蛋白質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運(yùn)課件

蛋白質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運(yùn)2023/4/1112023/4/112將mRNA中核苷酸順序轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)分子中氨基酸順序的過程，即將mRNA中4種核苷酸的語言解讀為蛋白質(zhì)中20種氨基酸的語言——翻譯（Translation）蛋白質(zhì)的生物合成：以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的過程2023/4/113

mRNA分子中每三個相鄰堿基組成一個密碼子真核生物mRNA的成熟需要經(jīng)過剪切修飾，只編碼一條肽鏈，轉(zhuǎn)錄和翻譯發(fā)生在不同的空間和時間原核生物mRNA轉(zhuǎn)錄和翻譯幾乎同時進(jìn)行，可以編碼多條肽鏈mRNA：蛋白質(zhì)合成的模板2023/4/1151、引導(dǎo)氨基酸進(jìn)入核糖體2、將mRNA的堿基序列翻譯為氨基酸序列3、tRNA的反密碼子與mRNA的密碼子堿基互補(bǔ)（二）tRNA：轉(zhuǎn)運(yùn)活化的AA至mRNA模板2023/4/11670～90個核苷酸，分子較小三葉草形結(jié)構(gòu)1）含稀有堿基2）反密碼環(huán)有三個反密碼子3）氨基酸臂有CCA結(jié)構(gòu)一種tRNA只與一種AA結(jié)合一種AA可與幾種tRNA結(jié)合

tRNA約50余種密碼子第三位核苷酸擺動配對tRNA的關(guān)鍵部位：氨基酸臂：AA結(jié)合部位反密碼環(huán)：mRNA結(jié)合部位2023/4/117核糖體：無界膜，顆粒狀，大、小亞基組成亞基：含不同的Pr、rRNA，原核和真核生物不同1.核糖體的組成(三)核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠2023/4/119多聚核糖體（polgsome）mRNA和多個核蛋白體的聚合物，一般間隔40個核苷酸結(jié)合一個核糖體。（一個mRNA分子同時有多個核蛋白體在進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成）2023/4/1110原核生物的轉(zhuǎn)錄翻譯同步進(jìn)行多聚核糖體的電鏡照片2023/4/1111原核生物5SrRNA可與tRNA互補(bǔ)，與23SrRNA互補(bǔ)16SrRNA的3’端ACCUCCUUA與mRNA的SD序列互補(bǔ)，翻譯起始定位；與23SrRNA互補(bǔ)，大小亞基結(jié)合23SrRNA與起始tRNA互補(bǔ)2023/4/11132、核糖體的結(jié)構(gòu)與功能1、P位點(diǎn)（肽?；稽c(diǎn)）結(jié)合肽基-tRNA的位點(diǎn)2、A位點(diǎn)（氨?；稽c(diǎn)）結(jié)合氨基酰-tRNA的位點(diǎn)3、轉(zhuǎn)肽酶活性催化肽鍵的形成4、識別mRNA的位點(diǎn)小亞基上，可容納2個密碼2023/4/11143、核糖體存在場所粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（主要）細(xì)胞質(zhì)線粒體、葉綠體細(xì)菌細(xì)胞：約20，000個核糖體真核細(xì)胞：106個未成熟蟾蜍卵細(xì)胞：1012個2023/4/11155個階段合成方向：N→C端翻譯方向：5’→3’二、翻譯的步驟2023/4/1117在核糖體上進(jìn)行，且是一個循環(huán)過程，因此也成為核糖體循環(huán)。2023/4/1118（一）氨基酸的活化1、氨基酰-tRNA合成酶：使AA結(jié)合到特定的tRNA上

AA活化（能量）

tRNA攜帶AA到mRNA指定部位（專一性）2023/4/1119原核生物能將tRNAiMet的氨基酸甲?；ǘ┢鹗茧A段1、所有蛋白質(zhì)翻譯起始為甲硫氨酸一個特殊的tRNA啟動了蛋白質(zhì)的合成2023/4/11211）轉(zhuǎn)運(yùn)Met的tRNA：2種（1）tRNAiMet（原核：tRNAifMet）：被起始因子識別，與起始密碼AUG配對，在肽鏈N端摻入Met，啟動蛋白質(zhì)合成

（2）tRNAMet：被延伸因子識別，與mRNA之間AUG配對，摻入Met（延伸）2）Met的活化產(chǎn)物（1）起始位置：Met-tRNAiMet

原核：fMet-tRNAMet（2）中間位置：Met-tRNAMet2023/4/11222、翻譯開始于mRNA與核糖體的結(jié)合

原核生物的mRNA存在富含嘌呤堿基的SD序列核糖體小亞基上的16SrRNA3’端的富含嘧啶序列可與SD序列配對結(jié)合2023/4/1123真核生物起始階段與原核生物的不同點(diǎn)無SD序列，但有5’帽子、3’polyA尾巴

帽子結(jié)合蛋白促使小亞基與mRNA結(jié)合起始因子——eIF，有10種以上小亞基先與Met-tRNAMet結(jié)合，再與mRNA的AUG結(jié)合（與原核相反）注意：啟動過程消耗GTP復(fù)合體含3種RNA、蛋白質(zhì)和Met，無DNA2023/4/1125（三）在肽鏈延長過程中有3個重復(fù)的延伸反應(yīng)注冊成肽轉(zhuǎn)位2023/4/1126核糖核蛋白體循環(huán)——成肽2023/4/1129核糖核蛋白體循環(huán)——轉(zhuǎn)位2023/4/1130（四)翻譯的終止需要釋放因子和終止密碼子的參加釋放因子包括：RF1識別UAA和UAG，RF2識別UAA和UGA，RF3刺激二者活性。肽鏈通過注冊、成肽、轉(zhuǎn)位3個步驟的循環(huán)延長肽鏈當(dāng)遇到終止密碼時，肽鏈延長結(jié)束肽鏈釋放，大小亞基自mRNA脫落2023/4/1131RRF2023/4/1132（一）肽鏈的翻譯后的加工修飾：一級結(jié)構(gòu)的修飾、多肽鏈的折疊、三維結(jié)構(gòu)的修飾等1.肽鏈的N端切割：去除N端fMet殘基四、肽鏈翻譯后的加工修飾與轉(zhuǎn)運(yùn)2023/4/1133信號肽及部分肽段的切除蛋白質(zhì)完成跨膜運(yùn)輸，信號肽酶切除信號肽往往還含有一段與活性無關(guān)的其他肽段，切除后才能形成有活性的蛋白質(zhì)2023/4/11342.個別氨基酸的共價修飾

二硫鍵的形成：2個Cys-SH間脫氫氧化

輔助因子的連接：與糖、脂類、血紅素等結(jié)合形成結(jié)合蛋白質(zhì)

亞基聚合：Hb的4個亞基聚合成四級結(jié)構(gòu)

個別氨基酸的化學(xué)修飾編碼氨基酸：20種；蛋白質(zhì)AA：＞100種——編碼AA化學(xué)修飾2023/4/1135磷酸化：Ser、Thr、Tyr羥基化：Pro、Lys?；篐is甲基化：Trp核糖基化：Arg2023/4/1136蛋白質(zhì)的生物活性：氨基酸順序，空間結(jié)構(gòu)新生肽鏈：必須經(jīng)過嚴(yán)格而復(fù)雜的折疊，才能形成正確空間結(jié)構(gòu)、活性蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸順序如何決定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)——第二遺傳密碼？3.肽鏈的折疊2023/4/1137新生肽鏈折疊：分子伴侶、折疊酶分子伴侶（Molecularchaperone）幫助新生肽鏈進(jìn)行非共價折疊的一類蛋白質(zhì)熱休克蛋白、伴侶素等折疊酶（Foldase）類催化與折疊有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)的酶目前已知：2個二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）、脯氨酸異構(gòu)酶（PPI）2023/4/1138分子伴侶幫助新生肽鏈的正確折疊2023/4/1139蛋白質(zhì)的合成部位：核糖體合成后的去向1）保留在胞漿2）進(jìn)入細(xì)胞核、線粒體或其它細(xì)胞器3）分泌至體液（胞外）→運(yùn)輸?shù)桨衅鞴俸桶屑?xì)胞靶向運(yùn)輸（Proteintargeting）蛋白質(zhì)合成后，定向到達(dá)其執(zhí)行功能的目標(biāo)地點(diǎn)跨膜運(yùn)輸：蛋白質(zhì)運(yùn)輸需通過膜性結(jié)構(gòu)（二）肽鏈翻譯后的轉(zhuǎn)運(yùn)2023/4/1140蛋白質(zhì)通過其信號肽引導(dǎo)到目的地氨基端堿性區(qū)中部疏水核心區(qū)羧基端加工區(qū)

信號肽（signalpeptide）：每個需要轉(zhuǎn)運(yùn)的肽鏈都含有一段特異性的氨基酸序列，引導(dǎo)該肽鏈被輸送到不同轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)中。這一段氨基酸序列稱信號肽。2023/4/114110～40個AA殘基組成；三個區(qū)段信號肽的共同結(jié)構(gòu)1）N端帶正電荷的氨基酸：Lys、Arg等堿性AA2）中間：10～15或更多的疏水AA區(qū)段：Leu、Ile等利于分泌性蛋白進(jìn)入膜結(jié)構(gòu)3）C端能被信號肽酶裂解的部位：Ala、Gly、Ser、Cys；跨膜運(yùn)輸完成，信號肽酶識別并切割信號肽2023/4/1142游離核糖體：只合成線粒體或葉綠體的蛋白質(zhì)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合的核糖體：溶酶體蛋白，分泌蛋白質(zhì)和構(gòu)成質(zhì)膜骨架的蛋白質(zhì)2023/4/11431）蛋白質(zhì)在核糖體合成，首先合成出信號肽2）信號肽被信號識別體（SRP）蛋白結(jié)合，肽鏈延伸停止3）SRP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜SRP受體結(jié)合，核糖體