蛋白质的生物合成PPT文档格式.pptPPT文档格式.ppt
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搬运氨基酸的工具;
起始因子(IF);
延长因子(EF);
释放因子(RF);
氨酰-tRNA合成酶;
供能物质及无机离子,等等。
(一)mRNA与遗传密码密码子(codon):
作为指导蛋白质生物合成的模板,mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体,代表一个氨基酸的信息,此三联体就称为密码子(codon)。
遗传密码的破译1961年Nirenberg建立了无细胞系统,这一新技术又是在多核苷酸磷酸化酶发现的基础上建立起来的。
(1)去模板:
用DNAase处理E.coli抽提物,使DNA降解,除去原有的细菌模板。
(2)加入polyU:
合成了多聚苯丙氨酸,这一结果不仅证实了无细胞系统的成功,同时还表明UUU是苯丙氨酸的密码子。
分别加入polyA和polyC结果相应地获得了多聚赖氨酸和多聚脯氨酸。
*用于蛋白质的生物合成研究的体外翻译系统主要有:
细菌(大肠杆菌)无细胞系统、网织红细胞裂解系统和麦胚系统等。
遗传密码的特点:
无标点、不重叠(连续性);
简并性;
通用性(但在线粒体或叶绿体中特殊);
方向性,即解读方向为53;
摆动性;
起始密码:
AUG;
终止密码:
UAA、UAG、UGA。
*开放阅读框架(openreadingframe,ORF):
从mRNA5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。
*移码突变(frameshiftmutation):
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。
*简并性:
同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象。
*同义密码子:
对应于同一氨基酸的不同密码子。
*摆动性:
转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合,在密码子与反密码子的配对中,前两对严格遵守碱基配对原则,第三对碱基有一定的自由度,可以“摆动”,这种现象称为密码子的摆动性。
U,摆动配对,密码子、反密码子配对的摆动现象,
(二)rRNA和核糖体,rRNA(55%)和蛋白质(45%)组成了核糖体。
核糖体由大、小不同的两个亚基组成。
原核生物和真核生物的核糖体组成及特性不相同。
核糖体的组成,表14-7原核和真核生物核糖体的组成及功能核糖体亚基rRNAs蛋白RNA的特异顺序和功能细菌70S50S23S=2904b31种(L1-L31)含CGAAC和GTCG互补2.5106D5S=120b66%RNA30S16S=1542b21种(S1-S21)16SrRNA(CCUCCU)和S-D顺序(AGGAGG)互补哺乳动物80S60S28S=4718b49种有GAUC和tRNAfMat的TCG互补4.2106D5S=120b60%RNA5.8S=160b40S18S=1874b33种和Capm7G结合,核糖体的功能:
合成蛋白质的场所。
核糖体小亚基负责对模板mRNA进行序列特异性识别,如起始部分的识别、密码子与反密码子的相互作用等。
核糖体大亚基负责携带氨基酸及tRNA的功能,包括肽键的形成、AA-tRNA、肽酰-tRNA的结合等。
在单个核糖体上,可划分多个功能活性中心,在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能。
mRNA结合部位小亚基结合或接受AA-tRNA部位(A位)大亚基结合或接受肽酰tRNA的部位(P位)大亚基肽基转移部位大亚基形成肽键的部位(转肽酶中心)大亚基,二、蛋白质的合成过程1、氨基酸的活化及转运,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-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)。
氨基酰-tRNA的表示方法:
Ala-tRNAAlaSer-tRNASerMet-tRNAMet,原核生物中,起始氨基酸是:
起始AA-tRNA是:
真核生物中,起始氨基酸是:
甲酰甲硫氨酸fMet-tRNAfMet甲硫氨酸Met-tRNAMet,第一步反应,氨基酸ATP-E氨基酰-AMP-EAMPPPi,第二步反应,氨基酰-AMP-EtRNA氨基酰-tRNAAMPE,2、翻译的起始,原核生物(以细菌为例)翻译的起始所需成分:
30S小亚基、50S大亚基、模板mRNA、fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+翻译起始因子:
IF-1、IF-2、IF-3、,IF-3,IF-1,翻译起始(翻译起始复合物形成)又可被分成3步:
(1)30s小亚基首先与翻译起始因子IF-1、IF-3结合,通过SD序列与mRNA模板相结合。
S-D序列,S-D序列:
存在于原核生物起始密码子AUG上游712个核苷酸处的一种47个核苷酸的保守片段(AGGAGGU),它与16SrRNA3,端反向互补,所以可将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。
IF-3,IF-1,
(2)在IF-2和GTP的帮助下,fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位,tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。
IF-3,IF-1,IF-2,GTP,(3)带有tRNA、mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合,GTP水解,释放翻译起始因子。
真核生物翻译起始复合物形成过程,肽链延伸由许多循环组成,每加一个氨基酸就是一个循环,每个循环包括:
进位、转肽和移位。
延伸因子(elongationfactor,EF):
原核生物:
EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物:
EF-1、EF-2,3、肽链的延伸,
(1)进位:
AA-tRNA与核糖体A位点的结合,需要消耗GTP,并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子,通过延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-TuGTP复合物,EF-Tu-GDP+EF-TsEF-Tu-Ts+GDPEF-Tu-Ts+GTPEF-Tu-GTP+EF-Ts,重新参与下一轮循环,
(2)转肽是由转肽酶/肽基转移酶催化,(3)移位,核糖体向mRNA3端方向移动一个密码子。
需要消耗GTP,并需EF-G延伸因子,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。
原核肽链合成终止过程,4、肽链的终止,真核生物只有一个终止因子(eRF)。
三、蛋白质合成后的加工,1、一级结构的加工修饰
(1)N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除:
N端的甲酰蛋氨酸,必须在多肽链折叠成一定的空间结构之前被切除(在真核生物中,N端的蛋氨酸常在肽链的其他部分还未完全合成时就已经水解下来)。
(2)氨基酸的修饰:
由专一性的酶催化进行修饰,包括糖基化(某些蛋白分子中的Asp、Ser、Thr的侧链基团与糖基结合)、羟基化(胶原中Pro、Lys的羟基化)、磷酸化(某些蛋白质中的Ser、Thr、Tyr残基中的-OH磷酸化)、甲酰化等。
(3)二硫键的形成:
由专一性的氧化酶催化,将-SH氧化为-S-S-。
(4)肽段的切除:
某些多肽链要在专一性的蛋白酶水解切除部分肽段后,才能转变成有功能的蛋白质。
2、高级结构的形成
(1)构象的形成;
生物体内多肽链的准确折叠和组装需要某些辅助蛋白质参与,其本身不参与终产物的形成,这种辅助蛋白质称为分子伴侣或监护蛋白。
(2)亚基的聚合;
(3)辅基的连接。
四、蛋白质的定向转运,几类主要蛋白质的运转机制,翻译-运转同步机制,信号肽假说:
共翻译定位蛋白质定位信息存在于该蛋白质自身结构中(信号肽),并可通过与特殊受体相互作用,使蛋白质定位于靶位。
绝大部分被运入内质网内腔蛋白质都带有一个信号肽。
信号肽(signalpeptide):
某种分泌蛋白质及细胞膜蛋白质等,以前体物质多肽的形式合成,其N末端含有作为通过膜时之信号的氨基酸序列,这种氨基酸序列称信号肽或信号序列(signalsequence)。
由约1530个氨基酸所组成。
信号肽结构特点:
(1)常位于蛋白质N末端,可切割;
(2)长度:
15-30个残基;
(3)序列内有一个全部或大部分疏水组成的疏水核心;
(4)靠近该序列N端常有1个或数个正电荷氨基酸;
(5)其C-末端靠近切割处常带数个极性氨基酸,离切割点最近那个氨基酸常带很短侧链(Ala或Gly),新生蛋白质通过同步转运途径进入内质网内腔的主要过程,作业题,一、名词解释翻译密码子开放阅读框架(ORF)SD序列分子伴侣信号肽糖酵解-氧化作用三羧酸循环尿素循环呼吸链PCR技术半保留复制二、问答题教材P411:
第2、4、5和9题。