蛋白質(zhì)生物合成

關(guān)于蛋白質(zhì)生物合成第一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日遺傳信息的中心法則蛋白質(zhì)復(fù)制DNARNA轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制RNA翻譯逆轉(zhuǎn)錄DNARNA2第二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日本章主要內(nèi)容蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)的合成過(guò)程蛋白質(zhì)合成后的加工蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)合成的抑制劑3第三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日一、蛋白質(zhì)合成體系

氨基酸蛋白質(zhì)mRNA、tRNA、rRNA酶、蛋白質(zhì)因子、ATP、GTP原料產(chǎn)物供能模板載體4第四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日大腸桿菌無(wú)細(xì)胞體系（去除細(xì)胞壁、細(xì)胞膜，DNA酶處理）人工合成Poly(U)——mRNA14C標(biāo)記氨基酸ATP、GTP供能UUU苯丙氨酸AAA賴(lài)氨酸CCC脯氨酸1、mRNA——蛋白質(zhì)合成模板氨基酸密碼的發(fā)現(xiàn)（1961，M.Nirenberg）5第五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日6第六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日密碼子：三聯(lián)體密碼（43=64個(gè)遺傳密碼子），代表一個(gè)氨基酸起始密碼：AUG（又編碼甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸）；GUG終止密碼：UAA、UGA、UAG；

AGA、AGG7第七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日非標(biāo)準(zhǔn)遺傳密碼密碼子標(biāo)準(zhǔn)編碼非標(biāo)準(zhǔn)編碼所屬的生物UGA中止色氨酸人、牛、酵母線(xiàn)粒體，支原體(Mycoplasma)基因組，如CapricolumUGA中止半胱氨酸一些纖毛蟲(chóng)(ciliate)細(xì)胞核基因組，如游纖蟲(chóng)屬(Euplotes)AGR精氨酸中止大部分動(dòng)物線(xiàn)粒體，脊椎動(dòng)物線(xiàn)粒體AGA精氨酸絲氨酸果蠅線(xiàn)粒體AUA異亮氨酸蛋氨酸一些動(dòng)物和酵母線(xiàn)粒體UAA中止谷氨酰胺草履蟲(chóng)、一些纖毛蟲(chóng)(ciliate)細(xì)胞核基因組，如嗜熱四膜蟲(chóng)(ThermophAilustetrahymena)UAG中止谷氨酸草履蟲(chóng)核細(xì)胞核基因組GUG纈氨酸絲氨酸假絲酵母核基因組AAA賴(lài)氨酸天冬氨酸一些動(dòng)物的線(xiàn)粒體，果蠅線(xiàn)粒體CUG亮氨酸中止圓柱念珠菌(Candidacylindracea)細(xì)胞核基因組CUN亮氨酸蘇氨酸酵母線(xiàn)粒體8第八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日遺傳密碼的特點(diǎn)無(wú)標(biāo)點(diǎn)與不重疊連續(xù)閱讀順序：mRNA5’→3’肽鏈合成：N端→C端開(kāi)放讀碼框架（openreadingframe,ORF）閱讀框移位（frameshift），蛋白功能改變，稱(chēng)為移碼突變。簡(jiǎn)并性P394一種氨基酸有兩個(gè)或多個(gè)密碼子同義密碼子密碼上第一、二位上堿基不變，第三位堿基可改變，如：UCU、UCC、UCA、UCG都代表Ser減少突變頻率，保持遺傳穩(wěn)定性9第九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日遺傳密碼的特點(diǎn)擺動(dòng)性P395（密碼子和反密碼子配對(duì)原則）mRNA上密碼子與tRNA上的反密碼子進(jìn)行反平行配對(duì)，產(chǎn)生擺動(dòng)現(xiàn)象反密碼子除A、G、U、C外，第一位常為I（次黃嘌呤）降低基因突變的危害，保證遺傳穩(wěn)定通用性一般情況下，病毒、原核及真核生物共用一套密碼但存在不同生物或不同亞細(xì)胞器之間的密碼子略有不同10第十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日擺動(dòng)現(xiàn)象反平行配對(duì)過(guò)程，密碼子的第一、二位堿基嚴(yán)格遵守堿基配對(duì)原則，而第三位配對(duì)并不嚴(yán)格，因此導(dǎo)致擺動(dòng)配對(duì)。11第十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日原核和真核生物mRNA的異同原核生物真核生物不同點(diǎn)多順?lè)醋觤RNA；富含嘌呤的SD序列；單順?lè)醋觤RNA；5’端甲基鳥(niǎo)苷酸帽子；3’端PolyA尾巴；相同點(diǎn)閱讀順序5’3’；ORF之間存在非編碼區(qū)；12第十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日原核生物核糖體識(shí)別mRNA上的起始密碼子S-D序列5’3’小亞基13mRNA在原核和真核生物中的結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致核糖體識(shí)別起始密碼子的方法不同。第十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2、tRNA——搬運(yùn)氨基酸Ser5’Tyr5’每一種氨基酸都有至少一種tRNA負(fù)責(zé)運(yùn)載，表示方式如：Ser-tRNASer；Tyr-tRNATyr14第十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)（三葉草型）

與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的位點(diǎn)氨基酸接受位點(diǎn)氨酰-tRNA合成酶識(shí)別位點(diǎn)mRNA結(jié)合位點(diǎn)15第十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)（倒L-型）16第十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日3、核糖體——蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所rRNA+蛋白質(zhì)核糖體（核蛋白體）大亞基小亞基17第十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日核糖體小亞基的組成（原核）嗜熱棲熱菌（Thermusthermophilus）的30S亞基的三維分子結(jié)構(gòu)圖。分子中的淡藍(lán)色部分為蛋白質(zhì)，淡橙色部分為RNA單鏈。18第十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日死海鹽盒菌（Haloarculamarismortui）的50S亞基的三維分子結(jié)構(gòu)圖。分子中的淡藍(lán)色部分為蛋白質(zhì)，淡橙色及黃色部分為RNA單鏈。分子核心的亮綠色部分為亞基的活性中心。核糖體大亞基的組成（原核）19第十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日核糖體大小亞基的組成沉降系數(shù)以時(shí)間表示1S=10-13秒20第二十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日21第二十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日大亞基與tRNA的結(jié)合A位(aminoacylsite)：氨酰tRNA的結(jié)合部位P位(peptidylsite)：肽酰tRNA的結(jié)合部位E位(exitsite)：脫肽酰tRNA的部位

（空載tRNA離開(kāi)）大小亞基的空隙22第二十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日二、蛋白質(zhì)的合成過(guò)程氨基酸的活化肽鏈合成的起始肽鏈合成的延長(zhǎng)肽鏈合成的終止核糖體細(xì)胞質(zhì)23第二十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日1、氨基酸的活化——氨基酸與tRNA的結(jié)合24第二十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日氨酰-AMP-E+tRNA→氨酰-tRNA+AMP25第二十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日26第二十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日每一種氨酰－tRNA合成酶識(shí)別一種特定的氨基酸，但是能識(shí)別一種或多種tRNA（由第二套遺傳密碼決定）氨酰-tRNA合成酶的專(zhuān)一性27第二十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日第二套遺傳密碼tRNA分子上決定其攜帶氨基酸的區(qū)域叫做第二套遺傳密碼，包括反密碼子和受體臂上核苷酸序列。這樣保證蛋白質(zhì)合成的忠實(shí)性。（P398，4thedition）28第二十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日氨酰-tRNA合成酶的作用對(duì)底物氨基酸和tRNA的特異性，保證遺傳信息準(zhǔn)確翻譯。一旦tRNA與錯(cuò)誤的氨基酸相連，形成的氨酰-tRNA會(huì)被該合成酶水解掉。具有校正活性，保證翻譯的正確性。29第二十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2、肽鏈合成的起始起始復(fù)合體mRNAfMet-tRNAfMet大、小亞基IF-1，2，3GTP，Mg2+原核生物mRNAMet-tRNAMet大、小亞基9種eIFGTP，Mg2+真核生物30第三十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日起始復(fù)合物的形成過(guò)程（原核生物為例）mRNA與小亞基定位結(jié)合31Q1：IF-1為什么在A位？第三十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日起始氨基酰-tRNA的結(jié)合32Q2：起始氨基酰-tRNA為什么不在A位？第三十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日核糖體大亞基的結(jié)合33第三十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日原核生物起始因子的生物功能起始因子生物功能IF-1占據(jù)A位防止結(jié)合其他tRNAIF-2促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合IF-3促進(jìn)大小亞基分離，提高P位對(duì)起始tRNA的敏感性34第三十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日4、肽鏈合成的延長(zhǎng)原核生物肽鏈延長(zhǎng)因子EF-TEF-GEF-TuEF-Ts真核生物肽鏈延長(zhǎng)因子：eEFa、eEFbg和eEF-2循環(huán)步驟：進(jìn)位——成肽——移位條件：延長(zhǎng)因子和GTP肽鍵的形成是依靠核糖體自身催化完成的？35第三十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日肽鏈的延長(zhǎng)進(jìn)位EF-Ts36第三十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日進(jìn)位肽酰轉(zhuǎn)移酶37Q3：肽酰轉(zhuǎn)移酶是核糖體的哪一部分？第三十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日成肽38第三十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日肽鏈的延長(zhǎng)成肽轉(zhuǎn)位39第三十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日移位40Q4：真核生物核糖體上無(wú)E位，脫酰基-tRNA如何脫落？第四十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日肽鏈延長(zhǎng)的過(guò)程中，共消耗兩個(gè)GTP分子。G蛋白：依賴(lài)于GTP結(jié)合發(fā)揮功能的一類(lèi)蛋白。一旦GTP水解成GDP，蛋白便無(wú)活性。41第四十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日5、肽鏈合成的終止原核生物：A位上出現(xiàn)終止密碼子，在釋放因子RF-1、RF-2、RF-3、GTP及肽酰轉(zhuǎn)移酶作用下，多肽鏈水解。真核生物只有1種釋放因子eRF，其終止過(guò)程與原核生物基本相同。42第四十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日終止密碼子的辨認(rèn)肽鏈從肽酰-tRNA水解mRNA從核糖蛋白體中分離核糖體大小亞基分開(kāi)肽鏈合成的終止包括43第四十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日釋放因子識(shí)別終止密碼子UAA，UAG，UGARF-1識(shí)別UAA、UAGRF-2識(shí)別UAA、UGARF-3協(xié)助肽鏈釋放，GTP結(jié)合蛋白。44Q5：細(xì)胞內(nèi)是否存在識(shí)別終止密碼子的tRNA？第四十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日多聚核糖體蛋白質(zhì)合成通常是多個(gè)核糖體附著在同一個(gè)mRNA分子上，形成多聚核糖體。同時(shí)合成不同的肽鏈。45第四十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日真核和原核生物蛋白質(zhì)合成的比較相同點(diǎn)：合成方向、地點(diǎn)（核糖體）、原料、步驟、能量、密碼子等真核原核核糖體80s（18、28、5.8S和80種蛋白質(zhì)）70s(5、16、25s和50多種蛋白）核糖體E位沒(méi)有，轉(zhuǎn)位時(shí)卸載的tRNA直接從P位上脫落有小亞基無(wú)特征區(qū)域與mRNA結(jié)合有嘧啶區(qū)與SD序列結(jié)合起始氨基酸MetfMet啟動(dòng)eIF9-10種，需要ATP小亞基先與tRNA結(jié)合再與mRNA結(jié)合IF1、IF2、IF3，僅需GTP小亞基先與mRNA結(jié)合再與tRNA結(jié)合延長(zhǎng)EF1，EF2，GTPEF-Tu，EF-Ts，EF-G，GTP終止RF，GTPRF-1，RF-2，RF-3，GTP46第四十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日三、蛋白質(zhì)合成后的加工轉(zhuǎn)運(yùn)一級(jí)結(jié)構(gòu)：N-端Met（fMet）去除原核生物（脫甲?；赴彪拿福┒蜴I的形成半胱氨酸信號(hào)肽切除分泌性蛋白氨基酸修飾①羥化作用：羥脯氨酸、羥賴(lài)氨酸；②酶活性中心的磷酸化高級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鏈的修飾①糖鏈的連接（N-或O-糖苷鍵）；②蛋白質(zhì)的剪切（胰島素）；③輔基的附加（乙酰CoA羧化酶和生物素）多肽鏈的折疊分子伴侶（高保守性）、ATP47第四十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日N端甲酰基或N端氨基酸的切除N端甲酰甲硫氨酸（甲硫氨酸）是多肽鏈合成的起始氨基酸，必須在多肽鏈折疊成一定的空間結(jié)構(gòu)之前被切除。原核生物該過(guò)程是：①脫甲?；缸饔萌ゼ柞；虎诎彪拿缸饔们腥ブ辽僖粋€(gè)氨基酸。真核生物的甲硫氨酸通常在肽鏈未完全合成前就被水解。48第四十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日mRNA中沒(méi)有編碼胱氨酸的密碼子，二硫鍵只能通過(guò)兩個(gè)半胱氨酸的巰基在氧化酶的催化下，將-SH氧化為-S-S-。此二硫鍵在蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的形成發(fā)揮重要作用。二硫鍵的形成49第四十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日信號(hào)肽的切除N端存在的15-30個(gè)高度疏水的氨基酸，引導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)運(yùn)送到細(xì)胞特定部位，隨后，在信號(hào)肽酶作用下切除。50第五十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日分泌蛋白的加工和定向轉(zhuǎn)運(yùn)胞漿信號(hào)肽顆粒識(shí)別、結(jié)合

帶有信號(hào)肽的分泌蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通道識(shí)別信號(hào)肽酶切除信號(hào)肽肽鏈合并高爾基體進(jìn)一步加工分泌出胞外51第五十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日氨基酸的修飾有些氨基酸不是由遺傳密碼直接編碼，而是在肽鏈合成后，由專(zhuān)門(mén)的酶修飾而成。（1）磷酸化：磷酸絲氨酸（調(diào)節(jié)酶活性）、磷酸蘇氨酸、磷酸酪氨酸（正常細(xì)胞癌化）（2）羥化：羥脯氨酸（膠原蛋白、彈性蛋白）、羥賴(lài)氨酸（膠原蛋白）52第五十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日肽鏈的修飾(1)糖鏈連接：N-糖苷鍵（糖鏈與天冬酰胺或谷氨酰胺的酰胺N相連）；O-糖苷鍵（糖鏈與絲氨酸或蘇氨酸的羥基O相連）(2)蛋白質(zhì)剪切：某些新生肽需水解掉部分肽段后，才能轉(zhuǎn)變成功能蛋白質(zhì)。(3)輔基添加：某些蛋白質(zhì)需要共價(jià)結(jié)合的輔基。53第五十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日胰島素原的蛋白質(zhì)剪切54第五十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日血紅素共價(jià)結(jié)合在血紅蛋白上55第五十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日多肽鏈的正確折疊生物體的蛋白質(zhì)多肽鏈正確折疊和組裝需要輔助蛋白參與，即分子伴侶。分子伴侶無(wú)序列相關(guān)性但功能相同，與肽鏈?zhǔn)杷砻娼Y(jié)合，誘發(fā)正確折疊。它是保守蛋白質(zhì)家族成員。發(fā)揮作用需ATP供能，存在于細(xì)胞膜、線(xiàn)粒體膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)外空間。56第五十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日57第五十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日四、蛋白質(zhì)生物合成的干擾與抑制1、抗菌素類(lèi)阻斷劑（作用機(jī)制多樣）-針對(duì)原核生物(1)四環(huán)素/土霉素：氨酰-tRNA不能在A位與mRNA結(jié)合，阻斷肽鏈延長(zhǎng)。(2)鏈霉素/新霉素/卡那霉素：氨酰-tRNA與mRNA上密碼子結(jié)合松弛，易引起密碼錯(cuò)讀。(3)氯霉素：抑制肽酰轉(zhuǎn)移酶的活性，阻斷肽鍵形成?！?8第五十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日59第五十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2、作為蛋白質(zhì)合成阻斷劑的毒素白喉毒素（對(duì)真核生物有劇毒的毒素）白喉?xiàng)U菌產(chǎn)生的毒素蛋白，A、B兩條鏈組成。本質(zhì)：A鏈--修飾酶

B鏈—識(shí)別受體，協(xié)助A鏈作用機(jī)制:eEF2

（真核生物延長(zhǎng)因子）

eEF2

腺苷二磷酸衍生物(無(wú)活性)

A鏈60第六十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

真核細(xì)胞感染病毒后分泌的具有抗病毒作用的蛋白質(zhì)，抑制病毒的繁殖。作用機(jī)制：

干擾素eIF2-磷酸化

抑制蛋白質(zhì)合成

+雙鏈RNA