生物化學(xué)課件：蛋白質(zhì)合成過程

一.氨基酸的活化場所：細(xì)胞質(zhì)氨酰-tRNA氨基酸t(yī)RNA氨基酸必須由tRNA攜帶方可進(jìn)入核糖體氨基酸與tRNA連結(jié)的酯鍵中儲存了能量，用于以后肽鍵的形成氨基酸需要通過tRNA的反密碼子來識別mRNA上的密碼子1.活化的意義一.氨基酸的活化2.活化的酶促反應(yīng)消耗2個(gè)高能磷酸鍵。H2N

–

C

–

C

–

OHRHOA

C

C5'HOH2N

–

C

–

C

~

ORHO5'A

C

C氨酰tRNA合成酶2Pi＋ATPAMP+PPi一.氨基酸的活化Aminoacyl

tRNA

synthetase（AARS）該酶具有高度專一性—— 既能識別特異的氨基酸 又能識別特定的tRNA氨酰tRNA合成酶2.活化的酶促反應(yīng)一.氨基酸的活化2.活化的酶促反應(yīng)一.氨基酸的活化氨基酸-AMP-酶+tRNA氨酰tRNA+AMP+酶氨基酸+ATP氨基酸-AMP-酶+PPi酶1.起始氨酰tRNA的形成起始密碼子AUG對應(yīng)的氨基酸為Met原核生物中，攜帶Met的tRNA有兩種tRNAMetmtRNAMet

fMet-tRNAMetm

fMet-tRNAMet

fN-甲酰甲硫氨酸起始氨酰-tRNA兩種tRNAMet結(jié)構(gòu)有明顯差異二.多肽鏈合成的起始轉(zhuǎn)甲酰酶甲酰四氫葉酸四氫葉酸fMet-tRNA

HC

–

NH

–

C

–

C

–

tRNARHOOMet-tRNAH2N

–

C

–

C

–

tRNARHO二.多肽鏈合成的起始1.起始氨酰tRNA的形成2.形成70S起始復(fù)合物二.多肽鏈合成的起始核糖體-mRNA-起始氨酰-tRNA三元復(fù)合物IF-3 20kd 解離大小亞基 促使小亞基結(jié)合于mRNA起始部位IF-2 100kd 攜帶起始氨酰tRNA及GTP

結(jié)合到小亞基上IF-1 9.5kd 加強(qiáng)IF-2、IF-3的活性(1)核糖體的小亞基與mRNA結(jié)合約10Nt

S.DsequenceAUG僅靠AUG作為起始信號是不充分的，因?yàn)榫幋a區(qū)內(nèi)部以及非編碼區(qū)也常常有AUGShine-Dalgarnoseq.RichAGG2.形成70S起始復(fù)合物二.多肽鏈合成的起始小亞基對起始信號的識別小亞基中的16SrRNA的3'端有一段保守序列(richCCU)與mRNA的S.Dseq(richAGG)互補(bǔ)配對使S.Dseq下游約10個(gè)Nt處的AUG正好落在小亞基的P位(1)核糖體的小亞基與mRNA結(jié)合2.形成70S起始復(fù)合物二.多肽鏈合成的起始IF3–30S–mRNA(2)起始氨酰-tRNA結(jié)合上去2.形成70S起始復(fù)合物二.多肽鏈合成的起始GTP-IF1IF2-30S–fMet.tRNAf-mRNA(3)大亞基結(jié)合上去GDP-70S–fMet.tRNAf-mRNA此時(shí)核糖體的P位被起始氨酰-tRNA占據(jù)，A位空著，等待能與第二個(gè)密碼子匹配的氨酰-tRNA進(jìn)位。

翻譯時(shí)肽鏈的起始過程（動(dòng)畫）三.肽鏈的延伸每延伸一個(gè)aa，需要經(jīng)歷三步與A位處的密碼子相對應(yīng)的aa-tRNA進(jìn)入核糖體的A位。消耗1GTPaa-tRNA+EF-Tu+GTP1）進(jìn)位P位tRNA上的甲酰甲硫氨酰基（或肽?；┺D(zhuǎn)移到A位tRNA上的aa的氨基上形成肽鍵。由轉(zhuǎn)肽酶（50S大亞基上）催化。反應(yīng)不消耗能量。2）轉(zhuǎn)肽三.肽鏈的延伸每延伸一個(gè)aa，需要經(jīng)歷三步核糖體在mRNA上向3'端移動(dòng)一個(gè)密碼子的距離，這樣，原P位空載的tRNA離開了核糖體，原A位的肽酰-tRNA落在P位，而A位空了出來。EF-G（移位酶）消耗1GTP3）移位

翻譯時(shí)肽鏈的延伸過程（動(dòng)畫）三.肽鏈的延伸每延伸一個(gè)aa，需要經(jīng)歷三步12122323進(jìn)位肽鍵形成移位進(jìn)位(EF-Tu\Ts)GTPGTPN-端235′3′C-端肽鍵形成15′3′（EF-G）延長因子的作用TuGTPTuGDPTsH2OPiTuGDPTsADP

ATPTsTuGTPEF-TuEF-Ts定

位

在

A

位運(yùn)至核糖體離開核糖體Ts循環(huán)協(xié)助tRNA

進(jìn)入核糖體延長因子的作用EF-GEF-GGTPEF-GGTP結(jié)合到核糖體EF-GGDPEF-GGDP離開核糖體H2OPi核糖體移位GDPGTPEF-G循環(huán)協(xié)助核糖體

移位四.肽鏈合成的終止與釋放stopcodonUAAUAGUGA1)翻譯的終止信號終止信號的強(qiáng)弱：UAA＞UAG＞UGAUAG易被漏讀，基因常選用2或3個(gè)stopcodonRF

使肽基轉(zhuǎn)移酶的活性轉(zhuǎn)變?yōu)樗饷富钚訵henstopcodonintoribosomeAsite，RF進(jìn)入A位空載的tRNA離開核糖體

核糖體的兩亞基解離，與mRNA分開肽鏈從tRNA上水解、釋放(2)翻譯終止的過程四.肽鏈合成的終止與釋放五.多肽鏈合成的能量消耗原核生物中基本的能量消耗NTP高能磷酸鍵氨基酸的活化ATP2/aa翻譯的起始GTP1肽鏈的延伸GTP2/輪aa添加翻譯的終止不計(jì)以游離的aa為原料，起始合成1個(gè)100肽，至少需要消耗多少ATP？（注：ATP→AMP折算成2個(gè)ATP，GTP折算成ATP）例如 2×100＋1＋2×99＝399

4n-1五.多肽鏈合成的能量消耗●

反密碼子與密碼子之間配對的擺動(dòng)性●

密碼子的使用頻率 如不使用GGG、CCC避免空載的tRNA離開核糖體過慢原核生物中，提高肽鏈合成速度的主要方式●

轉(zhuǎn)錄與翻譯相偶聯(lián)●一條mRNA鏈同時(shí)被多個(gè)核糖體翻譯——

多核糖體結(jié)構(gòu)多肽鏈合成的速度嘌呤霉素(干擾轉(zhuǎn)肽)氯霉素(抑制肽酰轉(zhuǎn)移酶活性)鏈霉素(與30S結(jié)合,引起密碼錯(cuò)讀)四環(huán)素(與小亞基結(jié)合,影響反密碼子的結(jié)合)白喉毒素(與eEF2結(jié)合,抑制肽鏈移位)蛋白質(zhì)合成的抑制劑核糖