第九章蛋白質(zhì)的生物合成

第九章蛋白質(zhì)的生物合成第1頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第2頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月翻譯(translation)以mRNA為直接模板，tRNA為氨基酸運載體,核糖體為裝配場所，共同協(xié)調(diào)完成蛋白質(zhì)生物合成的過程。也就是把mRNA的堿基排列順序轉(zhuǎn)譯成多肽鏈中氨基酸的排列順序。第4頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

主要內(nèi)容

掌握三種RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用（第一節(jié)）熟悉各種輔助因子的作用（第二節(jié)）熟悉蛋白質(zhì)的生物合成過程（第二節(jié)）第5頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的重要

功能

第6頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月一、mRNAmRNA上四種堿基→蛋白質(zhì)組成20種aa堿基與氨基酸對應(yīng)關(guān)系？

3個相鄰的堿基→1個aa，有43種排列→64種密碼子—UAAUAUUAGUAC—破譯了64種密碼子第7頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月密碼子（codon)mRNA中每三個相鄰的堿基決定一個AA，這三個相鄰的堿基稱為一個密碼子或者三聯(lián)體密碼。第8頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼子的主要特點連續(xù)性：密碼子是不重疊、無標(biāo)點的、不間斷。第12頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月Insertionordeletion

Frameshift

Frameshiftmutation第13頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月2.簡并性：degeneracy

幾個不同密碼子表示同一種氨基酸。

61種密碼子→20種aa，同種aa可由2-6種密碼子編碼。同義密碼子(synonymouscodon)

編碼同一個氨基酸的一組密碼子稱為第14頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月3.擺動性：密碼子與反密碼子配對時出現(xiàn)不遵從堿基配對規(guī)律的情況。第16頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月tRNA反密碼子堿基IUG（第一位）mRNA密碼子堿基

A,C,UA,GC,U

（第三位）

密碼子與反密碼子配對的搖擺現(xiàn)象第17頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月密碼的簡并性有什么生物學(xué)意義第19頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月4.通用性:

病毒、原核細(xì)胞、真核細(xì)胞都用同一套遺傳密碼子表。終止密碼子UAA、UAG、UGA,起始密碼子AUG第20頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月二、tRNA和氨基酰-tRNAtRNA的結(jié)構(gòu)tRNA應(yīng)具備的功能氨基酸活化過程氨基酰-tRNA的表示方法第21頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月tRNA須具備的功能：

（1）與氨基酸結(jié)合（3′末端）

（2）識別特異的氨基酰-tRNA合成酶（3）識別mRNA鏈上密碼子

（4）與核糖體結(jié)合

根據(jù)tRNA在合成蛋白質(zhì)中的作用，試推想tRNA須具備什么功能

第24頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月D環(huán)可被氨酰tRNA酶識別TψC環(huán)可與核糖體結(jié)合活化的CCA末端可連接AA反密碼環(huán)含反密碼子第25頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月同功受體tRNA:Isoacceptor

能夠運輸同一種氨基酸的多種tRNA分子稱為氨基酸的同功受體tRNA第26頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸的活化和氨酰tRNA生成一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基失水縮合成為肽鍵，從熱力學(xué)上是極端困難的。但是若將氨基酸轉(zhuǎn)移到tRNA分子上，則能使氨基酸的羧基活化，就能較容易地與氨基酸失水縮合了。第27頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1.氨基酸的活化

AA+ATP+酶→[AA?AMP?酶]+ppi2.氨酰tRNA的形成

[AA?AMP?酶]+tRNA→AMP+

AA-tRNA+酶

氨酰tRNA合成酶對氨基酸、tRNA高度特異地識別；水解酯鍵的催化作用，發(fā)揮酶的校正活性。第28頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第二套遺傳密碼氨酰tRNA合成酶既能識別相應(yīng)的氨基酸，又能識別與此氨基酸相對應(yīng)的一個或多個tRNA分子。因此把這種氨酰tRNA合成酶與tRNA分子間的相互作用稱為第二套遺傳密碼。副密碼子

tRNA分子上決定其攜帶氨基酸的區(qū)域稱為副密碼子第29頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酰-tRNA的表示方法tRNAAla

；Ala-tRNA

;Ala-tRNAAla

Met-tRNAm;

fMet-tRNAf第33頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月三、rRNArRNA與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核蛋白體，分為大小亞基(50S,30S)原核生物70S真核生物80S小亞基rRNA蛋白質(zhì)16S-rRNA18S-rRNA21種33種大亞基rRNA蛋白質(zhì)5S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA28S-rRNA5.8S-rRNA34種49種第34頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月核糖體第35頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月核糖體特點

小亞基可與mRNA結(jié)合

大亞基在沒有小亞基存在時不能與

mRNA結(jié)合，但可與tRNA非特異結(jié)合第39頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月30S50S

第40頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月核糖體的活性位點在50S亞基上二位點模型三位點模型第41頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月A部位：氨?；课?，接受氨?；鵷RNAP部位：肽?；课唬鹗及滨RNA或延伸的肽基tRNA結(jié)合的部位，及

tRNA被釋放的部位E部位：出口位，特異結(jié)合無負(fù)載的

tRNA及無負(fù)載的tRNA離開的位點第42頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)的合成過程，就是以mRNA為模板，在輔助因子和GTP等的作用下，核糖體從mRNA的5’端向3’端移動，不同的氨酰-tRNA

按照mRNA上密碼子所決定的順序進(jìn)入核糖體，對號入座，在不斷生長著的肽鏈上由氨基端逐個加上氨基酸的過程。第二節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成過程第44頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月原料：20種L-氨基酸

3種RNA酶：氨基酰tRNA合成酶、轉(zhuǎn)肽酶兩種高能核苷酸：ATP、GTP金屬離子：K+，Mg2+（促進(jìn)肽鍵形成)第45頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月多種蛋白質(zhì)因子:

起始因子:IF(initiationfactors)

延長因子：EF(elongationfactors)

釋放因子：RF/TF(releasefactors)方向:氨基端-------羧基端

第46頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第47頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月mRNA是一條長鏈分子。因此，在進(jìn)行蛋白質(zhì)合成時，可同時被多個核糖體翻譯。這樣，在顯微鏡下便可見到多個核糖體排列成一串。這種結(jié)構(gòu)就稱為多聚核糖體（polyribosome或polysome）。第48頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月翻譯過程mRNA5′3′5′AUG…………3′UAA肽鏈延長方向NC

氨基酸活化起始階段進(jìn)入/進(jìn)位過程成肽延長階段轉(zhuǎn)位終止階段

第49頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、

氨基酸的活化

AA+ATP+酶[氨酰~AMP?酶]+ppi [氨酰~AMP?酶]+tRNAAMP+

氨酰~tRNA+酶

氨酰tRNA合成酶，

合成部位，水解部位-----保證準(zhǔn)確性第50頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月氨酰~AMP氨酰~tRNA第51頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月二、翻譯的起始PA5’3’MetAUG

fMet-tRNAfMet-tRNAmfMet第52頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月S-D序列（Shine-Dalgarno序列）：又稱核糖體結(jié)合位點（RBS）,在翻譯起始密碼AUG的上游，相距8-13個核苷酸處，有一段富含嘌呤的核苷酸序列，可以與核蛋白體小亞基16S-rRNA互補(bǔ)配對，使核糖體與mRNA在特定位置上結(jié)合。這種結(jié)合能協(xié)助辨認(rèn)起始密碼子，這一段1.mRNA鏈上起始信號的辨認(rèn)第53頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種基因mRNA上的S-D序列第54頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月Met-tRNAf+N10甲酰四氫葉酸

fMet-tRNAf+四氫葉酸Met-tRNAm只能用于延伸2.起始氨酰—tRNA的形成轉(zhuǎn)甲酰酶第55頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月3.起始因子(IF)

：參與蛋白質(zhì)生物合成起始的可溶性蛋白質(zhì)因子IF-1:無專一功能，增加IF-2,IF-3活性IF-2:使fMet-tRNAf選擇性地與30S亞基結(jié)合。結(jié)合并水解GTPIF-3:具有解離活性，使亞基保持為解離態(tài)；使30S與mRNA起始部位連接第56頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

翻譯的起始第57頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月4.起始復(fù)合物的生成過程mRNA.IF-3.30sIF-2.GTP.fMet-tRNAfmRNA.30s.fMet-tRNAf

.IF-3.GTP.IF-1.IF-2IF-3mRNA.70s.fMet-tRNAf50SIF-1IF-2.GDPIF-1第58頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第59頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第60頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月三、肽鏈的延長翻譯過程中的肽鏈延長,又稱核糖體循環(huán)（ribosomalcycle）。分三步驟：

進(jìn)入(進(jìn)位） 核糖體循環(huán) 轉(zhuǎn)肽（轉(zhuǎn)肽酶）

移位第61頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

肽鏈的延伸第62頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月延伸因子（EF):

參與肽鏈延伸的蛋白質(zhì)因子EF-TU,EF-TS:

共同促使氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體的A位具有GTP酶活性EF-G:

具有GTP酶活性促使肽酰-tRNA位移至P位及空的tRNA

離開核糖體第63頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）進(jìn)入EF-Tu.GTP.氨酰-tRNA進(jìn)入A位消耗1個GTPEF-Ts功能是保護(hù)EF-Tu，并使EF-Tu.GDP再生為EF-Tu.GTP,繼續(xù)參與肽鏈延伸EF-Tu能不能與fMet-tRNAf結(jié)合？第64頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第65頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）轉(zhuǎn)肽（形成肽鍵）肽酰轉(zhuǎn)移酶：轉(zhuǎn)肽酶，P位點A位點形成肽鍵：P位點的fMet-tRNAf（或肽酰-tRNA）的羧基與A位點的AA-tRNA的氨基結(jié)合形成肽鍵不消耗GTP，可能來自AA~tRNA（或肽酰~tRNA）間的酯鍵水解第66頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）移位肽?；?tRNA從核糖體的A位移到P位的過程核糖體沿mRNA的5’----3’方向移動與移位過程相偶聯(lián)（每次移動距離是1個密碼子）移位酶，EF-G（G因子）消耗1個GTP第67頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月3’PA5’fMetAUG23’PA5’MetAUG2進(jìn)入ffMetfMet第68頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)肽移位f3’PA5’metAUG23PA3’5’AUG2fMetfMet第69頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月PA3’5’AUGMet23PA3’5’AUGMet234

進(jìn)位轉(zhuǎn)肽fffMetfMet第70頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月PA3’5’AUGMet234PA3’5’AUGMet234fffMetfMet第71頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第72頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月釋放因子(RF)：終止肽鏈合成并將其從核糖體上釋放出來的一類蛋白質(zhì)因子終止密碼子：UAA、UAG、UGARF-1:UAA,UAGRF-2:UAA,UGARF-3:本身無識別密碼子性質(zhì)，但可增強(qiáng)RF-1，RF-2的活性。四、肽鏈合成的終止第73頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）終止密碼子（UAA、UAG、UGA）出現(xiàn)在核糖體A位時，釋放因子（RF）就與之結(jié)合，（2）肽基轉(zhuǎn)移酶變?yōu)樗饷?，使新生的肽鏈與tRNA分離，并從核糖體上脫落下來，（3