生化课件蛋白质生物合成3章节
92页1、蛋白质的生物合成(翻译),第十七章,Protein Biosynthesis (Translation),蛋白质生物合成的概念,生物体内的蛋白质以mRNA为模板而合成。在这一过程中,mRNA上来自DNA基因编码的核苷酸序列信息转换为蛋白质中的氨基酸序列,故称为翻译(translation)。 翻译是指在多种因子辅助下,由tRNA携带并转运相应氨基酸,识别mRNA上的三联体密码子,在核糖体上合成具有特定序列多肽链的过程。,第一节 蛋白质生物合成体系,Protein biosynthesis system,基本原料:20种编码氨基酸 模板:mRNA 适配器:tRNA 装配机:核蛋白体 主要酶和蛋白质因子:氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等 能源物质:ATP、GTP 无机离子:Mg2+、 K+,蛋白质生物合成体系,一、mRNA是蛋白质合成的信息模板,mRNA的基本结构,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,称为开放阅读框架(open reading frame, ORF)。,遗传密码,在mRNA的开放阅读框架区,以每3个相邻的核苷酸
2、为一组,代表一种氨基酸(或其他信息),这种三联体形式的核苷酸序列称为密码子。,起始密码子(initiation codon):AUG 终止密码子(termination codon) :UAA、UAG、UGA,密码子(codon),起始密码子和终止密码子:,遗传密码表,遗传密码的特点,1. 方向性(directional),翻译时遗传密码的阅读方向是53,即读码从mRNA的起始密码子AUG开始,按53的方向逐一阅读,直至终止密码子。,2. 连续性(non-punctuated),编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读,密码子及密码子的各碱基之间既无间隔也无交叉。,由于密码子的连续性,在开放阅读框中发生插入或缺失1个或2个碱基的基因突变,都会引起mRNA阅读框架发生移动,称为移码(frame shift),使后续的氨基酸序列大部分被改变,其编码的蛋白质彻底丧失功能,称之为移码突变。,3. 简并性(degeneracy),一种氨基酸可具有2个或2个以上的密码子为其编码。这一特性称为遗传密码的简并性。 除色氨酸和甲硫氨酸仅有1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、。为同一种氨基酸编码的各密码子称为简并性密码子,也称同义密码子 。,各种氨基酸的密码子数目,4. 摆动性(wobble),反密码子与密码子之间的配对有时并不严格遵守常见的碱基配对规律,这种现象称为摆动配对(wobble base pairing)。,反密码子与密码子的识别方式与摆动配对,5. 通用性(universal),从简单的病毒到高等的人类,几乎使用同一套遗传密码,因此,遗传密码表中的这套“通用密码”基本上适用于生物界的所有物种,具有通用性。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。,已发现少数例外,如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。,二、氨基酰-tRNA通过其反密码子与mRNA中对应的密码子互补结合,tRNA的作用,运载氨基酸:氨基酸各由其特异的tRNA携带,一种氨基酸可有几种对应的tRNA,氨基酸结合在tRNA 3-CCA的位置,结合需要ATP供能; 充当“适配器”:每种tRNA的反密码子决定了所携带的氨基酸能准确地在mRNA上对号入座。,二级结构,三级结构,反密码环,氨基酸臂,tRNA的构象,三、核糖体是肽链 “装配厂”,核糖体的组成,核糖体又称核蛋白体,是由rR
4、NA和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒,是蛋白质生物合成的场所。,核蛋白体的组成,核糖体在翻译中的功能部位,四、肽链生物合成需要酶类和 蛋白质因子,氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA synthetase),催化氨基酸的活化; 转肽酶(peptidase),催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上,使酰基与氨基结合形成肽键;并受释放因子的作用后发生变构,表现出酯酶的水解活性,使P位上的肽链与tRNA分离; 转位酶(translocase),催化核蛋白体向mRNA3-端移动一个密码子的距离,使下一个密码子定位于A位。,起始因子(initiation factor,IF) 延长因子(elongation factor,EF) 释放因子(release factor,RF),参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能,参与真核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能,第二节 氨基酸与tRNA的连接,氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程称为氨基酸的活化。 参与氨基酸的活化的酶:氨基酰-tRNA合成酶。,反应过程,一、氨基酰-tRN
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