医学课件蛋白质的生物合成.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,目 录,蛋白质的生物合成（翻译,）,Protein Biosynthesis，,Translation,蛋白质的生物合成（翻译）Protein Biosynth,蛋白质的生物合成,，即,翻译,，就是将核酸中由 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，即翻译，就是将核酸中由 4 种核苷酸序列编,一、遗传密码,一、遗传密码,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,mRNA上存在遗传密码mRNA分子上从5至3方向，由A,遗传密码表,目 录,遗传密码表目 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,开放阅读框架(open reading frame,ORF),。

从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核,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1.连续性(commaless)遗传密码的特点编码蛋白质,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)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,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个三联体为其编码目 录,2.简并性(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和甲,2.简并性,(degeneracy),目 录,2.简并性(degeneracy)目 录,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3.通用性(universal)蛋白质生物合成的整套密码,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。

4.摆动性(wobble)转运氨基酸的tRNA的反密码需,U,摆动配对,目 录,U摆动配对目 录,密码子、反密码子配对的摆动现象,tRNA反密码子,第1位碱基,I,U,G,A,C,mRNA密码子,第3位碱基,U,C,A,A,G,U,C,U,G,密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子IUGACmR,二、蛋白质合成体系,Protein Biosynthesis System,二、蛋白质合成体系Protein Biosynthesis,20种氨基酸(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,转移RNA）,20种氨基酸(AA)作为原料参与蛋白质生物合成的物质包括 三,一）、翻译模板,mRNA,及遗传密码,mRNA,是遗传信息的携带者,遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为,顺反子(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),。

真核mRNA只编码一种蛋白质，为,单顺反子,(single cistron),一）、翻译模板mRNA及遗传密码 mRNA是遗传信息的携带者,二）、,tRNA,与氨基酸的活化,反密码环,氨基酸臂,二）、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,tRNA的三级结构示意图,氨基酸+,tRNA,氨基酰-,tRNA,ATP,AMP,PPi,氨基酰-tRNA合成酶,1,氨基酰-tRNA合成酶,(aminoacyl-tRNA synthetase),氨基酸的活化,氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP AMPPP,第一步反应,氨基酸,ATP-E,氨基酰,-AMP-E,AMP PPi,目 录,第一步反应氨基酸 ATP-E 氨基酰-AMP-E,第二步反应,氨基酰,-AMP-E,tRNA,氨基酰,-tRNA,AMP,E,目 录,第二步反应氨基酰-AMP-E 目 录,tRNA与酶结合的模型,tRNA,氨基酰-,tRNA,合成酶,ATP,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-tRNA合成酶具有校正活性,(proofreading activity),。

氨基酰-tRNA的表示方法：,Ala-tRNA,Ala,Ser-tRNA,Ser,Met-tRNA,Met,氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性真核生物,：,Met-tRNA,i,Met,原核生物,：,fMet-tRNA,i,f,Met,2,起始肽链合成的氨基酰-,tRNA,真核生物：Met-tRNAiMet2 起始肽链合成的氨基酰,二、核蛋白体是多肽链合成的装置,目 录,二、核蛋白体是多肽链合成的装置目 录,原核生物,真核生物,核蛋白体,小亚基,大亚基,核蛋白体,小亚基,大亚基,S,70S,30S,50S,80S,40S,60S,rRNA,16S-rRNA,5S-rRNA,23S-rRNA,18S-rRNA,28S-rRNA,5S-rRNA,5.8S-rRNA,蛋白质,rpS 21种,rpL 36种,rpS 33种,rpL 49种,不同细胞核蛋白体的组成,原核生物真核生物核蛋白体小亚基大亚基核蛋白体小亚基大亚基S7,核蛋白体的组成,目 录,核蛋白体的组成目 录,原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:,A位：氨基酰位,P位：肽酰位,E位：排出位,目 录,原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位：氨基酰位P位：肽酰,三、蛋白质生物合成过程,The Process of Protein Biosynthesis,三、蛋白质生物合成过程 The Process of,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mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。

翻译的起始(initiation)整个翻译过程可分为：翻译,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),一）、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋,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原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；,IF-3,IF-1,1.核蛋白体大小亚基分离,IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离,A,U,G,5,3,IF-3,IF-1,2.mRNA在小亚基定位结合,AUG53IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合,S-D序列,S-D序列,IF-3,IF-1,IF-2,GTP,3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNA,i,met,)结合到小亚基,A,U,G,5,3,目 录,IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(f,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,A,U,G,5,3,IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基,IF-3,IF-1,A,U,G,5,3,IF-2,GTP,IF-2,-GTP,GDP,Pi,IF-3IF-1AUG53IF-2GTPIF-2-GTP,lF1、3,met-GTP-lF2,30S,50S,GDP+Pi,lF2,fmet,fmet,30S,50S,lF1、3,mRNA,GTP,lF1、3met-GTP-lF230S50SGDP+PilF,二）、肽链合成延长,指根据,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),二）、肽链合成延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基,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,延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation fa,原核延长因子,生物功能,对应真核延长因子,EF-Tu,促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTP,EF-1-,EF-Ts,调节亚基,EF-1-,EFG,有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放,EF-2,肽链合成的延长因子,原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-t,延长过程,1 进位（注册）：,氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引，进入核蛋白体的A位AUG,P位 A位,EFT,延长过程1 进位（注册）：AUG P位 A位EFT,延长因子,EFTu EFTs,AA-tRNA-Tu-GTP,EF-Tu-GTP,Ts,（EF-Tu+Ts）,GTP,+Aa-tRNA,延长因子EFTu EFTsAA-tRNA-Tu-GTPE,AA,tRNA-Tu-GTP,小亚基上的mRNA,AA,tRNA-mRNA,Tu-GTP,Pi,EF-T,Tu-GDP,Ts +,AAtRNA-Tu-GTP 小亚基上的mR,EFT,+,GTP,+,AA-tRNA,AA-tRNA-Tu-GTP,+,Ts,Pi+Tu-GDP,+,aa-tRNA-mRNA,mRNA,Ts,EFT+GTP+AA-tRNA AA-tRNA,2 成肽,P位 A位,AUG,P位的fMet-tRNA,i,met,的酰基与A位上的AA-tRNA的氨基成肽键。

tRNA本身则从P位脱落，使P位空出转肽酶,核蛋白体大亚基上的蛋白质（rpL）2 成肽 P位 A位AUG P位的fMet,医学课件蛋白质的生物合成,3 转位,在A位上的二肽连同tRNA从A位转移到P位3 转位,P位 A位,P位 A位,P位 A位P位 A位,医学课件蛋白质的生物合成,三）、肽链合成的终止,当mRNA上终止密码出现后，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三）、肽链合成的终止当mRNA上终止密码出现后，多肽链合,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,终止相关的蛋白因子称为释放因子 一是识别终止密码，如RF-1,终止过程,1。