分子生物學(xué)原理-蛋白質(zhì)的生物合成課件

第十二章翻譯翻譯：translation即蛋白質(zhì)生物合成。把核酸中四種符號(AGCT/U)組成的遺傳信息，以遺傳密碼破讀的手段轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)的氨基酸排列順序的過程。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成第一節(jié)、參與蛋白質(zhì)合成的物質(zhì)各種RNA、核糖體、氨基酸、酶起始階段：起始因子延長階段：延長因子終止階段：核糖體釋放因子2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成一、mRNA是翻譯的模板原核生物的一種mRNA往往編碼幾種功能相近的蛋白質(zhì)。真核生物的mRNA比原核生物多，但一個RNA分子一般只帶有一種蛋白質(zhì)的編碼信息。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成遺傳密碼的特點連續(xù)性(commaless)：密碼之間沒有間斷簡并性(degeneracy)：大多數(shù)氨基酸有2~6個密碼擺動性(wobble)：密碼的第三位堿基與反密碼的第一位堿基配對不嚴(yán)格通用性(universal)：全世界生物共用2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成連續(xù)性GCA

GUA

CAU

GUC不連續(xù)的讀法：GCACAGAGU

GUA………….密碼之間沒有核苷酸間斷2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成簡并性除了色氨酸和蛋氨酸外，其余氨基酸均有2

-6個三聯(lián)體為其編碼。*2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成擺動性密碼與反密碼配對辨認(rèn)時，有時并不完全按照堿基互補規(guī)律。尤其是密碼的第三堿基對反密碼的第一位堿基，更常出現(xiàn)這種擺動現(xiàn)象。mRNA密碼子C－G－I反密碼子G－C－C密碼子2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成通用性除了動物細(xì)胞中的線粒體和植物細(xì)胞中的葉綠體外，從最簡單的病毒、原核生物到人類都使用一套遺傳密碼。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成二、核糖體是肽鏈合成的場所氨基酸首先在核糖體內(nèi)合成蛋白質(zhì)，再輸送至細(xì)胞其它組分中。核糖體由大、小亞基構(gòu)成。亞基中含有不同的蛋白質(zhì)和RNA。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成二、核糖體是肽鏈合成的場所大亞基：tRNA結(jié)合位點：P位：給出AA，釋放tRNAA位：接受tRNA-AA轉(zhuǎn)肽酶，合成肽鍵轉(zhuǎn)位酶小亞基：識別起始位點與mRNA形成復(fù)合物2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成三、tRNA和氨基酰tRNAtRNA在蛋白質(zhì)翻譯中起接合的作用。tRNA的氨基酸臂上攜帶氨基酸。tRNA分子的反密碼環(huán)與mRNA上的密碼配對。密碼-反密碼-氨基酸三聯(lián)體保證了翻譯的準(zhǔn)確性。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成氨基酰-tRNA的生成氨基酰-AMP-E+tRNA氨基酰-tRNA+AMP+E氨基酸＋ATP－E

氨基酰－AMP-E+PPiE:氨基酰-tRNA合成酶，具高度專一性1.存在于胞質(zhì)中2.需ATP供能,需Mg++,Mn++3.有二個識別位點2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成氨基酰-tRNA的書寫Arg-tRNAarg

Met-tRNAmetmfMet-tRNAmetf原核生物起始密碼子需要在Met-tRNAmetf上進行甲?；?，而真核生物不需要。

Met-tRNAmetf+FH4-CHO

轉(zhuǎn)甲酰基酶

fMet-tRNAmetf

2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成第二節(jié)、蛋白質(zhì)生物合成過程起始延長終止2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成原核生物的翻譯起始起始因子(IF)：胞液中的可溶性因子。已知有三種：IF-1：促進IF-3與小亞基結(jié)合IF-2：使fMet-tRNAmetf

與小亞基結(jié)合IF-3：使大小亞基分離核糖體結(jié)合序列：原核生物的mRNA有一非常保守的序列，與核糖體的16S-rRNA結(jié)合，引導(dǎo)mRNA進入核糖體，這樣的序列稱為S-D序列，也叫核糖體結(jié)合序列。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成核糖體結(jié)合序列2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成原核生物起始過程

70S核糖體＋IF3＋IF130S小亞基

IF3IF1+50S大亞基

fmet-tRNAfmet先形成fmettRNAfmetIF2GTP，再與小亞基和mRNA形成復(fù)合物，最后形成70S起始復(fù)合物。

P位為mRNA上的AUG及fmet

tRNAfmet

所占據(jù),A位空缺。70SmRNAfmettRNAfmet70S起始復(fù)合物fmet-tRNAfmet+GTP+IF2fmettRNAfmetIF2GTP+mRNA30SmRNAfmettRNAfmetGTPIF1IF2IF3＋50S－IF1,IF2,IF3,GDP+Pi2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成原核生物起始過程2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成真核生物的翻譯起始起始因子（eIF）：有10種起始甲硫氨酰tRNAmet無甲?；痬RNA結(jié)構(gòu)有所不同核糖體有所不同原核生物與真核生物的翻譯起始比較2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成真核生物的翻譯起始2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成二、肽鏈的延長核糖體循環(huán)：翻譯過程中的肽鏈延長，延長因子：延長過程所需的蛋白質(zhì)因子稱

(EF)。核糖體循環(huán)分為注冊、成肽和轉(zhuǎn)位三個步驟。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成二、肽鏈的延長2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成注冊注冊：氨基酰-tRNA根據(jù)遺傳密碼的指引，進入核糖體的A位。mRNA2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成成肽和轉(zhuǎn)位成肽由轉(zhuǎn)肽酶催化，反應(yīng)在A位上進行，即P位上的蛋氨酸退位到A位成肽。成肽后無負(fù)載的tRNA從核糖體上脫落下來。轉(zhuǎn)位：在A位上的肽連同mRNA從A位進入P位。由轉(zhuǎn)位酶催化。這實際上是肽-tRNA-mRNA與核糖體位置的相對變更。注冊、成肽和轉(zhuǎn)位三個步驟多次反復(fù)，肽鏈就不斷延長。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成三、肽鏈合成的終止

肽鏈合成終止包括：終止密碼的辨認(rèn)肽鏈從肽-tRNA上水解mRNA從核糖體中分離核糖體大小亞基的拆分2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成三、肽鏈合成的終止釋放因子RF：終止過程中的蛋白質(zhì)因子辨認(rèn)終止密碼促進肽鏈C端與tRNA3’-OH酯鍵的水解，使肽鏈從翻譯中的核糖體上釋放下來。RF-1：UAA和UAG；RF-2：UAA和UGA；RF-3：結(jié)合GTP，促進RF-1和RF-2對核糖體的結(jié)合。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成翻譯的終止過程當(dāng)翻譯到A位出現(xiàn)mRNA的終止密碼時，由RF-1或RF-2識別終止密碼，進入A位。釋放因子的結(jié)合誘導(dǎo)核糖體上的轉(zhuǎn)肽酶將合成的肽鏈轉(zhuǎn)移到水分子，將P位上肽鏈從tRNA分離出來。通過GTP水解GDP及Pi，使殘留在核糖體上的tRNA和各種釋放因子脫離，最后核糖體從mRNA上脫落下來。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成翻譯的終止示意圖2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成翻譯的終止示意圖2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成翻譯的終止示意圖2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成多聚核糖體在一條mRNA上常有多個核糖體呈串珠狀排列，核糖體是以多核糖體形式存在。多核糖體的形成是由于一條mRNA鏈上多個部位有核糖體在進行蛋白質(zhì)合成，這樣可以大大加速蛋白質(zhì)合成的速度，mRNA得到充分的利用。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成翻譯全過程IF-1IF-3IF-2GTPfMet起始2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成翻譯全過程IF-1IF-3IF-2GTPfMetfMet核糖體循環(huán)2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成翻譯全過程fMet核糖體循環(huán)fMet2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成翻譯全過程終止IF-1IF-32025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成核糖體循環(huán)原核生物中：復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯同步，多肽合成后，進入大亞基的管腔內(nèi)，經(jīng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進高爾基體，進行后加工。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成翻譯后加工翻譯后加工：posttranslationalprocession蛋白質(zhì)合成后，還必須進行后加工，才能表現(xiàn)出生理活性，這些蛋白質(zhì)的修飾過程稱為翻譯后加工。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成翻譯后加工去除N-甲?；騈-蛋氨酸個別氨基酸的修飾亞基聚合輔基連接水解修飾分泌性蛋白質(zhì)2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成去除N-甲?；騈-蛋氨酸由脫甲酰基酶或氨基肽酶催化可與翻譯同步2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成個別氨基酸的修飾脯氨酸羥脯氨酸賴氨酸羥賴氨酸磷酸化：Ser、Thr、Tyr二硫鍵的形成：空間相鄰的二個Cys氧化而成2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成亞基聚合具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)由兩條以上肽鏈通過非共價鍵聚合，形成寡聚體，才有生物活性。Hb：

2

2PKC：R2C22025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成輔基連接蛋白質(zhì)分為單純蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)兩類。如糖蛋白、脂蛋白等都需要加工后才能生成。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成水解修飾在真核生物中，往往會有一條已合成的多肽鏈經(jīng)翻譯后加工產(chǎn)生多種不同活性的蛋白質(zhì)或肽。信號肽

ACTH

-LT

-MSHEndophin

-MSH103肽POMC2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成分泌性蛋白質(zhì)分泌蛋白質(zhì)：合成后分泌到血液循環(huán)中，或再到靶細(xì)胞去發(fā)揮功能的蛋白質(zhì)。信號肽：具疏水性的肽段，可使蛋白質(zhì)移向細(xì)胞膜并與細(xì)胞膜結(jié)合，然后將合成的蛋白質(zhì)送出細(xì)胞。大多數(shù)分泌性蛋白質(zhì)是一種蛋白質(zhì)前身。肽類激素、血漿蛋白、凝血因子、抗體蛋白、蛋白酶等2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成第四節(jié)、抗生素對翻譯的抑制作用抗生素一般是細(xì)菌或真菌所產(chǎn)生的具有抑制其它生物生長的物質(zhì)?？股匾蚓哂袣⒕蛞种萍?xì)菌生長的作用而被廣泛用于臨床，部分用于科研。某些抗生素可抑制翻譯2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成四環(huán)素抑制起始氨基酰-tRNA與原核生物或真核細(xì)胞的核糖體小亞基的結(jié)合而抑制翻譯由于不能透過真核細(xì)胞膜，故只能對原核細(xì)胞的翻譯過程發(fā)生抑制。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成氯霉素能與原核生物的核糖體大亞基結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)肽酶活性而阻斷翻譯的延長過程。2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成鏈霉素和卡那霉素能與原核生物核糖體小亞基結(jié)合，改變其構(gòu)象，引起讀碼錯誤，使毒素類的細(xì)菌蛋白失活。結(jié)核桿菌敏感2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成嘌呤霉素結(jié)構(gòu)與酪氨酸-tRNA相似，從而取代一些氨基酰-tRNA進入翻譯進入翻譯中的核糖體的A位。對原核和真核都有作用2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成放線菌酮抑制核糖體轉(zhuǎn)肽酶只對真核生物有特異性作用用于科研2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成白喉毒素白喉桿菌產(chǎn)生對真核生物有劇毒的毒素蛋白質(zhì)共價修飾EF-2，生成EF-2的腺苷二磷酸核糖衍生物，使EF-2失活。202