生物化学课件：临床 第十二章 蛋白质的生物合成

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1、潜伏潜伏风声风声暗算暗算AGUAGUACGACGCCCCCCAACAACAGAAGA 核苷酸序列核苷酸序列（mRNAmRNA）-Ser-Ser-Thr-Thr-Pro-Pro-Asn-Asn-ArgArg- - 氨基酸序列氨基酸序列( (肽链肽链) )翻译翻译今天我们生化课的今天我们生化课的主题主题是？是？蛋白质的蛋白质的生物合成生物合成12332112345677654321 12332112345677654321 数字序列数字序列数字序列数字序列翻译翻译PMPM8:308:308:308:30到城隍庙找鱼雷接头到城隍庙找鱼雷接头到城隍庙找鱼雷接头到城隍庙找鱼雷接头 汉字序列汉字序列汉字序

2、列汉字序列蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成（翻译（翻译）Protein Biosynthesis，Translation第第 十十 二二 章章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成，即，即翻译翻译，就是将核酸中，就是将核酸中由由 4 4 种种核苷酸序列核苷酸序列编码的遗传信息，通过编码的遗传信息，通过遗传密码遗传密码破译的方式破译的方式解读为解读为蛋白质一级结构蛋白质一级结构中中2020种种氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序。蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系第第 一一 节节 Pro.Pro.合成酶系：合成酶系：合成酶系：合成酶系：氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰- - - -tRNAtRNAtRNAtR

3、NA合成酶合成酶合成酶合成酶 转肽酶（肽酰转移酶）转肽酶（肽酰转移酶）转肽酶（肽酰转移酶）转肽酶（肽酰转移酶） 转位酶转位酶转位酶转位酶rRNArRNA和蛋白质组成的核蛋白体是合成蛋白质的和蛋白质组成的核蛋白体是合成蛋白质的和蛋白质组成的核蛋白体是合成蛋白质的和蛋白质组成的核蛋白体是合成蛋白质的场所场所场所场所。Protein蛋白因子（蛋白因子（蛋白因子（蛋白因子（IFIF、EFEF、RFRF、RRRR）无机离子、无机离子、无机离子、无机离子、ATPATP、GTPGTPPr.Pr.合成酶系合成酶系合成酶系合成酶系核蛋白体核蛋白体核蛋白体核蛋白体运载体运载体运载体运载体tRNAtRNA模板模板模

4、板模板mRNAmRNA2020种种种种-氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸(原料原料)l l复杂的生物合成体系复杂的生物合成体系目录目录 mRNA是遗传信息的携带者和传递者是遗传信息的携带者和传递者是蛋白质生物合成的直接模板是蛋白质生物合成的直接模板mRNAmRNA种类多，大小不一，半衰期短种类多，大小不一，半衰期短种类多，大小不一，半衰期短种类多，大小不一，半衰期短占占占占RNARNA总量总量总量总量1 12 2一、一、mRNA是蛋白质生物合成的直接模板是蛋白质生物合成的直接模板mRNA分分子子上上从从5 至至3 方方向向，由由AUG开开始始，每每3个个核核苷苷酸酸为为一一组组，决决定定肽肽链链上上某

5、某一一个个氨氨基基酸酸或或决决定定肽肽链链合合成成的的起起始始、终终止止信信号号，称称为为三三联联体体密密码又码又称密码子称密码子(coden)。起始密码起始密码(initiation coden): AUG 终止密码终止密码(termination coden):UAA，UAG，UGA 编码氨基酸的密码：编码氨基酸的密码：61种种l mRNA上存在遗传密码上存在遗传密码遗遗传传密密码码表表目目 录录从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，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开开开开放放放放阅阅阅阅读框架读框架读框架读框架(open reading fra

6、me, ORF)(open reading frame, ORF)。 开放阅读框架开放阅读框架l方向性（方向性（directionalitydirectionality）l连续性（连续性（commalessnesscommalessness）l简并性（简并性（degeneracydegeneracy）l通用性（通用性（universalityuniversality）l摆动性（摆动性（wobblewobble）l遗传密码的特点遗传密码的特点翻译时遗传密码的阅读方向是翻译时遗传密码的阅读方向是53，即读，即读码从码从mRNA的起始密码子的起始密码子AUG开始，按开始，按53的方向的方向逐一逐一阅

7、读，直至终止密码子。阅读，直至终止密码子。 NC肽链延伸方向肽链延伸方向53读码方向读码方向（一）方向性（一）方向性（二）连续性（二）连续性编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码从从从从5 5 5 5 3 3 3 3 连续阅读，密码间既连续阅读，密码间既连续阅读，密码间既连续阅读，密码间既无间断无间断无间断无间断也也也也无交无交无交无交叉叉叉叉。 5.5.A U GA U G G C AG C A G U AG U A C A UC A U U A AU A A 3 3AlaValHisM

8、et终止密码终止密码（三）简并性（三）简并性遗传密码中，除遗传密码中，除遗传密码中，除遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅色氨酸和甲硫氨酸仅色氨酸和甲硫氨酸仅色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其有一个密码子外，其有一个密码子外，其有一个密码子外，其余氨基酸有余氨基酸有余氨基酸有余氨基酸有2 2、3 3、4 4个或多至个或多至个或多至个或多至6 6个三联体个三联体个三联体个三联体为其编码。为其编码。为其编码。为其编码。 多个密码子编码一个多个密码子编码一个多个密码子编码一个多个密码子编码一个AAAAAAAA的，这些密码的，这些密码的，这些密码的，这些密码子称为子称为子称为子称为简并密码子简并密码子简

9、并密码子简并密码子或或或或同义密码子同义密码子同义密码子同义密码子（四）通用性（四）通用性 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。物到人类都通用。 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。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密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。自同一祖先。 U反密码反密码反密码反密码第一位第一位第一位第一位与密码与密码与密码与密码第三位第三位第三位第三位不严格配对不严格配对不严格配对不严格配对U（五）（五） 摆动性摆动性翻译时，翻译时，tRNAtRNA的的

10、反密码需要通过反密码需要通过碱基互补与碱基互补与mRNAmRNA的遗传密码的遗传密码反向反向配对配对结合，但反结合，但反密码与密码间不密码与密码间不严格遵守常见的严格遵守常见的碱基配对规律，碱基配对规律，称为摆动配对。称为摆动配对。二、核蛋白体是蛋白质生物合成的场所二、核蛋白体是蛋白质生物合成的场所核蛋白体的组成核蛋白体的组成核核蛋蛋白白体体又又称称核核糖糖体体，是是由由rRNArRNA和和多多种种蛋蛋白白质质结结合合而而成成的的一一种种大大的的核核糖糖核核蛋蛋白白颗粒，是蛋白质生物合成的场所。颗粒，是蛋白质生物合成的场所。原核生物和真核生物核蛋白体的组成原核生物和真核生物核蛋白体的组成真核真

11、核80S80S原核原核7 70S0S60S40S50S30S rRNA Pr. 16S 21种种rpS 5S、23S 36种种rpL 18S 33种种rpS5S、5.8S、28S 49种种rpLP P位位位位A A位位位位5533mRNAmRNA小亚基小亚基小亚基小亚基大亚基大亚基大亚基大亚基P P位位位位/ / 肽位肽位肽位肽位( (peptidylpeptidyl site)site)A A位位位位/ /氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰位位位位 E E E E位位位位 卸载卸载卸载卸载tRNAtRNAtRNAtRNA的排出的排出的排出的排出位位位位转肽酶是大亚基上的蛋白质转肽酶是大亚基上的蛋白质转

12、肽酶是大亚基上的蛋白质转肽酶是大亚基上的蛋白质E E位位转肽转肽酶酶酶酶( ( ( (肽酰转移酶肽酰转移酶肽酰转移酶肽酰转移酶) )活性部位活性部位活性部位活性部位原核生物核蛋白体结构模式原核生物核蛋白体结构模式反反密码环密码环氨基酸臂氨基酸臂三、三、tRNAtRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生物是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器合成的适配器运载氨基酸运载氨基酸充当充当“适配器适配器”四、蛋白质生物合成需要酶类、四、蛋白质生物合成需要酶类、蛋白质因子等蛋白质因子等（一）重要的酶类（一）重要的酶类氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶转肽酶（转肽酶（peptidase）转转位位酶酶（tran

13、slocase）（二）蛋白质因子（二）蛋白质因子起始因子（起始因子（起始因子（起始因子（initiation factorinitiation factor，IFIF）延延延延 长长长长 因因因因 子子子子 （ elongation elongation factorfactor，EFEF）释放因子（释放因子（释放因子（释放因子（release factorrelease factor，RFRF）蛋白质生物合成的能源物质为蛋白质生物合成的能源物质为ATP和和GTP;参参与与蛋蛋白白质质生生物物合合成成的的无无机机离离子子有有Mg2+、K+ 等。等。（三）能源物质及离子（三）能源物质及离子 蛋白

14、质生物合成过程包括三大步骤： 氨基酸的活化；氨基酸的活化； 肽链的生物合成；肽链的生物合成； 肽链形成后的加工和靶向输送。肽链形成后的加工和靶向输送。第二节氨基酸的活化Activation of Amino Acids催化催化tRNAtRNA的的3-3-末端末端CCA-OHCCA-OH与氨基酸羧基形成与氨基酸羧基形成酯键酯键，生成：氨基酰生成：氨基酰- -tRNAtRNA。氨基酸活化酶：氨基酰氨基酸活化酶：氨基酰-tRNA合成酶合成酶氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶一、一、 氨基酸活化形成氨基酰氨基酸活化形成氨基酰-tRN

15、A第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi 第二步反应第二步反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA的表示方法的表示方法的表示方法的表示方法丙氨酰丙氨酰丙氨酰丙氨酰-tRNA-tRNA：AlaAla- -tRNAtRNAAlaAla精氨酰精氨酰精氨酰精氨酰-tRNA-tRNA：ArgArg-tRNA-tRNAArgArg甲硫氨酰甲硫氨酰甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA-tRNA： MetMet- -tRNAtRNAMetMet各种氨基酸和对应的各种氨基酸和对应的各种氨基酸和对应的各种氨

16、基酸和对应的tRNAtRNA结合后形成的结合后形成的结合后形成的结合后形成的氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA表示为：表示为：表示为：表示为：氨基酸的三字母缩写氨基酸的三字母缩写氨基酸的三字母缩写氨基酸的三字母缩写-tRNA-tRNA氨基酸的三字母缩写氨基酸的三字母缩写氨基酸的三字母缩写氨基酸的三字母缩写 例如：例如：例如：例如：氨基酰氨基酰-tRNA的生成（动画）的生成（动画）真核生物真核生物真核生物真核生物：二、起始肽链合成的氨基酰二、起始肽链合成的氨基酰-tRNA参与肽链延长的甲硫氨酰参与肽链延长的甲硫氨酰参与肽链延长的甲硫氨酰参与肽链延长的甲硫氨酰- -tRNAtRNA：Me

17、t-Met-tRNAtRNAMetMetMet-Met-tRNAtRNAi iMetMet原核生物原核生物原核生物原核生物：f fMet-tRNAMet-tRNAi if fMetMet肽链的生物合成过程肽链的生物合成过程 The Biosynthesis Process of Peptide Chain 第第 三三 节节 起始起始(initiation)延长延长(elongation)终止终止(termination )n n整个过程可分为：整个过程可分为：一、原核生物的肽链合成过程一、原核生物的肽链合成过程（一）起始（一）起始 指指指指mRNAmRNA和起始氨基酰和起始氨基酰和起始氨基酰和

18、起始氨基酰-tRNA-tRNA分别与核蛋分别与核蛋分别与核蛋分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物的过程。白体结合而形成翻译起始复合物的过程。白体结合而形成翻译起始复合物的过程。白体结合而形成翻译起始复合物的过程。1. 核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；2. mRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；3. 起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合；的结合； 4. 核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。IF-3IF-11. 核蛋白体亚基的拆离核蛋白体亚基的拆离起起始始因因子子IFIF3 3使使大大小小亚亚基基分分离离，IFIF1 1协协助助70s70s核核糖糖体体30s30s小小亚亚基

19、基+50s+50s大亚基大亚基 A U G53IF-3IF-1S-D序列序列2. mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合S-D序列序列 mRNA上起始密码子上起始密码子AUG上游富含嘌呤的上游富含嘌呤的4-6个个核苷酸序列，其核心：核苷酸序列，其核心：AGGA。又称又称核蛋白体结合核蛋白体结合位点（位点（RBS）mRNA AUG上上游游S-D序序列列（AGGA）与与小小亚亚基基16srRNA上上UCCU序序列列互互补补，紧紧接接AGGA的的小小段段又又可可以以被被核核糖糖体体小小亚亚基基蛋蛋白（白（rps-1）辨认结合，即辨认结合，即RNA-RNA、RNA-蛋白质相互辨认。蛋白质相互辨认。I

20、F-3IF-1IF-2GTPA U G53 IF2（GTP）作用下，作用下，fMet-tRNAfMet反密码子与反密码子与mRNA分子中密码子分子中密码子AUGAUG配对结合，形成配对结合，形成30S起始复合物，需要起始复合物，需要GTP和和Mg2+参与。参与。3. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAifmet )结合到结合到小亚基小亚基 50S50S大大亚亚基基与与上上述述的的30S30S前前起起始始复复合合物物结结合合，同同时时IFIF2 2脱脱落落，形形成成70S70S起起始始复复合合物物，即即核核糖糖体体大大小小亚亚基基mRNAfMet-tRNAfMet复合物复合物。

21、fMet-tRNAfMet占据着占据着50S50S大亚基的大亚基的P P位。位。A A位留空位留空 。IF-3IF-1IF-2GTPGDPPiA U G534. 核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始复合物形成过程（动画）起始复合物形成过程（动画）指指在在mRNA模模板板的的指指导导下下，氨氨基基酸酸依依次次进入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。进入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。1. 进位进位(positioning)/注册注册(registration)2. 成肽成肽(peptide bond

22、 formation)3. 转位转位(translocation) （二）延长（二）延长肽肽肽肽链链链链延延延延长长长长在在在在核核核核蛋蛋蛋蛋白白白白体体体体上上上上连连连连续续续续循循循循环环环环式式式式进进进进行行行行，又又又又称为核蛋白体循环，包括以下三步：称为核蛋白体循环，包括以下三步：称为核蛋白体循环，包括以下三步：称为核蛋白体循环，包括以下三步：每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。（需（需EFTuEFTu- -TsTs）又称注册又称注册又称注册又称注册(registrati

23、on)(registration) 1. 1. 进位进位指根据指根据指根据指根据mRNAmRNA下下下下一组遗传密码指导，一组遗传密码指导，一组遗传密码指导，一组遗传密码指导，使相应氨基酰使相应氨基酰使相应氨基酰使相应氨基酰-tRNA-tRNA进入核蛋白体进入核蛋白体进入核蛋白体进入核蛋白体A A位。位。位。位。 3355A A位位P P位位位位E位位OO | |C=OC=O | |fMfMetetOO | |C=OC=O | |CH-RCH-RY Y | |NHNH2 2延长因子延长因子EF-T催化催化进位（原核生物）进位（原核生物） Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP进位的

24、反应过程：进位的反应过程：5533OO | |C=OC=O | |fMetfMetOO | |C=OC=O | |CH-RCH-RY Y | |NHNH2 2A位位P P位位位位E位位 | |C=OC=O | |fMetfMet转肽酶转肽酶转肽酶转肽酶MgMg2+2+转肽酶转肽酶催化肽键的形成催化肽键的形成OO | |C=OC=O | |CH-RCH-RY Y | |NHNH5533OHOHA位位P P位位位位E位位2.成肽成肽由由由由转肽酶转肽酶转肽酶转肽酶催化催化催化催化P P位上氨酰基或肽酰基位上氨酰基或肽酰基位上氨酰基或肽酰基位上氨酰基或肽酰基与与与与A A位氨基酸的位氨基酸的位氨基酸

25、的位氨基酸的-NH-NH2 2形成肽键。形成肽键。形成肽键。形成肽键。P P P P位位位位大亚基大亚基大亚基大亚基A A位位小亚基小亚基小亚基小亚基E E E E位位位位核蛋白体核蛋白体5533mRNAmRNA转位酶转位酶转位酶转位酶/EFG/EFG/EFG/EFG真核真核真核真核EFEFEFEF2 2 2 2延长因子延长因子延长因子延长因子EF-GEF-G有转位酶活性，可结合并水解有转位酶活性，可结合并水解有转位酶活性，可结合并水解有转位酶活性，可结合并水解1 1分子分子分子分子GTPGTP，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向mRNAmRNA的的的的33侧侧侧侧

26、移动移动移动移动。3. 转位转位fMetA U G53fMetTuGTPGTP下一轮进位下一轮进位转位转位成肽成肽肽链延长肽链延长每添加一个氨基酸消耗每添加一个氨基酸消耗4 4个个高能磷酸键高能磷酸键活化：活化：2 2个个ATPATP进位：进位：1 1个个GTPGTP移位：移位：1 1个个GTPGTP延长时的能量消耗：延长时的能量消耗：U A G53RFCOO-原核生物原核生物肽链合成肽链合成终止过程终止过程终止阶段需终止阶段需要释放因子要释放因子RF-1、RF-2、RF-3参与。参与。（三）终止（三）终止（四）多聚核蛋白体（四）多聚核蛋白体 1条条mRNA模板链可附模板链可附着着10100个

27、核蛋白体，这个核蛋白体，这些核蛋白体些核蛋白体依次结合依次结合起始起始密码子密码子并沿并沿53方向方向读码读码移动移动，同时同时进行肽链进行肽链合成合成，这种这种mRNA与多个核蛋白与多个核蛋白体形成的体形成的聚合物聚合物称为多聚称为多聚核蛋白体核蛋白体( (polysomepolysome) ) 。 二、真核生物的肽链合成过程二、真核生物的肽链合成过程（一）起始（一）起始1. 核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；2. 起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合；的结合； 3. mRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；4. 核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。MetMet40S40S

28、60S60SMeMet tMetMet40S40S60S60SmRNAeIF-2BeIF-2B、eIF-3eIF-3、 eIF-6 elF-3elF-3GDP+Pi各种各种各种各种elFelF释放释放释放释放elF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻译起始真核生物翻译起始复合物形成过程复合物形成过程真真真真核核核核生生生生物物物物肽肽肽肽链链链链合合合合成成成成的的的的延延延延长长长长过过过过程程程程与与与与原原原原核核核核生生生生物物物物基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。基本相似

29、，但有不同的反应体系和延长因子。基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。另另另另外外外外，真真真真核核核核细细细细胞胞胞胞核核核核蛋蛋蛋蛋白白白白体体体体没没没没有有有有E E位位位位，转转转转位位位位时卸载的时卸载的时卸载的时卸载的tRNAtRNA直接直接直接直接从从从从P P位脱落。位脱落。位脱落。位脱落。（二）延长（二）延长（三）终止（三）终止 真核生物翻译终止过程与原核生物相似，真核生物翻译终止过程与原核生物相似，真核生物翻译终止过程与原核生物相似，真核生物翻译终止过程与原核生物相似，但但但但只有只有只有只有1 1个释放因子个释放因子个释放因子个

30、释放因子eRFeRF，可识别所有终止密码，可识别所有终止密码，可识别所有终止密码，可识别所有终止密码子，完成原核生物各类子，完成原核生物各类子，完成原核生物各类子，完成原核生物各类RFRF的功能。的功能。的功能。的功能。 原核生物与真核生物肽链合成过程的主要差别原核生物与真核生物肽链合成过程的主要差别mRNA中的帽子帽子帽子帽子结结构构构构与帽子结合蛋白复合物结合mRNA中的S-DS-D序列与16S rRNA 3-端的一段序列结合核蛋白体小亚基先与与与与Met-Met-tRNAitRNAiMetMet结结合合合合，再与mRNA结合核蛋白体小亚基先与先与先与先与mRNAmRNA结结合合合合,再与

31、fMet-tRNAfMet结合释放因子为eRFeRF释放因子为RF-1RF-1、RF-2RF-2和和和和RF-3RF-3终止阶段延长因子为eEF-1.eEF-1eEF-1.eEF-1和和和和eEF-2eEF-2延长因子为EF-EF-TuTu、EF-TsEF-Ts和和和和EF-GEF-G延长阶段有至少1010种种种种eIFeIF参与起始复合物的形成有3 3种种种种IFIF参与起始复合物的形成起始氨基酰-tRNA为Met-tRNAiMet起始氨基酰-tRNA为f fMet-tRNAf fMet起始阶段40S亚基60S亚基 80S80S核蛋白体30S亚基50S亚基 70S70S核蛋白体核蛋白体mRN

32、A在核内合成，加工后进入胞液胞液胞液胞液，再作为模板模板模板模板指导翻译转录、翻译和mRNA降解可同同同同时发时发生生生生转录后进行首尾修首尾修首尾修首尾修饰饰及剪接剪接剪接剪接转录后很少加工一条mRNA编码一种蛋白质（单单顺反子）一条mRNA编码几种蛋白质（多多多多顺反子）mRNA真核生物真核生物真核生物真核生物原核生物原核生物原核生物原核生物蛋白质翻译后修饰和靶向输送蛋白质翻译后修饰和靶向输送Posttranslational Processing & Protein Transportation第第 四四 节节主要包括主要包括主要包括主要包括多肽链多肽链多肽链多肽链折叠折叠折叠折叠为天然

33、的三维结构为天然的三维结构为天然的三维结构为天然的三维结构 肽链一级结构的肽链一级结构的肽链一级结构的肽链一级结构的修饰修饰修饰修饰高级结构高级结构高级结构高级结构修饰修饰修饰修饰 翻译后修饰使得翻译后修饰使得翻译后修饰使得翻译后修饰使得蛋白质组成蛋白质组成蛋白质组成蛋白质组成更加更加更加更加多样化多样化多样化多样化，从而使从而使从而使从而使蛋白质结构蛋白质结构蛋白质结构蛋白质结构上呈现更大的上呈现更大的上呈现更大的上呈现更大的复杂性复杂性复杂性复杂性。 新生多肽链新生多肽链新生多肽链新生多肽链不具备不具备不具备不具备蛋白质的蛋白质的蛋白质的蛋白质的生物学活性生物学活性生物学活性生物学活性，必

34、须经过必须经过必须经过必须经过复杂的加工复杂的加工复杂的加工复杂的加工过程才能转变为具有过程才能转变为具有过程才能转变为具有过程才能转变为具有天天天天然构象然构象然构象然构象的功能蛋白质，这一加工过程称为的功能蛋白质，这一加工过程称为的功能蛋白质，这一加工过程称为的功能蛋白质，这一加工过程称为翻翻翻翻译后修饰译后修饰译后修饰译后修饰。一、多肽链一、多肽链折叠折叠为天然构象的蛋白质为天然构象的蛋白质n n几种有促进蛋白质折叠功能的大分子几种有促进蛋白质折叠功能的大分子几种有促进蛋白质折叠功能的大分子几种有促进蛋白质折叠功能的大分子: :1. 1.分子伴侣分子伴侣分子伴侣分子伴侣 (molecul

35、ar chaperon) (molecular chaperon) 2. 2.蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶 (PDI)(PDI)3. 3. 肽肽肽肽- -脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 (PPI)(PPI) 一般认为，多肽链一般认为，多肽链一般认为，多肽链一般认为，多肽链自身自身自身自身氨基酸顺序氨基酸顺序氨基酸顺序氨基酸顺序储存储存储存储存着蛋白质着蛋白质着蛋白质着蛋白质折叠的信息折叠的信息折叠的信息折叠的信息，即一级结构是空间构，即一级结构是空间构，即一级结构是空间构，即一级结构是空间构象的基础。象的基础。象的基

36、础。象的基础。 细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而动完成，而动完成，而动完成，而需要需要需要需要其他酶其他酶其他酶其他酶和和和和蛋白质辅助蛋白质辅助蛋白质辅助蛋白质辅助。1. 分子伴侣分子伴侣:分子伴侣是细胞内一类可分子伴侣是细胞内一类可分子伴侣是细胞内一类可分子伴侣是细胞内一类可识别识别识别识别肽链的肽链的肽链的肽链的非非非非天天天天然构象、然构象、然构象、然构象、促进促进促进促进各各各各功能域和整体蛋白功能域和整体蛋白功能域和整体蛋白功能域和整体蛋白质的正确折质的正确折质的正确折

37、质的正确折叠的保守蛋白质。叠的保守蛋白质。叠的保守蛋白质。叠的保守蛋白质。 n n分子伴侣主要有：分子伴侣主要有：分子伴侣主要有：分子伴侣主要有：(1) 热休克蛋白热休克蛋白(heat shock protein, HSP) (2) 伴侣蛋白伴侣蛋白(chaperonin) 二、蛋白质一级结构修饰主要是二、蛋白质一级结构修饰主要是肽键水解和化学修饰肽键水解和化学修饰 （一）肽链末端的修饰（一）肽链末端的修饰（二）个别氨基酸的共价修饰（二）个别氨基酸的共价修饰 1 1 1 1糖基化糖基化糖基化糖基化 2 2 2 2羟基化羟基化羟基化羟基化 3 3 3 3甲基化甲基化甲基化甲基化 4 4 4 4磷

38、酸化磷酸化磷酸化磷酸化 5 5 5 5二硫键形成二硫键形成二硫键形成二硫键形成 6 6 6 6亲脂性修饰亲脂性修饰亲脂性修饰亲脂性修饰例：鸦片促黑皮质素原例：鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰的水解修饰（三）多肽链的水解修饰（三）多肽链的水解修饰促肾上腺皮质促肾上腺皮质激素样中叶肽激素样中叶肽促肾上腺皮质激素促肾上腺皮质激素促黑激素促黑激素 三、高级结构的修饰三、高级结构的修饰（一（一（一（一）亚基聚合）亚基聚合）亚基聚合）亚基聚合 对于四级结构的蛋白质来说，对于四级结构的蛋白质来说，对于四级结构的蛋白质来说，对于四级结构的蛋白质来说，新合成的多肽新合成的多肽新合成的多肽新合成的多肽链链链

39、链仅仅是其仅仅是其仅仅是其仅仅是其亚基亚基亚基亚基的形式，必须通过聚合才能形成的形式，必须通过聚合才能形成的形式，必须通过聚合才能形成的形式，必须通过聚合才能形成具有完整功能的结构单位。具有完整功能的结构单位。具有完整功能的结构单位。具有完整功能的结构单位。 例：血红蛋白的珠蛋白：例：血红蛋白的珠蛋白：例：血红蛋白的珠蛋白：例：血红蛋白的珠蛋白：Hb(Hb(Hb(Hb(2 2 2 22 2 2 2) ) ) ) （二）辅基连接（二）辅基连接（二）辅基连接（二）辅基连接 例：血红蛋白：珠蛋白和血红素结合。例：血红蛋白：珠蛋白和血红素结合。例：血红蛋白：珠蛋白和血红素结合。例：血红蛋白：珠蛋白和血

40、红素结合。定向定向定向定向输送输送输送输送到到到到达达达达细细细细胞胞胞胞膜膜膜膜排排排排到到到到细细细细胞胞胞胞外外外外翻译后经加翻译后经加翻译后经加翻译后经加工工工工的蛋白质的蛋白质的蛋白质的蛋白质留留留留在在在在胞胞胞胞浆浆浆浆进进进进入入入入细细细细胞胞胞胞器器器器蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质靶向转运靶向转运靶向转运靶向转运蛋白质合成后蛋白质合成后去路去路：1 1、保留在胞浆、保留在胞浆2 2、进入线粒体、细胞核等细胞器、进入线粒体、细胞核等细胞器3 3、分泌到细胞外或成为膜蛋白、分泌到细胞外或成为膜蛋白四、四、蛋白质合成后的靶向输送蛋白质合成后的靶向输送穿穿穿穿膜膜膜膜 蛋蛋白白质质合合

41、成成后后被被定定向向输输送送到到其其最最终终发发挥挥生生物物功功能能的的细细胞胞靶靶部部位位的的过过程程称称为为蛋蛋白白质质的的靶向输送靶向输送( (protein targeting) )。 新生蛋白质的去向新生蛋白质的去向信号序列信号序列( (signal sequence) )（一）（一）靶向输送的蛋白质存在特异的信号序列靶向输送的蛋白质存在特异的信号序列 所有靶向输送的蛋白质结构中存在所有靶向输送的蛋白质结构中存在所有靶向输送的蛋白质结构中存在所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号分选信号分选信号分选信号，主要为主要为主要为主要为N N端端端端特异氨基酸序列特异氨基酸序列特异氨基酸序列

42、特异氨基酸序列，可引导蛋白质转移到，可引导蛋白质转移到，可引导蛋白质转移到，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这一序列称为细胞的适当靶部位，这一序列称为细胞的适当靶部位，这一序列称为细胞的适当靶部位，这一序列称为信号序列。信号序列。信号序列。信号序列。靶向靶向靶向靶向输送到输送到输送到输送到溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体，质膜质膜质膜质膜或或或或分泌到细胞外的蛋白分泌到细胞外的蛋白分泌到细胞外的蛋白分泌到细胞外的蛋白，其肽，其肽，其肽，其肽链的链的链的链的N N端存在端存在端存在端存在13-3613-36氨基酸的信号序列，叫氨基酸的信号序列，叫氨基酸的信号序列，叫氨基酸的信号序列，叫信号肽。信号肽

43、。信号肽。信号肽。人前人前人前人前胰岛素原胰岛素原胰岛素原胰岛素原 MALWMALWR RLLPLLPLLLLA ALLLLA AL LWGPDPWGPDPAAAAAAFVFV牛生长激素牛生长激素牛生长激素牛生长激素 MMAAGPMMAAGPR RTSTSLLLLLLLLAFAAFALLLLC CL LPWTQVVPWTQVVGAGAFF蜂毒肽蜂毒肽蜂毒肽蜂毒肽 MMKKFLVNVAFLVNVAL LVFMVVYVFMVVYI ISTTTSTTTAAAAPP果蝇粘液蛋白果蝇粘液蛋白果蝇粘液蛋白果蝇粘液蛋白 MMKKLLVVAVLLVVAVI IACMACMLILIGFADPAGFADPAS S

44、GCKGCK碱性区碱性区碱性区碱性区 中心区中心区中心区中心区 加工区加工区加工区加工区信号肽信号肽信号肽信号肽NN连接分泌蛋白连接分泌蛋白连接分泌蛋白连接分泌蛋白N-N-端含端含端含端含1 1个或几个带正电荷的碱性氨基酸残基，如个或几个带正电荷的碱性氨基酸残基，如个或几个带正电荷的碱性氨基酸残基，如个或几个带正电荷的碱性氨基酸残基，如Lys(KLys(K) )、Arg(RArg(R) )；中段为疏水核心区，主要含疏水的中性氨基酸，如；中段为疏水核心区，主要含疏水的中性氨基酸，如；中段为疏水核心区，主要含疏水的中性氨基酸，如；中段为疏水核心区，主要含疏水的中性氨基酸，如LeuLeu、IleIl

45、e等；等；等；等；C-C-端加工区由一些侧链较短或极性相对较大氨基酸（如端加工区由一些侧链较短或极性相对较大氨基酸（如端加工区由一些侧链较短或极性相对较大氨基酸（如端加工区由一些侧链较短或极性相对较大氨基酸（如GlyGly、AlaAla、SerSer）组成，紧接着是被信号肽酶裂解的位点。）组成，紧接着是被信号肽酶裂解的位点。）组成，紧接着是被信号肽酶裂解的位点。）组成，紧接着是被信号肽酶裂解的位点。信信号号肽肽的的共共性性靶向输送到靶向输送到靶向输送到靶向输送到细胞核的蛋白质细胞核的蛋白质细胞核的蛋白质细胞核的蛋白质其多肽链内含有特异其多肽链内含有特异其多肽链内含有特异其多肽链内含有特异信号序

46、列，称为信号序列，称为信号序列，称为信号序列，称为核定位序列核定位序列核定位序列核定位序列(nuclear localization (nuclear localization sequence, NLS) sequence, NLS) 。NLSNLS为含为含为含为含4 48 8个氨基酸残基个氨基酸残基个氨基酸残基个氨基酸残基的短序列，富含带正的短序列，富含带正的短序列，富含带正的短序列，富含带正电荷的电荷的电荷的电荷的赖氨酸、精氨酸及脯氨酸赖氨酸、精氨酸及脯氨酸赖氨酸、精氨酸及脯氨酸赖氨酸、精氨酸及脯氨酸，可位于肽链的，可位于肽链的，可位于肽链的，可位于肽链的不同部位，而不只在不同部位，而不

47、只在不同部位，而不只在不同部位，而不只在N N末端。末端。末端。末端。不同的不同的不同的不同的NLSNLS间间间间未发现共有序列未发现共有序列未发现共有序列未发现共有序列； 在蛋白质进核定在蛋白质进核定在蛋白质进核定在蛋白质进核定位后，位后，位后，位后，NLSNLS不不不不被切除被切除被切除被切除。 n n核定位序列核定位序列 核蛋白体上合成的肽链先由核蛋白体上合成的肽链先由信号肽信号肽引导进引导进入入内质网腔内质网腔并被折叠成为具有一定功能构象并被折叠成为具有一定功能构象的蛋白质，在的蛋白质，在高尔基复合体高尔基复合体中被包装进中被包装进分泌分泌小泡小泡，转移至，转移至细胞膜细胞膜，再分泌到

48、细胞外。，再分泌到细胞外。（二）（二）分泌型蛋白质由分泌小泡靶向输送至胞外分泌型蛋白质由分泌小泡靶向输送至胞外ERER膜膜膜膜ERER腔腔腔腔核蛋白体核蛋白体核蛋白体核蛋白体信号肽信号肽信号肽信号肽SRPSRPDPDP1.SRP1.SRP识别信号肽并结合识别信号肽并结合识别信号肽并结合识别信号肽并结合2.SRP2.SRP将将将将核蛋白体带到内质网膜核蛋白体带到内质网膜核蛋白体带到内质网膜核蛋白体带到内质网膜3.ER3.ER膜通道开放膜通道开放膜通道开放膜通道开放4. 4.信号肽酶水解信号肽信号肽酶水解信号肽信号肽酶水解信号肽信号肽酶水解信号肽胞液胞液核蛋白体受体核蛋白体受体肽转位复合物肽转位复

49、合物 分泌蛋白进入内质网的信号肽引导机制分泌蛋白进入内质网的信号肽引导机制（三）（三）蛋白质蛋白质-6磷酸甘露糖基化是靶向输送磷酸甘露糖基化是靶向输送至溶酶体的信号至溶酶体的信号（四）线粒体蛋白的靶向输送（四）线粒体蛋白的靶向输送 （五）细胞核蛋白的靶向输送（五）细胞核蛋白的靶向输送蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生物合成的干扰和抑制Interference & Inhibition of Protein Biosynthesis第第 五五 节节影响翻译影响翻译起始起始的抗生素的抗生素影响翻译影响翻译延长延长的抗生素的抗生素 干扰进位的抗生素干扰进位的抗生素引起读码错误的抗生素引起读码错误的抗

50、生素 影响肽键形成的抗生素影响肽键形成的抗生素 影响转位的抗生素影响转位的抗生素 一、抗生素类一、抗生素类 嘌呤霉素嘌呤霉素嘌呤霉素嘌呤霉素作用示意图作用示意图作用示意图作用示意图l抗生素影响蛋白质合成的作用位点抗生素影响蛋白质合成的作用位点氯霉素氯霉素放线菌素放线菌素链霉素链霉素卡那霉素卡那霉素P P P P位位位位大亚基大亚基大亚基大亚基A A位位小亚基小亚基小亚基小亚基5533红霉素红霉素四环素族四环素族二、其他干扰蛋白质生物合成的物质二、其他干扰蛋白质生物合成的物质毒素毒素(toxin)干扰素干扰素(interferon)白喉毒素白喉毒素(diphtheria toxin)的作用机理的

51、作用机理白白喉喉毒毒素素+延长因子延长因子延长因子延长因子-2-2（有活性有活性）延长因子延长因子延长因子延长因子-2-2（无活性无活性）干扰素的作用机理干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA1. 干扰素诱导干扰素诱导eIF2磷酸化而失活磷酸化而失活ATPeIF2ADPeIF2-P（失活）（失活）Pi磷酸酶磷酸酶2.干扰素诱导病毒干扰素诱导病毒mRNA降解降解降解降解mRNAdsRNA干扰素干扰素AAPAPPPP2 5 2 5 5 2 - 5 AAPPPATP2-5A合成酶合成酶RNaseLRNaseL活化活化本章要掌握的重点本章要掌握的重点1、蛋白质生物合成的概念；、蛋白质生物合成的概念；2、mRNA、tRNA、核蛋白体在翻译过程中的作、核蛋白体在翻译过程中的作用，用，遗传密码的特点遗传密码的特点；3、氨基酸活化的酶；、氨基酸活化的酶； 4、进位、成肽及转位的概念；、进位、成肽及转位的概念；5、蛋白质合成中，每延长一个氨基酸耗能情况；、蛋白质合成中，每延长一个氨基酸耗能情况；6、多聚核蛋白体的概念；、多聚核蛋白体的概念；7、翻译后加工及蛋白质靶向的概念；、翻译后加工及蛋白质靶向的概念；8、分子伴侣、信号序列、信号肽的概念。、分子伴侣、信号序列、信号肽的概念。