《蛋白质合成1(10.17)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质合成1(10.17)（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 十 二 章 蛋白质的生物合成 （Protein Biosynthesis）,生物化学与分子生物学教研室姚真真,即翻译（translation)，将核酸中 4 种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序 。,蛋白质的生物合成protein biosynthesis,mRNA,PROTEIN,4种 核苷酸 排列顺序,20种 氨基酸 排列顺序,蛋白质合成体系 Protein Biosynthesis System,第 一 节,参与 蛋白质生物合成的 物质,？,mRNA,20种氨基酸,rRNA,tRNA,酶,ATP GTP 无机离子,20种氨基酸
2、(AA)作为原料 酶及众多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、无机离子,参与蛋白质生物合成的物质包括,三种RNA mRNA（messenger RNA, 信使RNA） rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体RNA） tRNA（transfer RNA, 转运RNA）,一、翻译模板mRNA及遗传密码,mRNA上存在遗传密码,mRNA是遗传信息的携带者,mRNA是遗传信息的携带者,cistron,polycistron,single cistron,顺反子,多顺反子,单顺反子,遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子(cistron)。,真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(s
3、ingle cistron) 。,原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子(polycistron) 。,原核生物的多顺反子,真核生物的单顺反子,mRNA上存在遗传密码,mRNA分子上从5至3方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(triplet coden)。,起始密码(initiation coden): AUG,终止密码(termination coden):UAA，UAG，UGA,遗传密码表,从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各
4、个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(open reading frame, ORF)。,开放阅读框架(ORF),1. 连续性(commaless),遗传密码的特点,编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。,基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift mutation)。,2. 简并性(degeneracy),遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。,3. 通用性(universal),蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。
5、已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。,4. 摆动性(wobble),转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。,U,摆动配对,U,密码子、反密码子配对的摆动现象,遗传密码的特点,1. 连续性(commaless),2. 简并性(degeneracy),3. 通用性(universal),4. 摆动性(wobble),二、核蛋白体是多肽链合成的装置,不同细胞核蛋白体的组成,核蛋白体的组成,36种蛋白,Protein synthesis.
6、mov,原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式,A位：氨基酰位 (aminoacyl site),P位：肽酰位 (peptidyl site),E位：排出位 (exit site),起始复合物,成肽,转位,三、tRNA与氨基酸的活化,反密码环,氨基酸臂,tRNA的三级结构示意图,（一）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase),氨基酸的活化,底物-酶复合物,第二步反应,氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰-tRNA AMPE,tRNA与酶结合的模型,tRNA,氨基酰-tRNA合成酶,ATP,氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。 氨基酰-t
7、RNA合成酶具有校正活性(proofreading activity) 。 氨基酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet,真核生物： Met-tRNAiMet 原核生物： fMet-tRNAifMet,（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA,（甲酰化的甲硫氨酸）,蛋白质生物合成过程 The Process of Protein Biosynthesis,第 二 节,翻译的起始(initiation) 翻译的延长(elongation) 翻译的终止(termination ),整个翻译过程可分为 ：,翻译过程从阅读框架的5-AUG开始，按mR
8、NA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。,一、肽链合成起始,指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物 (translational initiation complex)。,起始复合物,成肽,转位,E,原核、真核生物各种起始因子的生物功能,（一）原核生物翻译起始复合物形成,核蛋白体大小亚基分离； mRNA在小亚基定位结合； 起始氨基酰-tRNA的结合； 核蛋白体大亚基结合。,IF-3,IF-1,1. 核蛋白体大小亚基分离,IF-3,IF-1,2. mRNA在小亚基定位结合,在原核mRNA起始AUG密码上游约8-13核苷酸部位，存在4-9个核苷酸的一致序
9、列，富含嘌呤碱基，称为Shine-Dalgarno序列（S-D序列），又称为核蛋白体结合位点（ribosomal binding site, RBS)。,S-D序列,IF-3,IF-1,3. 起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚基,IF-3,IF-1,IF-2,GTP,GDP,Pi,4. 核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成,IF-3,IF-1,IF-2,-GTP,GDP,Pi,（二）真核生物翻译起始复合物形成,核蛋白体大小亚基分离； 起始氨基酰-tRNA结合； mRNA在核蛋白体小亚基就位； 核蛋白体大亚基结合。,真核生物翻译起始复合物形成过程,二、肽链合成延长,指根
10、据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。,肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步： 进位(entrance) 成肽(peptide bond formation) 转位(translocation),Protein_Synthesis.mov,延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation factor, EF) 原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts) EF-G 真核生物：EF-1 、EF-2,肽链合成的延长因子,又称注册(registratio
11、n),（一）进位,指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。,目 录,延长因子EF-T催化进位（原核生物）,Tu,Ts,GTP,GDP,Tu,Ts,GTP,（二）成肽,是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。,（三）转位,延长因子EF-G有转位酶( translocase )活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3侧移动 。,真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。 另外，真核细胞核蛋白体没有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。,（四）真核生物延长过程,三、肽链合成的终止,当mRNA上
12、终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。,终止相关的蛋白因子称为释放因子 (release factor, RF),一是识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。 二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。,释放因子的功能,原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF,原核肽链合成终止过程,RF,多聚核蛋白体(polysome),使蛋白质合成高速、高效进行。,真核、原核都有此现象。,电镜下的多聚核蛋白体现象,
