蛋白質(zhì)生物合成simple

蛋白質(zhì)生物合成simple第1頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遺傳信息流動(dòng)示意圖核糖體DNAmRNAtRNA第2頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)蛋白質(zhì)合成體系第二節(jié)蛋白質(zhì)合成的機(jī)理第三節(jié)肽鏈合成后的折疊與加工第四節(jié)蛋白質(zhì)定位第3頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、tRNA蛋白質(zhì)合成體系的組分三、核糖體第一節(jié)蛋白質(zhì)合成體系

一、mRNA和遺傳密碼四、輔助因子第4頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月mRNA

(messengerRNA)是蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中直接指令氨基酸摻入的模板，是遺傳信息的載體。mRNA原核生物和真核生物mRNA的比較第5頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼

遺傳密碼:DNA（或mRNA）中的核苷酸序列與蛋白質(zhì)中氨基酸序列之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為遺傳密碼。

密碼子(codon)：mRNA上每3個(gè)相鄰的核苷酸編碼蛋白質(zhì)多肽鏈中的一個(gè)氨基酸，這三個(gè)核苷酸就稱為一個(gè)密碼子或三聯(lián)體密碼。三聯(lián)體密碼的破譯遺傳密碼字典遺傳密碼的性質(zhì)第6頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三聯(lián)體密碼的破譯1954年Gamov確認(rèn)核酸分子中三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸

1961年Crick等用遺傳學(xué)方法也證實(shí)三聯(lián)體密碼子學(xué)說(shuō)是正確的Nirenberg以均聚物共聚物為模板指導(dǎo)多肽的合成,尋找到了破譯遺傳密碼的途徑

Khorana以共聚物指導(dǎo)多肽的合成，加快了破譯遺傳密碼的步伐第7頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月缺失或插入核苷酸引起三聯(lián)體密碼的改變CATCATCATCATCATCATCATCACATCATCATCATCCATCACAXTCATCATCATCAXTXCATXCATCATCAT-1-1,+1+3第8頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以均聚物為模板指導(dǎo)多肽的合成PolyU為模板，產(chǎn)生的多肽鏈為PolyPhePolyA為模板，產(chǎn)生的多肽鏈為PolyLysPolyC為模板，產(chǎn)生的多肽鏈為PolyPro第9頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以特定的共聚物為模板指導(dǎo)多肽的合成

（1）以多聚二核苷酸作模板可合成由2個(gè)氨基酸組成的多肽,如以PolyUG為模板，合成產(chǎn)物為PolyLys-Val。（2）以多聚三核苷酸作為模板，可得三種氨基酸組成的多肽。第10頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核糖體結(jié)合技術(shù)技術(shù)要點(diǎn)：保溫

硝酸纖維濾膜過(guò)濾分析留在濾膜上的核糖體-AAtRNA

確定與核糖體結(jié)合的AA以人工合成的三核苷酸為模板+核糖體+AA-tRNA第11頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼字典UACGUCAGUCAG第二位

第一位（5ˊ）

第三位（3ˊ）UCAGUCAGUCAG第12頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第13頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月64種密碼中，61種是Aa的密碼子，AUG

和GUG的特殊性

肽鏈內(nèi)部Met的密碼子

AUG原核生物編碼甲酰甲硫氨酸起始密碼真核生物編碼甲硫氨酸另有三種是終止密碼（標(biāo)點(diǎn)密碼子、無(wú)意義密碼子）：UAA（琥珀密碼子）UAG（乳石密碼子）UGA（赭石密碼子）第14頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼的性質(zhì)1、密碼是無(wú)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的且相鄰密碼子互不重疊。

2、密碼的簡(jiǎn)并性：由一種以上密碼子編碼同一個(gè)氨基酸的現(xiàn)象稱為簡(jiǎn)并性（dogeneracy），對(duì)應(yīng)于同一氨基酸的密碼子稱為同義密碼子(Synonymouscodon)。密碼的簡(jiǎn)并性可以減少有害突變。

3、密碼的擺動(dòng)性（變偶性）：密碼的專一性主要是由第一第二個(gè)堿基所決定，tRNA上的反密碼子與mRNA密碼子配對(duì)時(shí)，密碼子的第一、二位堿基是嚴(yán)格的，第三位堿基可以有一定的變動(dòng)。Crick稱這一為變偶性（wobble）.4、密碼的通用性和變異性5、64組密碼子中，AUG既是Met的密碼，又是起始密碼；有三組密碼不編碼任何氨基酸，而是多肽鏈合成的終止密碼子：UAG、UAA、UGA。

第15頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月密碼子是不重疊的并且無(wú)標(biāo)點(diǎn)：

ABCDEFGHIJKHAa1Aa2Aa3Aa4

第16頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反密碼子與密碼子之間的堿基配對(duì)AUCG反密碼子第一位堿基密碼子第三位堿基GUCUAGIUCA第17頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1966年Crick根據(jù)立體化學(xué)原理提出：（2）有些反密碼子的第一個(gè)堿基（按5-3

）決定了該tRNA識(shí)別密碼子的數(shù)目。（3）當(dāng)一種氨基酸有幾個(gè)密碼子時(shí)，只要他們的第一和第二個(gè)堿基中有一個(gè)不同，則需要不同的tRNA來(lái)識(shí)別。（1）mRNA上的密碼子的第一、第二個(gè)堿基與tRNA上的反密碼子相應(yīng)的堿基形成強(qiáng)的配對(duì)；密碼的專一性主要是由這兩個(gè)堿基對(duì)的作用。第18頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人線粒體中變異的密碼子UGA終止信號(hào)TrpAUAIleMetAGAArg終止信號(hào)AGGArg終止信號(hào)密碼子正常情況下編碼線粒體DNA編碼第19頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5′3′順?lè)醋禹樂(lè)醋禹樂(lè)醋硬迦腠樞虿迦腠樞蛳葘?dǎo)區(qū)末端順序AGGAGGUSD區(qū)特點(diǎn)半衰期短許多原核生物mRNA以多順?lè)醋有问酱嬖贏UG作為起始密碼；AUG上游7～12個(gè)核苷酸處有一被稱為SD序列的保守區(qū)，16SrRNA3’-端反向互補(bǔ)而使mRNA與核糖體結(jié)合。第20頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5′

“帽子”P(pán)olyA

3′

順?lè)醋觤7G-5′ppp-N-3′p帽子結(jié)構(gòu)功能使mRNA免遭核酸酶的破壞使mRNA能與核糖體小亞基結(jié)合并開(kāi)始合成蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)合成的起始因子所識(shí)別，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成。Poly(A)尾巴的功能是mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需的形式它大大提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性

AAAAAAA-OH第21頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月tRNA

（transferribonucleicasid）在蛋白質(zhì)合成中處于關(guān)鍵地位，它不但為每個(gè)三聯(lián)體密碼子譯成氨基酸提供接合體，還為準(zhǔn)確無(wú)誤地將活化的氨基酸運(yùn)送到核糖體中mRNA模板上。1、tRNA的結(jié)構(gòu)特征2、tRNA的功能

tRNA的接頭(adaptor)作用

3′-端上的氨基酸接受位點(diǎn)

識(shí)別氨酰-tRNA合成酶的位點(diǎn)

核糖體識(shí)別位點(diǎn)

反密碼子位點(diǎn)

tRNA第22頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月密碼子與反密碼子的配對(duì)關(guān)系反密碼子tRNA53AUC5mRNA3密碼子123第24頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核糖體核糖體

是由rRNA（ribosomalribonucleicasid）和多種蛋白質(zhì)結(jié)合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，蛋白質(zhì)肽鍵的合成就是在這種核糖體上進(jìn)行的。2、核糖體的功能1、核糖體的結(jié)構(gòu)和組成第25頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核糖體的組成原核生物核糖體的組成34protein21protein23SRNA5SRNA16SRNA50Ssubunit70Sribosome30Ssubunit原核生物核糖體結(jié)構(gòu)示意圖30Ssubunit50Ssubunit第26頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核糖體的功能

小亞基：結(jié)合mRNA及tRNA反密碼區(qū)段功能大亞基：結(jié)合tRNA其它區(qū)段

A位—氨酰tRNA進(jìn)入部位核糖體的活性中心

P位—與正在延伸的肽酰

tRNA結(jié)合部位第27頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原核細(xì)胞70S核糖體的A位、P位及mRNA結(jié)合部位示意圖30S與mRNA結(jié)合部位P位（結(jié)合或接受肽基的部位）A位（結(jié)合或接受AA-tRNA的部位）50S53mRNA第28頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多聚核糖體

在一個(gè)mRNA分子中結(jié)合一定數(shù)目的單位核糖體稱為多聚核糖體。第29頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核和原核細(xì)胞參與翻譯的蛋白質(zhì)因子階段原核

真核功能

IF1

IF2

eIF2參與起始復(fù)合物的形成

IF3

eIF3、eIF4C起始CBPI與mRNA帽子結(jié)合

eIF4ABF參與尋找第一個(gè)AUG

eIF5協(xié)助eIF2、eIF3、eIF4C的釋放

eIF6協(xié)助60S亞基從無(wú)活性的核糖體上解離

EF-Tu

eEF1協(xié)助氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體延長(zhǎng)EF-Ts

eEF1幫助EF-Tu、eEF1周轉(zhuǎn)

EF-G

eEF2移位因子

RF-1終止eRF釋放完整的肽鏈

RF-2第30頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)蛋白質(zhì)合成的機(jī)理一、氨基酸的活化二、原核生物多肽鏈的合成過(guò)程四、真核生物多肽鏈的合成三、多核糖體與核糖體循環(huán)第31頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸的活化氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化3-氨酰-tRNA第32頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月N-甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3

+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3Met-tRNAiMetfMet-tRNAtMetN10-CHO-FH4FH4轉(zhuǎn)甲酰酶第33頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氨酰-tRNA合成酶特點(diǎn)

a、專一性：

對(duì)氨基酸有極高的專一性，每種氨基酸都有專一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。

對(duì)tRNA具有極高專一性。

b、校對(duì)作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解錯(cuò)誤活化的氨基酸。第34頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氨酰-tRNA合成酶識(shí)別氨基酸與tRNA第35頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原核生物多肽鏈的合成過(guò)程

原核生物多肽鏈的合成分為三個(gè)階段：1、肽鏈合成的起始2、肽鏈的延長(zhǎng)3、肽鏈合成的終止及釋放第36頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月肽鏈合成的起始30S亞基?mRNAIF3-IF1復(fù)合物30S?mRNA?GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1復(fù)合物70S起始復(fù)合物

mRNA

+30S亞基-IF3IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亞基IF2+IF1+GDP+PiIF1第37頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第38頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第39頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月肽鏈的延長(zhǎng)12122323進(jìn)位肽鍵形成移位進(jìn)位(Tu\Ts)GTPGTPN-端235′3′C-端肽鍵形成15′3′（EF-G）

第40頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)位：由mRNA所決定的新的氨基酸-tRNA進(jìn)入A位；轉(zhuǎn)肽：轉(zhuǎn)肽酶作用下轉(zhuǎn)肽（GTP供能）；1992，Holler認(rèn)為由23SrRNA催化；脫落：新肽合成后，P位上tRNA脫落；移位：核糖體向mRNA3，端移位，帶有肽鏈的tRNA進(jìn)入P位，空出A位再接受下一個(gè)氨基酸-tRNA（GTP供能）；上述過(guò)程重復(fù)進(jìn)行，直到終止密碼為止。第41頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第42頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月肽鍵的形成第43頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第44頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月肽鏈合成的終止及釋放（1）釋放因子RF1或RF2進(jìn)入核糖體A位。（2）多肽鏈的釋放（3）70S核糖體解離53UAG30S亞基50S亞基53UAGtRNARF第45頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月肽鏈合成的忠實(shí)性A、氨基酸與tRNA的特異結(jié)合氨酰-tRNA合成酶對(duì)AA和tRNA有底物專一性氨酰-tRNA合成酶能識(shí)別和水解不恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)物B、延伸因子和GTP酶的活性對(duì)忠實(shí)性的影響提供了密碼子與反密碼子相互作用的時(shí)機(jī)C、錯(cuò)誤的AA可由終止肽鏈合成來(lái)消除D、能量上的昂貴第46頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物多肽鏈的合成（自學(xué)）1、真核細(xì)胞核糖體比原核細(xì)胞核糖體更大更復(fù)雜；2、起始氨基酸為Met，不是fMet；3、肽鏈合成的起始：由40S核糖體亞基首先識(shí)別mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移動(dòng)尋找AUG；4、起始因子有12種，但只有2種延長(zhǎng)因子和1種終止因子；5、真核細(xì)胞種線粒體、葉綠體的核糖體大小、組成及蛋白質(zhì)合成過(guò)程都類似于原核細(xì)胞。第47頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

肽鏈折疊是指從多肽鏈的氨基酸序列形成具有正確三維空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的過(guò)程。體內(nèi)多肽鏈的折疊目前認(rèn)為至少有兩類蛋白質(zhì)參與，稱為助折疊蛋白:（1）酶：蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）；（2）分子伴侶第三節(jié)肽鏈合成后的折疊與加工Lasky于1978年首先提出分子伴侶（molecularchaperone）的概念，這是一類在細(xì)胞內(nèi)能幫助新生肽鏈正確折疊與裝配組裝成為成熟蛋白質(zhì)，但其本身并不構(gòu)成被介導(dǎo)的蛋白質(zhì)組成部分的一類蛋白因子，在原核生物和真核生物中廣泛存在。一.肽鏈的折疊第48頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、肽鏈末端的修飾：

N-端fMet或Met的切除2、信號(hào)序列的切除3、二硫鍵的形成4、部分肽段的切除5、個(gè)別氨基酸的修飾6、糖基側(cè)鏈的添加7、輔基的加入二.蛋白質(zhì)的加工修飾實(shí)例：胰島素原的加工第49頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、

翻譯后的加工1、

水解剪切（N-端序列與信號(hào)肽）脫甲酰酶fMet-肽甲酸+Met-肽（原核大多）氨肽酶Met-肽Met+肽（真核、部分原核）（1-多個(gè)氨基酸）第50頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、

氧化作用形成-S-S-3、化學(xué)修飾、某些氨基酸的側(cè)鏈需進(jìn)行特殊修飾如：膠原蛋白中Pro→HO-Pro

Lys→HO-Lys

糖蛋白中Asn、Ser、Thr側(cè)鏈糖苷化（以共價(jià)鍵接上糖）第51頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、激活有些多肽合成后，要經(jīng)過(guò)專一性蛋白酶水解，斷裂出一部分肽鏈，才能成為有功能的蛋白質(zhì)（例如：酶原激活）。酶原激活酶原在一定條件下經(jīng)適當(dāng)物質(zhì)作用可轉(zhuǎn)變成有活性的酶的過(guò)程，即活性中心形成或暴露的過(guò)程。實(shí)例：胰島素原的加工（見(jiàn)下張ppt）第52頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月胰島素原的加工A鏈區(qū)B鏈區(qū)間插序列（C肽區(qū)）HSSHSHSHHSHS信號(hào)肽NC核糖體上合成出無(wú)規(guī)則卷曲的前胰島素原切除C肽后，形成成熟的胰島素分