子的擺動(dòng)性(變偶性)5、密碼子的通用性第3頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一個(gè)氨基酸具有多個(gè)密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的簡(jiǎn)并性(degeneracy)。這些編碼同一種氨基酸的多個(gè)密碼子稱為同義密碼子(synonymouscodon)。

1、密碼子的簡(jiǎn)并性第4頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第5頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月要正確閱讀密碼必須按一定的密碼框架（readingframe）從一個(gè)正確的起點(diǎn)開(kāi)始，一個(gè)不漏地挨著讀下去，直到碰到終止信號(hào)為止。2、密碼子的連續(xù)性第6頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、密碼子的不重疊性絕大多數(shù)生物中讀碼規(guī)則是不重疊的。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7頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月密碼子的第一、第二位專(zhuān)一性很強(qiáng)，第三位專(zhuān)一性就弱。已證明，密碼子的專(zhuān)一性主要由頭兩位堿基決定，Crick對(duì)第三位堿基的這一特性給于一個(gè)專(zhuān)門(mén)的術(shù)語(yǔ)，稱“擺動(dòng)性”wobble.4、密碼子的擺動(dòng)性(變偶性)第8頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1966年F.Crick提出的擺動(dòng)假說(shuō)（wobblehypothesis）

第9頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于擺動(dòng)性存在，細(xì)胞內(nèi)只需32種tRNA即可識(shí)別61個(gè)編碼氨基酸的密碼子！第10頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(zhuān)用的一套遺傳密碼。特殊情況下存在變異（P514）。第11頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(gè)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(gè)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3～10個(gè)核苷酸，它與核糖體16SrRNA的3’端核苷酸序列互補(bǔ)，可促使核糖體與mRNA的結(jié)合。

第一節(jié)分子基礎(chǔ)第12頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．肽鏈的起始：

第13頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．肽鏈的起始：

二、tRNAtRNA是氨基酸的搬運(yùn)工具。tRNA分子上與蛋白質(zhì)生物合成有關(guān)的四個(gè)位點(diǎn):1)

3’端CCA上的氨基酸接受位點(diǎn)2)

識(shí)別氨酰-tRNA合成酶的位點(diǎn)3)

核糖體識(shí)別位點(diǎn)，使延長(zhǎng)中的肽鏈附著于核糖體上4)

反密碼子位點(diǎn)，識(shí)別mRNA上的密碼子第14頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第15頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰堿基的排列順序，反密碼子是指tRNA上的一端的三個(gè)堿基排列順序。聯(lián)系：DNA(基因)的遺傳信息通過(guò)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(duì)。

第16頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．肽鏈的起始：

三、核糖體核糖體可以看作是一個(gè)大分子的機(jī)構(gòu)，它具有許多精密的配合部分，來(lái)挑選并管理參與蛋白質(zhì)合成的各個(gè)組分。它參與多肽鏈的啟動(dòng)，延長(zhǎng)和終止的各種因子的識(shí)別（許多結(jié)合位點(diǎn)）。原核和真核生物均有大、小兩個(gè)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，包括氨酰基位點(diǎn)(A位點(diǎn))與肽?；稽c(diǎn)(P位點(diǎn))。第17頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原核生物核糖體70S50S30S5SrRNA，23SrRNA34種蛋白質(zhì)16SrRNA21種蛋白質(zhì)第18頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物核糖體80S60S40S5SrRNA，5.8SrRNA，28SrRNA49種蛋白質(zhì)18SrRNA33種蛋白質(zhì)第19頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．肽鏈的起始：

第二節(jié)翻譯過(guò)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(diǎn)五、蛋白質(zhì)合成的抑制劑第20頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(zhuān)一性表現(xiàn)在：a)

識(shí)別一個(gè)特定的氨基酸b)

識(shí)別tRNA（一個(gè)或多個(gè)）c)

具有糾錯(cuò)功能第21頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月總反應(yīng)式

對(duì)每個(gè)AA的活化來(lái)說(shuō)，凈消耗的是兩個(gè)高能磷酸鍵。第22頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(jìn)位(EF-Ts,EF-Tu,GTP)5、轉(zhuǎn)肽6、移位(EF-G,GTP)7、識(shí)別終止密碼子8、水解9、釋放(RF,GTP)起始階段延長(zhǎng)階段終止階段第24頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(kāi)。2、30S預(yù)起始復(fù)合物(IF1,IF2,GTP)消耗一個(gè)高能鍵，IF1和IF2分別促進(jìn)mRNA和fMet-tRNAf與30S亞基結(jié)合，并釋放出IF3形成一個(gè)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25頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月inactive70SribosomeSDsequence30Sinitiationcomplex第26頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月70SinitiationcomplexGDP+Pi第27頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、進(jìn)位（EF-Ts,EF-Tu,GTP）除了fMet－tRNAf外，所有氨酰-tRNA必須與EF-Tu及GTP結(jié)合才能進(jìn)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(jìn)入A位。

第28頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、轉(zhuǎn)肽在50S亞基上有肽基轉(zhuǎn)移酶催化肽酰基從P位點(diǎn)到A位點(diǎn)，同時(shí)形成一個(gè)新的肽鍵。同時(shí)P位點(diǎn)上的tRNA卸下肽鏈而成為無(wú)負(fù)載的tRNA。A位點(diǎn)上的tRNA所攜帶的是一個(gè)二肽，需較高濃度的K+參加。第29頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第30頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、移位（EF-G,GTP）三種移動(dòng)：⑴空載的tRNAf移出⑵肽酰-tRNA從A位移到P位⑶mRNA移動(dòng)3個(gè)堿基——

第三個(gè)codon進(jìn)入ribosome的A位移動(dòng)是指核糖體沿mRNA(5’-3’)作相對(duì)移動(dòng)。移位需要EF-G和GTP。第31頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月移位（translocation）

第32頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第33頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三步曲：進(jìn)位、轉(zhuǎn)肽、移位結(jié)果：原來(lái)在A位點(diǎn)上的肽酰-tRNA又回到了P位點(diǎn)；原來(lái)在P位點(diǎn)上的無(wú)負(fù)載的tRNA離開(kāi)核糖體。

整個(gè)核糖體沿著5’-3’移動(dòng)一個(gè)密碼子的位置，然后再進(jìn)位、轉(zhuǎn)肽和移位。第34頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月UAARF1orRF2終止密碼子7、識(shí)別終止密碼子釋放因子（releasefactorRF）能識(shí)別終止密碼子與終止密碼子結(jié)合。

RF-1：識(shí)別UAA和UAGRF-2：識(shí)別UAA和UGARF-3：RF-3和GTP形成復(fù)合物，是一種GTP結(jié)合蛋白，可促進(jìn)核糖體與RF-1和RF-2的結(jié)合。

第35頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8、水解

RF-1RF-2能進(jìn)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(diǎn)上的肽酰轉(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36頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9、釋放一旦tRNA從70S核糖體上脫落，該核糖體就立即離開(kāi)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37頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第38頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若要合成n個(gè)AA組成的肽鏈要消耗多少能量？①

n個(gè)AA的活化需2n個(gè)ATP高能磷酸鍵。②

氨酰-tRNA進(jìn)位需要n-1次進(jìn)入A位③

肽基移位，需要n-1次進(jìn)入A位④

起始和釋放各1個(gè)GTP總共：4nAA活化1ATP（2個(gè)～鍵）起始1GTP（1個(gè)～鍵）延長(zhǎng)2GTP（2個(gè)～鍵）終止1GTP（1個(gè)～鍵）PPPP三、蛋白質(zhì)生物合成所需的能量原核生物：第39頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾個(gè)主要差別：1、mRNA一般是單順?lè)醋?，一般只有一個(gè)起始密碼子，一個(gè)終止密碼子；2、一般與5’端的第一個(gè)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