章三翻译PPT学习教案

会计学1 一、蛋白质合成体系一、蛋白质合成体系Protein Biosynthesis SystemProtein Biosynthesis System第1页/共79页 （要求掌握）第2页/共79页1.1.翻译模板翻译模板mRNAmRNA及遗传密码及遗传密码 遗传学将编码一条多肽链的遗传单位称为顺反子(cistron)。 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子(polycistron) 。 真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(single cistron) 。（一般了解）第3页/共79页原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子非编码序列核蛋白体结合位点起始密码子终止密码子编码序列PPP53蛋白质PPPmG -53蛋白质目 录（一般了解）第4页/共79页l mRNA上存在遗传密码mRNA分子上从5至3方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(triplet coden)。起始密码(initiation coden): AUG 终止密码(termination coden): UAA，UAG，UGA （要求掌握）第5页/共79页目 录第二个碱基第三个碱基UCAGUCAGUCAGUCAG碱基第6页/共79页第7页/共79页1. 1. 连续性连续性(commaless)(commaless)l遗传密码的特点编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。 （要求掌握）第8页/共79页基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift mutation)。 谷 酪 蛋 丝5 G C A G U A C A U G U C 丙 缬 组 缬正常5 G A G U A C A U G U C 缺失C第9页/共79页2. 2. 简并性简并性(degeneracy)(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。目 录3.方向性（direction)第10页/共79页4. 4. 通用性通用性(universal)(universal)第11页/共79页（一般了解）第12页/共79页5. 5. 摆动性摆动性(wobble)(wobble)转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。 第13页/共79页U摆动配对目 录U A U U第14页/共79页密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子反密码子第第1位碱基位碱基IUGACmRNA密码子密码子第第3位碱基位碱基U, C, AA, GU, CUG第15页/共79页2.tRNA2.tRNA的功能：的功能：1.1.识别识别mRNAmRNA分子上的密码子分子上的密码子 2.2.参参与氨基酸的活化，并以氨基酰与氨基酸的活化，并以氨基酰-tRNA-tRNA的形式携带氨基酸的形式携带氨基酸反密码环氨基酸臂携带相应的氨基酸 识别mRNA上的密码子 反密码子与密码子不稳定配对第16页/共79页（一）（一）氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)(aminoacyl-tRNA synthetase)氨基酸 + tRNA氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰-tRNA合成酶第17页/共79页tRNAtRNA的三级结构示意图的三级结构示意图第18页/共79页3.3.核蛋白体是多肽链合成的装置核蛋白体是多肽链合成的装置目 录第19页/共79页原核生物原核生物真核生物真核生物核蛋核蛋白体白体小亚基小亚基大亚基大亚基核蛋核蛋白体白体小亚基小亚基大亚基大亚基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白蛋白质质rpS 21种种rpL 36种种rpS 33种种rpL 49种种 不同细胞核蛋白体的组成 第20页/共79页核核蛋蛋白白体体的的组组成成目 录第21页/共79页原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位(exit site)目 录第22页/共79页氨基酸 + tRNA氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰-tRNA合成酶 氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyltRNAsynthetase)（一）氨基酸的活化与转运二、蛋白质生物合成过程翻译由ATP供能，活化一分子氨基酸相当于消耗二分子ATPMg2第23页/共79页第24页/共79页 起始肽链合成的氨基酰-tRNA第25页/共79页整个翻译过程可分为 ：翻译过程从阅读框架的5-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。 （二）核糖体循环第26页/共79页1.1.肽链合成起始肽链合成起始第27页/共79页原核生物翻译起始复合物形成原核生物翻译起始复合物形成第28页/共79页IF-3IF-1(1)核蛋白体大小亚基分离目 录第29页/共79页A U G53IF-3IF-1(2)mRNA在小亚基定位结合目 录第30页/共79页IF-3IF-1IF-2GTP(3)起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚基A U G53目 录第31页/共79页IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi(4)核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成A U G53目 录第32页/共79页IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi目 录第33页/共79页2.2.肽链合成延长肽链合成延长l肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步： 进位(entrance) 成肽(peptide bond formation) 转位(translocation)第34页/共79页第35页/共79页又称注册又称注册(registration)(registration)（1）进位指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。目 录第36页/共79页（2 2）成肽）成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。第37页/共79页（3 3）转位）转位第38页/共79页fMetA U G53fMetTuGTP目 录第39页/共79页进位转位成肽第40页/共79页当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。 三、肽链合成的终止第41页/共79页终止相关的蛋白因子称为释放因子 (release factor, RF) 一是识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。 释放因子的功能原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF 第42页/共79页原核肽链合成终止过程 第43页/共79页U A G53RFCOO-目 录第44页/共79页多聚核蛋白体多聚核蛋白体(polysome)(polysome)使蛋白质合成高速、高效进行。目 录第45页/共79页主要包括主要包括l多肽链折叠为天然的三维结构 l肽链一级结构的修饰l高级结构修饰 三、翻译后的加工第46页/共79页（一）多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质（一）多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质第47页/共79页第48页/共79页（二）一级结构的修饰（二）一级结构的修饰第49页/共79页（三）高级结构的修饰（三）高级结构的修饰第50页/共79页第51页/共79页第52页/共79页第53页/共79页l 抗生素(antibiotics)：是微生物产生的l 能够杀灭或抑制细菌的一类药物。l抗代谢药物：指能干扰生物代谢过程，l从而抑制细胞过度生长的药物，如：6-MP。l 某些毒素也作用于基因信息传递 过程。第54页/共79页抗生素抗生素作用点作用点作用原理作用原理应用应用四环素族（金霉素四环素族（金霉素 新霉素、土霉素）新霉素、土霉素）链霉素、卡那霉素、链霉素、卡那霉素、新霉素新霉素氯霉素、林可霉素氯霉素、林可霉素红霉素红霉素梭链孢酸梭链孢酸 放线菌酮放线菌酮嘌呤霉素嘌呤霉素原核核蛋白原核核蛋白体小亚基体小亚基原核核蛋白原核核蛋白体小亚基体小亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基真核核蛋白真核核蛋白体大亚基体大亚基真核、原核真核、原核核蛋白体核蛋白体 抑制氨基酰抑制氨基酰-tRNA-tRNA与小亚基与小亚基结合结合改变构象引起读码错误、抑改变构象引起读码错误、抑制起始制起始抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、妨碍转位抑制转肽酶、妨碍转位与与EFG-GTPEFG-GTP结合，抑制肽结合，抑制肽链延长链延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA类似物，进位类似物，进位后引起未成熟肽链脱落后引起未成熟肽链脱落抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药医学研究医学研究抗肿瘤药抗肿瘤药抗生素抑制蛋白质生物合成的原理 一、抗生素类对蛋白质合成的影响第55页/共79页二、其他干扰蛋白质生物合成的物质二、其他干扰蛋白质生物合成的物质第56页/共79页白喉毒素白喉毒素(diphtheria toxin)(diphtheria toxin)的作用机理的作用机理NCONH2N+OCH2OOHOHADPCONH2白喉毒素（有活性）OCH2OOHOHADP（无活性）第57页/共79页干扰素的作用机理干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA1. 干扰素诱导eIF2磷酸化而失活ATPeIF2ADPeIF2-P（失活）Pi磷酸酶第58页/共79页2. 2. 干扰素诱导病毒干扰素诱导病毒RNARNA降解降解降解mRNAdsRNA干扰素AAPAPPPP252552- 5AAPPPATP2-5A合成酶RNaseLRNaseL活化第59页/共79页第60页/共79页 Regulation of Gene Expression第61页/共79页* 基因组(genome)一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。* 基因表达(gene expression)基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。基因表达是受调控的第62页/共79页诱导和阻遏表达在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导(induction)。如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression)。第63页/共79页第64页/共79页 基因表达的多级调控基因激活转录起始 转录后加工mRNA降解蛋白质降解等蛋白质翻译翻译后加工修饰第65页/共79页基因表达的调节与基因的结构、性质，生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细胞内所存在的转录调节蛋白有关。1. 特异DNA序列和调节蛋白质 基因转录激活调节基本要素第66页/共79页原核生物 操纵子(operon) 机制特异DNA序列编码序列 启动序列 操纵序列 其他调节序列(promoter)(operator)第67页/共79页RNA转录起始-35区-10区TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrp tRNATyrlacrecAAra BAD TTGACA TATAAT共有序列是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。1) 启动序列色酪 乳酸第68页/共79页某些特异因子（蛋白质）决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。第69页/共79页2 操纵序列 阻遏蛋白(repressor)的结合位点当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移动 ，阻碍转录。阻遏蛋白启动序列编码序列操纵序列pol启动序列编码序列 操纵序列第70页/共79页例如激活蛋白(activator)可结合启动序列邻近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。有些基因在没有激活蛋白存在时，RNA聚合酶很少或完全不能结合启动序列。第71页/共79页调节的主要环节在转录起始 原核基因转录调节特点 因子决定RNA聚合酶识别特异性 操纵子模型的普遍性 阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性第72页/共79页 举例：乳糖操纵子调节机制 乳糖操纵子(lac operon)的结构ZYAOPDNA 结构基因Z： -半乳糖苷酶Y： 透酶A：乙酰基转移酶 调控区CAP结合位点启动序列操纵序列第73页/共79页 阻遏蛋白的负性调节IDNAZYAOP阻遏基因mRNA阻遏蛋白没有乳糖存在时第74页/共79页IDNAZYAOPpolmRNA阻遏蛋白-半乳糖苷酶有乳糖存在时半乳糖乳糖 调控区 启动基因 信 息 区 P 操纵基因第75页/共79页第76页/共79页第77页/共79页第78页/共79页