蛋白质的生物合成.ppt.ppt

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第十章蛋白质的生物合成,蛋白质合成体系蛋白质的生物合成过程蛋白质合成后的加工蛋白质的定向转运,翻译（translation）：

以mRNA为模板合成蛋白质的过程，称为翻译。

基因表达（geneexpression）：

是指细胞在生命过程中，把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的蛋白质分子。

一、蛋白质合成体系,参与蛋白质生物合成的各种因素构成了蛋白质合成体系，该体系包括：

mRNA：

作为蛋白质生物合成的模板，决定多肽链中氨基酸的排列顺序；核糖体：

蛋白质生物合成的场所；,tRNA：

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：

起始AA-tRNA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。