蛋白質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運(yùn)王鏡巖生物化學(xué)全

關(guān)于蛋白質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運(yùn)王鏡巖生物化學(xué)全第一節(jié)

蛋白質(zhì)合成的分子基礎(chǔ)

（要件）第2頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板

mRNA以核苷酸序列的方式攜帶遺傳信息，通過(guò)這些信息來(lái)指導(dǎo)合成多肽鏈中的氨基酸的序列。每一個(gè)氨基酸可通過(guò)mRNA上3個(gè)核苷酸序列組成的遺傳密碼來(lái)決定，這些密碼以連續(xù)的方式連接，組成讀碼框架。mRNA第3頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天原核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5′3′順?lè)醋禹樂(lè)醋禹樂(lè)醋硬迦腠樞虿迦腠樞蛳葘?dǎo)區(qū)末端順序AGGAGGUSD區(qū)半衰期短許多原核生物mRNA以多順?lè)醋有问酱嬖贏UG作為起始密碼；AUG上游7～12個(gè)核苷酸處有一被稱為SD序列的保守區(qū)，16SrRNA3’-端反向互補(bǔ)而使mRNA與核糖體結(jié)合。第4頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5′

“帽子”PolyA

3′

順?lè)醋觤7G-5′ppp-N-3′p帽子結(jié)構(gòu)功能使mRNA免遭核酸酶的破壞使mRNA能與核糖體小亞基結(jié)合并開始合成蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)合成的起始因子所識(shí)別，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成。Poly(A)尾巴的功能是mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需的形式它大大提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性AAAAAAA-OH第5頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

tRNA在蛋白質(zhì)合成中處于關(guān)鍵地位，它不但為每個(gè)三聯(lián)體密碼子譯成氨基酸提供接合體，還為準(zhǔn)確無(wú)誤地將所需氨基酸運(yùn)送到核糖體上提供運(yùn)送載體。1、tRNA的結(jié)構(gòu)特征—三葉草型二級(jí)結(jié)構(gòu)2、tRNA的功能:（1）被特定的氨酰-tRNA合成酶識(shí)別，使tRNA接受正確的活化氨基酸。（2）識(shí)別mRNA鏈上的密碼子。（3）在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中，tRNA起著連接生長(zhǎng)的多肽鏈與核糖體的作用。

tRNA第6頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天tRNA含有兩個(gè)關(guān)鍵的部位：一個(gè)是氨基酸結(jié)合部位，另一個(gè)是與mRNA的結(jié)合部位。對(duì)于組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸來(lái)說(shuō)，每一種至少有一種tRNA來(lái)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)。第7頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨酰-tRNA合成酶特點(diǎn)a、專一性：

對(duì)氨基酸有極高的專一性，每種氨基酸都有專一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。

對(duì)tRNA具有極高專一性。含同義密碼子的tRNA由相同的氨酰-tRNA合成酶識(shí)別．b、校對(duì)作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解錯(cuò)誤活化的氨基酸。

第8頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天tRNA分子攜帶氨基酸的分子機(jī)制tRNA分子上與多肽合成有關(guān)的位點(diǎn)至少有4個(gè)，分別為:3’端CCA上的氨基酸接受位點(diǎn)氨酰-tRNA合成酶識(shí)別的位點(diǎn)核糖體識(shí)別位點(diǎn)反密碼子位點(diǎn)。第9頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化3-氨酰-tRNA第10頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天第11頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天密碼子與反密碼子的配對(duì)關(guān)系反密碼子tRNA5

3

AUC5

mRNA3

密碼子123第12頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天核糖體核糖體是由rRNA和多種蛋白質(zhì)結(jié)合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，蛋白質(zhì)肽鍵的合成就是在這種核糖體上進(jìn)行的。1、核糖體的結(jié)構(gòu)和組成2、核糖體的功能第13頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天核糖體的組成原核生物核糖體的組成原核生物核糖體結(jié)構(gòu)示意圖第14頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天第15頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天原核細(xì)胞70S核糖體的A位、P位及mRNA結(jié)合部位示意圖anticodoncodon30S與mRNA結(jié)合部位P位（結(jié)合或接受肽基的部位）A位（結(jié)合或接受AA-tRNA的部位）50S5

3

mRNA第16頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)蛋白質(zhì)合成的機(jī)理

（原核生物）第17頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化3-氨酰-tRNA第18頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天N-甲酰甲硫氨酰-tRNAtMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3

+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3Met-tRNAtMetfMet-tRNAtMetN10-甲酰FH4FH4轉(zhuǎn)甲酰酶第19頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天原核生物多肽鏈的合成過(guò)程

原核生物多肽鏈的合成分為三個(gè)階段：肽鏈合成的起始、肽鏈的延伸、肽鏈合成的終止和釋放。1、肽鏈合成的起始2、肽鏈的延長(zhǎng)3、肽鏈合成的終止及釋放第20頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天翻譯開始于mRNA與核糖體的結(jié)合．在原核細(xì)生物中一個(gè)mRNA上可以有多個(gè)起始位點(diǎn)，為多個(gè)蛋白質(zhì)編碼。原核細(xì)胞中的核糖體是如何對(duì)mRNA分子內(nèi)如此眾多的AUG起始位點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別?第21頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)菌的mRNA通常含有一段富含嘌呤堿基的序列，稱作SD序列，它們通常在起始AUG序列上游10個(gè)堿基左右的位置，能與細(xì)菌16SrRNA3’端的7個(gè)嘧啶堿基進(jìn)行堿基互補(bǔ)性的識(shí)別，以幫助從起始AUG處開始翻譯。第22頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

在真核生物的mRNA中，最靠近5’端的AUG序列通常是起始密碼。核糖體小亞基首先結(jié)合在mRNA的5’端，然后向3’端移動(dòng)，直到AUG序列被tRNAiMet上的反密碼子識(shí)別。這種識(shí)別被類似GCCGCCpuCCAUGG這樣的序列所加強(qiáng)，核糖體與它怎樣進(jìn)行的識(shí)別過(guò)程目前尚不清楚。無(wú)此序列，小亞基將不能識(shí)別AUG．第23頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天階段原核真核功能

IF1

IF2

eIF2參與起始復(fù)合物的形成

IF3

eIF3、eIF4C起始CBPI與mRNA帽子結(jié)合

eIF4ABF參與尋找第一個(gè)AUG

eIF5協(xié)助eIF2、eIF3、eIF4C的釋放

eIF6協(xié)助60S亞基從無(wú)活性的核糖體上解離

EF-Tu

eEF1

協(xié)助氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體延長(zhǎng)EF-Ts

eEF1

幫助EF-Tu、eEF1

周轉(zhuǎn)

EF-G

eEF2移位因子

RF-1終止eRF釋放完整的肽鏈

RF-2第24頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天肽鏈合成的起始30S亞基?mRNAIF3-IF1復(fù)合物30S?mRNA?GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1復(fù)合物70S起始復(fù)合物codonanticodonP位A位

mRNA

+30S亞基-IF3A位IF-35

3

IF2GTPP位IF3IF2IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亞基IF2+IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始復(fù)合物第25頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天肽鏈的延長(zhǎng)12122323進(jìn)位肽鍵形成移位進(jìn)位(Tu\Ts)GTPGTPN-端235′3′C-端肽鍵形成15′3′（EF-G）

第26頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天肽鏈合成的終止及釋放（1）釋放因子RF1或RF2進(jìn)入核糖體A位。（2）多肽鏈的釋放（3）70S核糖體解離5

3

UAG30S亞基50S亞基5

3

UAGtRNARF第27頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天肽鍵的形成第28頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天Tu\Ts循環(huán)第29頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天多核糖體與核糖體循環(huán)合成完畢的肽鏈多核糖體3ˊmRNA延伸中的肽鏈5ˊ核糖體循環(huán)第30頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天多核糖體第一個(gè)編碼區(qū)第一個(gè)編碼區(qū)第二個(gè)編碼區(qū)第二個(gè)編碼區(qū)終止\起始終止起始mRNAmRNA5′5′3′3′第31頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天真核生物多肽鏈的合成1、真核細(xì)胞核糖體比原核細(xì)胞核糖體更大更復(fù)雜；2、起始氨基酸為Met，不是fMet；3、肽鏈合成的起始：由40S核糖體亞基首先識(shí)別mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移動(dòng)尋找AUG；4、起始因子有12種，但只有2種延長(zhǎng)因子和1種終止因子；5、真核細(xì)胞種線粒體、葉綠體的核糖體大小、組成及蛋白質(zhì)合成過(guò)程都類似于原核細(xì)胞。第32頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三節(jié)

蛋白質(zhì)的運(yùn)輸及翻譯后修飾

第33頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天在核糖體上新合成的多肽被送往細(xì)胞的各個(gè)部分，以行使各自的生物功能，所以新合成的多肽的輸送是有目的、定向地進(jìn)行的。

對(duì)真核生物來(lái)說(shuō)，游離狀態(tài)的核糖體停留在胞漿中，只合成供裝配線粒體及葉綠體膜的蛋白質(zhì)。結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體新合成的多肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行后加工。

第34頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、蛋白質(zhì)通過(guò)其信號(hào)肽引導(dǎo)到目的地

每需要運(yùn)輸?shù)亩嚯亩己幸欢伟被嵝蛄校Q為信號(hào)肽序列(signalleadersequence)，引導(dǎo)多肽至不同的運(yùn)系統(tǒng)。在真核細(xì)胞中，當(dāng)某一種多肽的N端剛開始合成不久，這種多肽合成后的去向就已被決定。

疏水性的氨基酸區(qū)

信號(hào)肽酶識(shí)別位點(diǎn)

第35頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天SRP：信號(hào)識(shí)別體；2個(gè)功能（1）識(shí)別信號(hào)肽，（2）暫時(shí)阻止肽鏈延伸。

SRP受體停泊蛋白第36頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天分泌蛋白質(zhì)的合成和胞吐作用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體泡泡泡融入質(zhì)膜核糖體芽泡第37頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天線粒體外膜線粒體內(nèi)膜帶有導(dǎo)肽的線粒體蛋白質(zhì)前體跨膜運(yùn)送過(guò)程示意圖內(nèi)外膜接觸位點(diǎn)的蛋白質(zhì)通道線粒體hsp70受體蛋白hsp70導(dǎo)肽蛋白酶切除導(dǎo)肽第38頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、肽鏈末端的修飾：

N-端fMet或Met的切除2、信號(hào)序列的切除3、二硫鍵的形成4、部分肽段的切