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(hào)(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(guò)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(zhǎng)階段：延長(zhǎng)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(gè)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(diǎn)連續(xù)性(commaless)：密碼之間沒(méi)有間斷簡(jiǎn)并性(degeneracy)：大多數(shù)氨基酸有2~6個(gè)密碼擺動(dòng)性(wobble)：密碼的第三位堿基與反密碼的第一位堿基配對(duì)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(méi)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(jiǎn)并性除了色氨酸和蛋氨酸外，其余氨基酸均有2

-6個(gè)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(dòng)性密碼與反密碼配對(duì)辨認(rèn)時(shí)，有時(shí)并不完全按照堿基互補(bǔ)規(guī)律。尤其是密碼的第三堿基對(duì)反密碼的第一位堿基，更常出現(xiàn)這種擺動(dòng)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(dòng)物細(xì)胞中的線粒體和植物細(xì)胞中的葉綠體外，從最簡(jiǎn)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(chǎng)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(chǎng)所大亞基：tRNA結(jié)合位點(diǎn)：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(shí)別起始位點(diǎn)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(duì)。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(gè)識(shí)別位點(diǎn)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(shū)寫(xiě)Arg-tRNAarg

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

Met-tRNAmetf+FH4-CHO

轉(zhuǎn)甲?；?/p>

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(guò)程起始延長(zhǎng)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(jìn)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(jìn)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(guò)程

70S核糖體＋I(xiàn)F3＋I(xiàn)F130S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(guò)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(wú)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(zhǎng)核糖體循環(huán)：翻譯過(guò)程中的肽鏈延長(zhǎng)，延長(zhǎng)因子：延長(zhǎng)過(guò)程所需的蛋白質(zhì)因子稱

(EF)。核糖體循環(huán)分為注冊(cè)、成肽和轉(zhuǎn)位三個(gè)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(zhǎng)2025/1/19分子生物學(xué)原理--蛋白質(zhì)的生物合成注冊(cè)注冊(cè)：氨基酰-tRNA根據(jù)遺傳密碼的指引，進(jìn)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(jìn)行，即P位上的蛋氨酸退位到A位成肽。成肽后無(wú)負(fù)載的tRNA從核糖體上脫落下來(lái)。轉(zhuǎn)位：在A位上的肽連同mRNA從A位進(jìn)入P位。由轉(zhuǎn)位酶催化。這實(shí)際上是肽-tRNA-mRNA與核糖體位置的相對(duì)變更。注冊(cè)、成肽和轉(zhuǎn)位三個(gè)步驟多次反復(fù)，肽鏈就不斷延長(zhǎng)。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(guò)程中的蛋白質(zhì)因子辨認(rèn)終止密碼促進(jìn)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(lái)。RF-1：UAA和UAG；RF-2：UAA和UGA；RF-3：結(jié)合GTP，促進(jìn)RF-1和RF-2對(duì)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(guò)程當(dāng)翻譯到A位出現(xiàn)mRNA的終止密碼時(shí)，由RF-1或RF-2識(shí)別終止密碼，進(jìn)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(lái)。通過(guò)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(lái)。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(gè)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(gè)部位有核糖體在進(jìn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(jìn)入大亞基的管腔內(nèi)，經(jīng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)高爾基體，進(jìn)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(jìn)行后加工，才能表現(xiàn)出生理活性，這些蛋白質(zhì)的修飾過(guò)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(gè)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?；富虬被拿复呋膳c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(gè)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(gè)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(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)由兩條以上肽鏈通過(guò)非共價(jià)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(huì)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(hào)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(hào)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(duì)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(zhǎng)的物質(zhì)?？股匾蚓哂袣⒕蛞种萍?xì)菌生長(zhǎng)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(guò)真核細(xì)胞膜，故只能對(duì)原核細(xì)胞的翻譯過(guò)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(zhǎng)過(guò)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(cuò)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(jìn)入翻譯進(jìn)入翻譯中的核糖體的A位。對(duì)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(duì)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?xiàng)U菌產(chǎn)生對(duì)真核生物有劇毒的毒素蛋白質(zhì)共價(jià)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