生物化學(xué)11蛋白質(zhì)的生物合成課件

1、第十一章 蛋白質(zhì)的生物合成 一、概述基因的遺傳信息在轉(zhuǎn)錄過程中從DNA轉(zhuǎn)移到mRNA，再由mRNA將這種遺傳信息表達(dá)為蛋白質(zhì)中氨基酸順序的過程叫做翻譯。合成體系：20種氨基酸,mRNA、tRNA、核蛋白體、酶和因子,以及無機(jī)離子、ATP 、GTP 合成方向：NC端。 二、參與蛋白質(zhì)合成的三類RNA及核糖體1.rRNA 與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成核糖體蛋白質(zhì)合成“工廠” 核糖體結(jié)構(gòu)組成 核糖體的基本功能結(jié)合mRNA，在mRNA上選擇適當(dāng)?shù)膮^(qū)域開始翻譯密碼子（mRNA）和反密碼子（tRNA）的正確配對(duì)肽鍵的形成 存在 核糖體可游離存在，真核中，也可同內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合，形成粗糙的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。原核中，與mRNA形成串狀多

2、核糖體原核生物核糖體組成真核生物核糖體組成3. mRNA 攜帶著DNA的遺傳信息，是多肽鏈的合成模板 在原核細(xì)胞內(nèi)，存在時(shí)間短，在轉(zhuǎn)錄的同時(shí)翻譯 在真核細(xì)胞內(nèi)，較穩(wěn)定蛋白質(zhì)合成時(shí)，mRNA結(jié)合于核糖體小亞基上，大亞 基結(jié)合帶氨基酸的tRNA，tRNA的反密碼子與mRNA密碼子配對(duì)，ATP供能，合成蛋白質(zhì)。三、遺傳密碼子為一個(gè)氨基酸編碼進(jìn)入蛋白質(zhì)多肽鏈特定線性位置的三個(gè)核苷酸單位稱為密碼子（Coden）或三聯(lián)體密碼。密碼子的發(fā)現(xiàn) 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法人工合成僅由一種核苷酸組成的多聚核苷酸，推測(cè)由哪一種氨基酸合成的多肽核糖體結(jié)合試驗(yàn) 1965年，Nirenberg用poly u加入C14標(biāo)記的20種aa,僅

3、有苯丙氨酸的寡肽,UUU=苯丙氨酸,用此法破譯了全部密碼，編出遺傳密碼表。遺傳密碼子的特點(diǎn)無標(biāo)點(diǎn)、不重疊 密碼子是不重疊的，每個(gè)三聯(lián)體中的三個(gè)核苷酸只編碼一個(gè)氨基酸，核苷酸不重疊使用噬菌體x174中某些基因之間有重疊現(xiàn)象簡(jiǎn)并(degeneracy) 幾種密碼子對(duì)應(yīng)于相同一種氨基酸。這些密碼子為同義密碼子通用性 絕大多數(shù)密碼子對(duì)各種生物都適用，某些線粒體中遺傳密碼有例外終止信號(hào) UAG、UAA、UGA起始信號(hào) AUG（真核中起始為Met、原核中起始為fMet,翻譯中間為Met）和氨酸的密碼子(GUG)(極少出現(xiàn)）四、蛋白質(zhì)生物合成過程以mRNA為模板，氨基酸經(jīng)活化獲得的氨酰tRNA為原料，GTP

4、、ATP供能，在核糖體中完成。1.氨基酸的活化tRNA在氨基酰-tRNA 合成酶的幫助下，能夠識(shí)別相應(yīng)的氨基酸，并通過tRNA氨基酸臂的 3-OH 與氨基酸的羧基形成活化酯氨基酰-tRNA。氨基酰-tRNA的形成是一個(gè)兩步反應(yīng)過程：第一步是氨基酸與 ATP 作用, 形成氨基酰腺嘌呤核苷酸； 第二步是氨基酰基轉(zhuǎn)移到 tRNA 的 3-OH 端上, 形成氨基酰-tRNA。氨基酸活化圖示氨基酸的活化2.在核糖體上合成肽鏈氨基酰-tRNA通過反密碼臂上的三聯(lián)體反密碼子識(shí)別mRNA上相應(yīng)的遺傳密碼，并將所攜帶的氨基酸按mRNA遺傳密碼的順序安置在特定的位置，最后在核糖體中合成肽鏈。肽鏈的合成過程（以原核

5、為例）起始延伸終止與釋放肽鏈的延長(zhǎng)進(jìn)位 （氨酰tRNA進(jìn)入A位點(diǎn)）參與因子：延長(zhǎng)因子EFTu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA肽鏈的形成肽?；鶑腜位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到A位點(diǎn)，形成新的肽鏈移位（translocase）在移位因子（移位酶）EFG的作用下，核糖體沿mRNA（5-3）作相對(duì)移動(dòng)，使原來在A位點(diǎn)的肽酰tRNA回到P位點(diǎn)核糖體移動(dòng)方向P位點(diǎn)A位點(diǎn)進(jìn)位核糖體移位肽鏈的形成延長(zhǎng)過程中肽鏈的生成肽基轉(zhuǎn)移酶肽鏈的延伸過程肽鏈合成的終止與釋放識(shí)別mRNA的終止密碼子，水解所合成肽鏈與tRNA間的酯鍵，釋放肽鏈R1識(shí)別UAA、UAGR2識(shí)別UAA、UGAR3影響肽鏈的釋放速度RR幫助P位點(diǎn)的tR

6、NA殘基脫落，而后核糖體脫落五、真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的特點(diǎn)核糖體為80S，由60S的大亞基和40S的小亞基組成起始密碼AUG起始tRNA為MettRNA起始復(fù)合物結(jié)合在mRNA 5端AUG上游的帽子結(jié)構(gòu)，真核mRNA無富含嘌呤的SD序列（除某些病毒mRNA外） 已發(fā)現(xiàn)的真核起始因子有近9種（eukaryote Initiation factor,eIF） eIF4A.eIF4E.P220復(fù)合物稱為帽子結(jié)構(gòu)結(jié)合蛋白復(fù)合物（CBPC）肽鏈終止因子（EF1 EF1 ）及釋放因子（RF）線粒體、葉綠體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成同于原核細(xì)胞六、肽鏈合成后的“加工處理”N端改造 fMet的切除信號(hào)肽（能透膜，進(jìn)行蛋白質(zhì)

7、的錨定）的切除氨基酸的修飾/改造 肽鏈內(nèi)或肽鏈間的二硫鍵的形成、乙?；?、甲基化 氨基酸殘基的修飾（Pro-OH/Cys-OH）4.糖基化 （Asp、Ser、Thr、Asn）5. 某些多肽要經(jīng)特殊的酶切一段肽鏈后才有生物活性(如：胰島素)6. 高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成 在分子伴侶的協(xié)助下形成正確的結(jié)構(gòu)7.錨定（定位）七、蛋白質(zhì)生物合成的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)翻譯水平調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成抑制劑：抗生素類阻斷劑a. 鏈霉素、卡那霉素、新霉素等，主要抑制革蘭氏陰性細(xì)菌蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段：50S起始復(fù)合物的形成，使氨基酰tRNA從復(fù)合物中脫落；在肽鏈延伸階段，使氨基酰tRNA與mRNA錯(cuò)配；在終止階段，阻礙終止因了與核蛋白體結(jié)合，使已合成的多肽鏈無法釋放，而且還抑制70S核糖體的介離。 b.四環(huán)素和土霉素 c.氯霉素d.白喉霉素（diphtheria toxin） 由白喉?xiàng)U菌所產(chǎn)生的白喉霉素是真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成抑制劑。它對(duì)真核生物的延長(zhǎng)因子-2（EF-2）起共