生物化学蛋白质的生物合成ppt课件

第十三章第十三章 蛋白蛋白质质的生物合成（翻的生物合成（翻译译）Biosynthesis of Protein or Translation1教学ppt第十三章 蛋白质的生物合成（翻译）Biosy蛋白蛋白质质生物合成的概况生物合成的概况1.1.概念：以概念：以mRNAmRNA为为模板合成蛋白模板合成蛋白质质的的过过程，又称翻程，又称翻译译。2.2.原料：原料：2020种氨基酸种氨基酸（19541954年年 Paul Zamecnik Paul Zamecnik等）等）3.3.中介分子：中介分子：tRNAtRNA、mRNAmRNA、rRNA rRNA 分子分子(1958(1958年年M.B.HoaglandM.B.Hoagland等等)。4.4.6464个个遗传遗传密密码码（196119611966Nirenberg1966Nirenberg等）等）4.4.合成方向：从合成方向：从肽链肽链的的N N端到端到C C端端（19611961年年Howard DintzisHoward Dintzis）5.5.合成合成场场所：核糖体所：核糖体6.6.合成体系建立合成体系建立：（：（1973197319761976年）年）2教学ppt蛋白质生物合成的概况概念：以mRNA为模板合成蛋白质的过程，第一第一节节 蛋白蛋白质质生物合成的基本条件生物合成的基本条件20种种aamRNAtRNA核糖体核糖体氨氨酰酰tRNAtRNA合成合成酶酶肽酰转肽酰转移移酶酶 转转位位酶酶各种因子各种因子ATPATP、GTPGTP K K+、MgMg2+2+3教学ppt第一节 蛋白质生物合成的基本条件20种aamRNAtRNA核一、一、mRNAmRNA是蛋白是蛋白质质合成的直接模板合成的直接模板4教学ppt一、mRNA是蛋白质合成的直接模板4教学ppt（一）（一）mRNAmRNA的一般特点：的一般特点：1.1.种种类类繁多繁多 2.2.大小不一：大小不一：50050060006000个碱基个碱基3.3.半衰期短：原核生物半衰期短：原核生物1 13 3分分钟钟，真核生物数，真核生物数小小时时或几天或几天4.4.占占细细胞胞总总RNARNA：1%1%2%2%5.5.真核真核mRNAmRNA的的5 5端有端有N N7 7-甲甲基基鸟鸟苷的苷的“帽状帽状”结结构：构：具有具有稳稳定定mRNAmRNA及有助于及有助于翻翻译译起始的作用起始的作用6.6.3 3 端有端有2020250250个多聚腺苷酸个多聚腺苷酸（PolyAPolyA）的）的“尾状尾状”结结构：构：具有具有维维持持mRNAmRNA翻翻译译模板的活性模板的活性7.7.*（组组蛋白除外）蛋白除外）5教学ppt（一）mRNA的一般特点：5教学ppt翻翻译时译时是从是从mRNAmRNA编码编码区的起始密区的起始密码码子开始至子开始至终终止密止密码码子子结结束。束。6教学ppt翻译时是从mRNA编码区的起始密码子开始至终止密码子结束。6遗传遗传密密码码(genetic code)(genetic code)：指：指mRNAmRNAmRNAmRNA分子中从分子中从5 533端端记记数，数，三个相三个相邻邻的核苷酸的核苷酸为为一一组组，代表某中氨基酸或其它信息，代表某中氨基酸或其它信息,这这相相邻邻的三个核苷酸称的三个核苷酸称为为一个一个遗传遗传密密码码。遗传遗传密密码码供有多少个呢？供有多少个呢？7教学ppt遗传密码(genetic code)：指mRNA分子中从58教学ppt8教学ppt遗传遗传密密码类别码类别遗传遗传密密码码代表的信息代表的信息说说明明起始密起始密码码：AUGAUG起始信号及氨起始信号及氨基酸信息基酸信息（真核）代表蛋（真核）代表蛋氨酸氨酸（原核）代表甲（原核）代表甲酰酰蛋氨酸蛋氨酸终终止密止密码码：UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA终终止信号止信号UGAUGA还还代表硒代代表硒代半胱氨酸半胱氨酸余下的密余下的密码码只代表氨基酸只代表氨基酸信息信息9教学ppt遗传密码类别遗传密码代表的信息说明起始密码：AUG起始信号及（二）（二）遗传遗传密密码码的特点的特点1.方向性（方向性（directionality）10教学ppt（二）遗传密码的特点方向性（directionality）12.2.连续连续性性（commalessnesscommalessness）谷氨谷氨酰酰胺胺（CAGCAG）插入插入精氨酸精氨酸（AGUAGU）苏苏氨酸氨酸（ACAACA）谷氨谷氨酰酰胺胺（AACAAC）缺失缺失11教学ppt2.连续性（commalessness）谷氨酰胺（CAG）插3.简简并性并性(degeneracy)同同义义密密码码子：子：脯氨酸脯氨酸:CC:CCU U、CCCCC C、CCACCA、CCGCCG脯氨酸（脯氨酸（CCU）组组氨酸氨酸（CAC）12教学ppt3.简并性(degeneracy)同义密码子：脯氨酸（CC4.通用性（通用性（universality）13教学ppt4.通用性（universality）13教学ppt遗传遗传密密码码的特点的特点1.1.通用性通用性（universality）14教学ppt遗传密码的特点通用性（universality）14教学pp5.摆动摆动性（性（wobble）密密码码子与反密子与反密码码子的子的摆动摆动配配对现对现象象tRNA反密反密码码子的第子的第1位碱基位碱基IUGACmRNA密密码码子的第子的第3位碱基位碱基U,C,AA,GU,CUG15教学ppt5.摆动性（wobble）密码子与反密码子的摆动配对现象tR二、二、核糖体（核糖体（rRNArRNA）是蛋白）是蛋白质质合成的合成的场场所所(一一)rRNA)rRNA的特点的特点1.1.种种类类：原核生物有：原核生物有5S 5S、23S 23S、16S 16S rRNArRNA；真核生物有；真核生物有28S28S、18S18S、5.8S5.8S、5S rRNA5S rRNA2.2.含量最多：占含量最多：占细细胞胞总总RNA 80%RNA 80%90%90%3.3.rRNArRNA与蛋白与蛋白质质构成构成核糖体核糖体16教学ppt二、核糖体（rRNA）是蛋白质合成的场所(一)rRNA的特点17教学ppt17教学ppt50SPA50SE转转肽肽酶酶（二）核糖体上的主要功能部位（二）核糖体上的主要功能部位肽酰肽酰位位(P)(P)：结结合合肽酰肽酰-tRNA-tRNA氨氨酰酰位位(A)(A)：结结合氨合氨酰酰-tRNA-tRNA催化催化肽键肽键生成，生成，兼有兼有酯酯酶酶活性活性空空载载tRNAtRNA排除位排除位（真核无（真核无E E位）位）553mRNA3mRNA18教学ppt50SPA50SE转（二）核糖体上的主要功能部位肽酰位(P)三、三、tRNAtRNA是运是运输输氨基酸的工具氨基酸的工具tRNAtRNA的特点：的特点：分子量最小：分子量最小：60609090个碱个碱基基1.1.含有含有较较多的稀有碱基多的稀有碱基2.2.5 5端大多端大多为为pG,3pG,3端均端均为为-CCA-CCA3.3.反密反密码码子的第一位碱子的第一位碱基常出基常出现现次黄次黄嘌嘌呤呤（I I）4.4.细细菌中有菌中有30304040种种tRNAtRNA；真核；真核细细胞中有胞中有40 40 50 50种种tRNAtRNA。氨基酸臂：氨基酸臂：与氨基酸与氨基酸结结合合TC环环（臂）：（臂）：与核蛋白体与核蛋白体rRNA结结合合反密反密码码子：子：识别识别并并结结合合mRNA密密码码子子D臂：臂：氨氨酰酰-tRNA合成合成识别识别位点位点19教学ppt三、tRNA是运输氨基酸的工具tRNA的特点：氨基酸臂：T（一）氨基（一）氨基酰酰-tRNA-tRNA合成合成酶酶催化氨基催化氨基酰酰-tRNA-tRNA的合成，兼有的合成，兼有酯酯酶酶活性。具有校正功能活性。具有校正功能（误误差差1010-4-4）氨基氨基酰酰tRNAtRNA合成合成酶酶使使tRNAtRNA识别识别特特异的氨基酸。异的氨基酸。氨基酸的活化形式：氨基氨基酸的活化形式：氨基酰酰-tRNA-tRNA 氨基酸的活化部位：是氨基酸的活化部位：是羧羧基基四、参与蛋白四、参与蛋白质质合成的合成的酶酶类类20教学ppt（一）氨基酰-tRNA合成酶四、参与蛋白质合成的酶类20教学原核生物原核生物肽链肽链的起始氨的起始氨酰酰-tRNA-tRNA为为甲甲酰酰蛋氨蛋氨酰酰-tRNA;-tRNA;而真而真核生物核生物肽链为肽链为蛋氨蛋氨酰酰-tRNA-tRNA21教学ppt原核生物肽链的起始氨酰-tRNA为甲酰蛋氨酰-tRNA;而（二）（二）肽酰转肽酰转移移酶酶(peptidyl transferase)（核（核酶酶）催化催化肽键肽键生成，兼有生成，兼有酯酯酶酶活性活性 -原核原核23SrRNA；真核；真核28SrRNA肽链肽链合成方向：合成方向：NCNCA U G G G C553mRNA3mRNAU A CC C GHNHCH2CO22教学ppt（二）肽酰转移酶(peptidyl transferase)（三）（三）转转位位酶酶催化核糖体移位催化核糖体移位原核生物由延原核生物由延长长因子因子G(80kD)催化催化真核生物由延真核生物由延长长因子因子2（100kD）起作用）起作用A U G G G C553mRNA3mRNAU A CC C GHNHCH2CO23教学ppt（三）转位酶催化核糖体移位A U G G G C53mR五、主要的蛋白因子五、主要的蛋白因子1.起始因子（起始因子（initiation factor,IF）（真核起始因子，）（真核起始因子，eukaryotic initiation factor,eIF）：参与翻）：参与翻译译的起始的起始2.延延长长因子因子（elongation factor,EF）：）：参与参与肽链肽链的延的延长长3.终终止止释释放因子（放因子（releasing factor,RF）及核蛋白体）及核蛋白体释释放放因子（因子（ribosomal releasing factor,RRF）：参与）：参与肽链肽链合成的合成的终终止止24教学ppt五、主要的蛋白因子24教学ppt第二第二节节 肽链肽链的生物合成的生物合成过过程程25教学ppt第二节 肽链的生物合成过程25教学ppt一、原核生物的一、原核生物的肽链肽链合成合成过过程程原核生物翻原核生物翻译过译过程的各种蛋白程的各种蛋白质质因子及其功能因子及其功能种种类类功能功能起始因子起始因子IF-1占据氨基占据氨基酰酰位（位（A A位），防止防止氨位），防止防止氨酰酰-tRNA-tRNA过过早地早地结结合到合到A A位位IF-2促促进进fMet-tRNAifMet-tRNAifMetfMet与核糖体与核糖体30S30S小小亚亚基基结结合合IF-3结结合合核糖体核糖体30S30S小小亚亚基，基，促促进进大、大、小小亚亚基分离，提高基分离，提高肽肽酰酰位位（P P位）位）对对fMet-tRNAifMet的敏感性的敏感性延延长长因子因子EF-Tu促促进进氨基氨基酰酰-tRNA-tRNA进进入入A A位，位，结结合并水解合并水解GTPGTPEF-Ts调节调节亚亚基基EF-G转转位位酶酶，使，使肽肽酰酰tRNA有有A位位转转至至P位，促位，促进进tRNA卸卸载载与与释释放放释释放因子放因子RF-1识别终识别终止密止密码码子子UAA和和UAG，诱导肽诱导肽酰酰转转移移酶酶转变为酯转变为酯酶酶RF-2识别终识别终止密止密码码子子UAA和和UGA，诱导肽诱导肽酰酰转转移移酶酶转变为酯转变为酯酶酶RF-3与核糖体与核糖体结结合，具有合，具有GTP酶酶活性，介活性，介导导RF-1及及RF-2与核糖体与核糖体的相互作用的相互作用26教学ppt一、原核生物的肽链合成过程原核生物翻译过程的各种蛋白质因子及（一）翻（一）翻译译的起始的起始阶阶段段在起始因子的作用下，在起始因子的作用下，fMet-fMet-tRNAitRNAifMetfMet、mRNAmRNA与核糖体与核糖体结结合，形成合，形成70S70S起始复合物的起始复合物的过过程。此程。此阶阶段需要段需要GTPGTP及及MgMg2+2+参参加加起始起始阶阶段包括四个小事件的段包括四个小事件的发发生生1.1.核蛋白体大小核蛋白体大小亚亚基分离基分离2.2.mRNAmRNA在小在小亚亚基上定位基上定位结结合合3.3.fMet-tRNAifMet-tRNAifMetfMet的的结结合合4.4.核蛋白体大核蛋白体大亚亚基的基的结结合合起始因子起始因子 功能功能IF-1占据氨基占据氨基酰酰位（位（A A位），位），防止防止tRNA过过早地早地结结合合到到A位位IF-2促促进进fMet-tRNAifMet结结合到合到30S小小亚亚基基IF-3 结结合合30S小小亚亚基，基，促促进进大、大、小小亚亚基分离，并基分离，并提高提高P位位对对fMet-tRNAifMet的敏感性的敏感性27教学ppt（一）翻译的起始阶段在起始因子的作用下，fMet-tRNAi1.核蛋白体大小核蛋白体大小亚亚基分离基分离50SIF-1IF-1促促进进大小大小亚亚基分离基分离防止氨防止氨酰酰tRNA过过早早进进位位IF-3IF-3可防止核糖体的可防止核糖体的亚亚基基过过早聚合早聚合50SE28教学ppt1.核蛋白体大小亚基分离50SIF-1IF-1促进大小亚基分2.mRNA2.mRNA在小在小亚亚基上定位基上定位结结合合mRNA定位基定位基础础是是S-D序列序列S-D序列（核糖体序列（核糖体结结合位点）是指合位点）是指位于位于mRNA起始密起始密码码（AUG）的）的上游上游约约813核苷酸部位存在有核苷酸部位存在有49个核苷酸个核苷酸组组成的一致序列，成的一致序列，如如AGGAGG。小小亚亚基上基上16S rRNA 的的3端存在有与端存在有与S-D序列互序列互补补的序列的序列UCCUCC29教学ppt2.mRNA在小亚基上定位结合mRNA定位基础是S-D序列2IF-1IF-33516S rRNAmRNAmRNA在小在小亚亚基上定位基上定位结结合合IF3IF-3促促进进mRNA在小在小亚亚基定位基定位结结合合AUG5330教学pptIF-1IF-33516S rRNAmRNA在小亚基上定IF-1IF-3AUG533.3.fMet-tRNAifMet结结合到小合到小亚亚基基-首先占据首先占据P P位位IF-2GTPIF-2促促进进fMet-tRNAifMet与小与小亚亚基基结结合合同同时时tRNAtRNA的反密的反密码码子与子与mRNAmRNA的密的密码码子子配配对结对结合合31教学pptIF-1IF-3AUG533.fMet-tRNAifM4.核蛋白体大核蛋白体大亚亚基的基的结结合合IF2自复合物解离的同自复合物解离的同时发时发生生GTP水解水解（消耗一个高能磷（消耗一个高能磷酸酸键键），），大大亚亚基随之与小基随之与小亚亚基基结结合，并合，并释释放各种起始因放各种起始因子，形成子，形成70S起始复合物，起始复合物，为为延伸作好了准延伸作好了准备备。IF-1IF-350SAUG53IF-2GTPGDP+PiGTP32教学ppt4.核蛋白体大亚基的结合IF2自复合物解离的同时发生GTP水（二）翻（二）翻译译的延的延长阶长阶段段肽链肽链的延的延长长是在核蛋白体上是在核蛋白体上连续连续性循性循环环式式进进行，行，每每循循环环一次，形成一个一次，形成一个肽键肽键，即增加一个氨基酸残，即增加一个氨基酸残基基，故又称故又称为为核蛋白体循核蛋白体循环环每次核蛋白体循每次核蛋白体循环环包括三个步包括三个步骤骤：进进位（位（entrance）（注册）（注册）成成肽肽(peptide bond formation)转转位位(translocation)33教学ppt（二）翻译的延长阶段肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式进行1.1.进进位：氨基位：氨基酰酰-tRNA-tRNA进进到核糖体的到核糖体的A A位位原核延原核延长长因子因子EF-T主要是促主要是促进进氨基氨基酰酰-tRNA进进到到A位位（消耗一个高能磷酸（消耗一个高能磷酸键键）。包括包括Tu（40kD）和）和Ts(28kD）两个）两个亚亚基。基。50SA A AA U G53aa2UUU34教学ppt进位：氨基酰-tRNA进到核糖体的A位原核延长因子EF-T主50SA A AA U G532.2.成成肽肽：肽酰转肽酰转移移酶酶催化催化肽键肽键的生成的生成原核生物的原核生物的肽酰转肽酰转移移酶酶为为核糖体大核糖体大亚亚基的基的23S rRNAaa2U U UfMetfMet35教学ppt50SA A AA U G53 成肽：肽酰转移酶催化肽键的每次移每次移动动一个一个遗传遗传密密码码的距离，的距离，转转位耗能位耗能（消耗（消耗GTP的一个高的一个高能磷酸能磷酸键键）。）。原核生物由原核生物由转转位位酶酶是是EF-G(80kD)，真核，真核为为延延长长因子因子23.3.转转位位-核糖体与核糖体与mRNAmRNA相相对对移移动动 同同时时有有肽酰肽酰-tRNA-tRNA由由A A位移向位移向P P位位50SEaa2U U UfMetA A AA U G5336教学ppt每次移动一个遗传密码的距离，转位耗能（消耗GTP的一个高能磷（三）翻（三）翻译译的的终终止止阶阶段段当当mRNAmRNA上上终终止密止密码码出出现现后，多后，多肽链肽链合成停止，合成停止，肽链肽链从从肽酰肽酰-tRNA-tRNA中中释释出，出，mRNAmRNA、核蛋白、核蛋白体等分离。体等分离。终终止止过过程程需要需要释释放因子参加放因子参加。终终止止过过程需消耗程需消耗GTPGTP。释释放因子放因子功能功能RF-1RF-1辨辨认认UAAUAA、UAGUAG激活激活转肽转肽酶酶的的酯酯酶酶活性而水解活性而水解酯键酯键RF-2RF-2辨辨认认UAAUAA、UGAUGA激活激活转肽转肽酶酶的的酯酯酶酶活性而水解活性而水解酯键酯键RF-3RF-3促促进进RF-1RF-1或或RF-2RF-2进进入入A A位，位，具具GTPGTP酶酶活性，帮助活性，帮助肽链肽链的的释释放放37教学ppt（三）翻译的终止阶段当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停50SEPAUGAAA53RF-1RF-1RF-1：辨：辨认认UAAUAA、UAGUAGRF-2RF-2：辨：辨认认UAAUAA、UGAUGA激活激活转肽转肽酶酶的的酯酯酶酶活性活性而水解而水解酯键酯键RF-3RF-3RF-3：促：促进进RF-1RF-1或或RF-2RF-2进进入入A A位，位，具具GTPGTP酶酶活性，帮助活性，帮助肽链肽链的的释释放放fMetaa2aa3aa4aa5aa aa aa aa aa aan aaaaaaaaaaaa aa aa aa aa aan 38教学ppt50SEPAUGAAA53RF-1RF-1：辨认UAA、（二）真核生物的（二）真核生物的肽链肽链合成合成过过程程39教学ppt（二）真核生物的肽链合成过程39教学ppt真核生物翻真核生物翻译过译过程的蛋白程的蛋白质质因子及其功能因子及其功能 起始因子起始因子功能功能eIF-1多功能因子，参与多个翻多功能因子，参与多个翻译译步步骤骤eIF-2促促进进起始起始Met-tRNAiMet与核糖体与核糖体40S小小亚亚基基结结合合eIF-2B与与40S小小亚亚基基结结合合,促促进进大、大、小小亚亚基分离基分离eIF-3与与40S小小亚亚基基结结合合,促促进进大、大、小小亚亚基分离基分离;介介导导eIF-4F复合物复合物-mRNA与与小小亚亚基基结结合合eIF-4A具有具有RNA解旋解旋酶酶的活性，能解除的活性，能解除mRNA 5端的端的发夹结发夹结构，使其与构，使其与40S小小亚亚基基结结合。合。是是eIF-4F复合物的复合物的组组成成分成成分。eIF-4B与与mRNA结结合，促合，促进进mRNA扫扫描并定位起始描并定位起始AUGeIF-4E结结合合mRNA的的5端帽端帽结结构，构，是是eIF-4F复合物的复合物的组组成成分成成分eIF-4G与与eIF-4E、eIF-3和和polyA结结合蛋白（合蛋白（PAB）结结合。合。是是eIF-4F复合物的复合物的组组成成分成成分eIF-5促促进进上述起始因子从上述起始因子从40S小小亚亚基脱落，以便基脱落，以便40S小小亚亚基与基与60S大大亚亚基基结结合形成合形成80S起始复合物起始复合物eIF-6促促进进无活性的无活性的80S核糖体解聚生成核糖体解聚生成40S小小亚亚基和基和60S大大亚亚基基40教学ppt真核生物翻译过程的蛋白质因子及其功能 起始因子功能eIF真核生物翻真核生物翻译过译过程的蛋白程的蛋白质质因子及其功能（因子及其功能（续续）延延长长因子因子功能功能eEF1促促进进氨基氨基酰酰-tRNA进进入入A位，位，结结合水解合水解GTP（相当于原核（相当于原核EF-Tu）eEF1调节亚调节亚基（相当于原核基（相当于原核EF-Ts）eEF-2有有转转位位酶酶活性（相当于原核活性（相当于原核EF-G）释释放因子放因子功能功能eRF识别识别所有所有终终止密止密码码子（具有原核各种子（具有原核各种RF的功能的功能41教学ppt真核生物翻译过程的蛋白质因子及其功能（续）延长因子功能(一一)真核生物翻真核生物翻译译的起始的起始阶阶段段在真核起始因子的作用下，在真核起始因子的作用下，Met-tRNAi Met-tRNAiMetMet 、mRNAmRNA与核糖体与核糖体结结合，形成合，形成80S80S起始复合物的起始复合物的过过程。程。起始起始阶阶段也包括四个小事件的段也包括四个小事件的发发生生核蛋白体大小核蛋白体大小亚亚基分离基分离Met-tRNAiMet-tRNAifMetfMet与核糖体小与核糖体小亚亚基基结结合合mRNAmRNA在小在小亚亚基上定位基上定位结结合合核蛋白体大核蛋白体大亚亚基的基的结结合合42教学ppt(一)真核生物翻译的起始阶段在真核起始因子的作用下，Met原核生物与真核生物翻原核生物与真核生物翻译译的起始步的起始步骤骤比比较较原核生物原核生物（70S起始复合物形成）起始复合物形成）真核生物真核生物（80S起始复合物）起始复合物）1.核蛋白体大小核蛋白体大小亚亚基分离基分离1.核蛋白体大小核蛋白体大小亚亚基分离基分离2.mRNA在小在小亚亚基上定位基上定位结结合合（借助于（借助于S-D序列）序列）2.起始蛋氨起始蛋氨酰酰tRNA与核糖体小与核糖体小亚亚基基结结合合（43S前起始复合物）前起始复合物）（肽链肽链的第一个氨基酸的第一个氨基酸为为蛋氨酸）蛋氨酸）3.起始甲起始甲酰酰蛋氨蛋氨酰酰tRNA的的结结合合（肽链肽链的第一个氨基酸的第一个氨基酸为为甲甲酰酰蛋氨酸）蛋氨酸）3.mRNA与与43S前起始复合物定位前起始复合物定位结结合合（48S复合物）复合物）（真核（真核mRNA不含不含S-D序列，但在序列，但在mRNA5端端有有Kozak共有序列共有序列CCPuCCAUGG借助于借助于5帽子帽子结结构和构和3polyA结结构构和帽子和帽子结结合合蛋白，即蛋白，即 eIF-4F（eIF-4E与与eIF-4G复合物）、复合物）、eIF-4A、eIF-4B 和和poly结结合蛋白完成）合蛋白完成）4.核蛋白体大核蛋白体大亚亚基的基的结结合合（70S起始复合物形成）起始复合物形成）4.大大亚亚基与基与48S复合物复合物结结合合（80S起始复合物）起始复合物）43教学ppt原核生物与真核生物翻译的起始步骤比较原核生物真核生物1.核蛋40S50S40S40S1.核蛋白体大小核蛋白体大小亚亚基分离基分离60SE eIF-3eIF-2B促促进进核糖体的大、小核糖体的大、小亚亚基分离基分离 eIF-644教学ppt40S50S40S1.核蛋白体大小亚基分离60SE eIF-40SeIF-3eIF-2B2.2.Met-tRNAiMet结结合到小合到小亚亚基基-首先占据首先占据P P位位eIF-2GTP45教学ppt40SeIF-3eIF-2B2.Met-tRNAiMet结3.mRNA3.mRNA在小在小亚亚基上定位基上定位结结合合eIF-3eIF-2BUACeIF-2GTPAAAAUG UAA46教学ppt3.mRNA在小亚基上定位结合eIF-3eIF-2BUAC4.核蛋白体大核蛋白体大亚亚基的基的结结合合AAAeIF-3eIF-2BAUG UAA60SE60sU A CeIF-2GTP47教学ppt4.核蛋白体大亚基的结合AAAeIF-3eIF-2BAUG（二）（二）真核生物翻真核生物翻译译的的延延长阶长阶段段肽链肽链的延的延长长是在核蛋白体上是在核蛋白体上连续连续性循性循环环式式进进行，行，每循每循环环一次，一次，形成一个形成一个肽键肽键，即增加一个氨基酸残基，故又称，即增加一个氨基酸残基，故又称为为核蛋核蛋白体循白体循环环每次核蛋白体循每次核蛋白体循环环包括三个步包括三个步骤骤：进进位（位（entrance）（注册）（注册）成成肽肽(peptide bond formation)转转位位(translocation)真核真核细细胞核糖体没有胞核糖体没有E位，位，转转位位时时卸卸载载的的tRNA直接从直接从P位脱落。位脱落。48教学ppt（二）真核生物翻译的延长阶段肽链的延长是在核蛋白体上连续性循60SU A AA U G5340S40SMet1.1.进进位：氨基位：氨基酰酰-tRNA-tRNA进进到核糖体的到核糖体的A A位位aa2AUU49教学ppt60SU A AA U G5340SMet 进位：氨基酰-50SU A AA U G53MetMet40S40S2.2.成成肽肽：肽酰转肽酰转移移酶酶催化催化肽键肽键的生成的生成真核生物的真核生物的肽酰转肽酰转移移酶酶为为核糖体大核糖体大亚亚基的基的为为28S rRNAaa2A U UMetMet50教学ppt50SU A AA U G53Met40S 成肽：肽酰转移50SE40S每次移每次移动动一个一个遗传遗传密密码码的距离，的距离，转转位耗能位耗能（消耗（消耗GTP的一个高的一个高能磷酸能磷酸键键）。）。原核生物由原核生物由转转位位酶酶是是EF-G(80kD)，真核，真核为为延延长长因子因子23.3.转转位位-核糖体与核糖体与mRNAmRNA相相对对移移动动 同同时时有有肽酰肽酰-tRNA-tRNA由由A A位移向位移向P P位位aa2A U UMetU A AA U G5351教学ppt50SE40S每次移动一个遗传密码的距离，转位耗能（消耗GT50SEP（三）（三）真核生物翻真核生物翻译译的的终终止止阶阶段段当当mRNAmRNA上上终终止密止密码码出出现现后，多后，多肽链肽链合成停止，合成停止，肽链肽链从从肽酰肽酰-tRNAtRNA中中释释出，出，mRNAmRNA、核蛋白体等分离。、核蛋白体等分离。终终止止过过程需要程需要eRFeRF参加参加。终终止止过过程需消耗程需消耗GTPGTP。AUGUAA53eRFfMetaa2aa3aa4aa5aa aa aa aa aa aan aaaaaaaaaaaa aa aa aa aa aan 52教学ppt50SEP（三）真核生物翻译的终止阶段当mRNA上终止密码出多核蛋白体循多核蛋白体循环环：指多：指多个核蛋白体（个核蛋白体（1010100100个）以相同的距个）以相同的距离、以相同的离、以相同的 速度、速度、沿着同一条沿着同一条mRNAmRNA翻翻译译出多条相同的出多条相同的肽链肽链。当第一个核蛋白体移当第一个核蛋白体移动动约约8080个核苷酸个核苷酸时时，第，第二个核蛋白体启二个核蛋白体启动动，以此以此类类推。推。53教学ppt多核蛋白体循环：指多个核蛋白体（10100个）以相同的距离54教学ppt54教学ppt蛋白蛋白质质生物合成生物合成总结总结成分成分作用作用细细胞内定位胞内定位细细胞胞浆浆合成的合成的场场所所核糖体核糖体mRNA的作用的作用合成的模板（密合成的模板（密码码子）子）原核有序列，真核没有原核有序列，真核没有tRNA的作用的作用搬运氨基酸（氨基酸臂），并与密搬运氨基酸（氨基酸臂），并与密码码子子结结合合rRNA的作用的作用与蛋白与蛋白质质构成核糖体构成核糖体核糖体上的功能位点核糖体上的功能位点 氨氨酰酰位（位（P位）：位）：结结合合肽酰肽酰tRNA肽酰肽酰位（位（A位）：位）：结结合氨合氨酰酰tRNA原核有位，真核没有原核有位，真核没有肽酰转肽酰转移移酶酶本本质为质为核核酶酶。原核。原核为为23SrRNA；真核；真核为为28SrRNA。催化。催化肽键肽键生成，兼有生成，兼有酯酯酶酶活性。活性。氨基氨基酰酰tRNA合成合成酶酶催化氨基催化氨基酰酰-tRNA生成，兼有生成，兼有酯酯酶酶活性活性55教学ppt蛋白质生物合成总结成分作用细胞内定位细胞浆合成的场所核糖体m蛋白蛋白质质生物合成生物合成总结总结成分成分作用作用转转位位酶酶催化核糖体沿催化核糖体沿mRNA 的的5向向3移移动动，每次移，每次移动动一个密一个密码码的距离。的距离。原核原核为为延延长长因子因子G，真核，真核为为延延长长因子因子2核糖体循核糖体循环环步步骤骤进进位：氨位：氨酰酰tRNA 进进到到A位位成成肽肽：肽酰转肽酰转移移酶酶催化催化肽键肽键生成生成移位：移位：转转位位酶酶催化核糖体移位催化核糖体移位能量消耗能量消耗每形成一个每形成一个肽键肽键至少消耗至少消耗45个高能磷酸个高能磷酸键键。肽链肽链第一个氨基酸第一个氨基酸 原核原核为为甲甲酰酰蛋氨酸蛋氨酸真核真核为为蛋氨酸蛋氨酸56教学ppt蛋白质生物合成总结成分作用转位酶催化核糖体沿mRNA 的5有一有一DNADNA单链单链：5 5AGCCCGAGTTATAGCCCGAGTTAT3 3。试试写出它的互写出它的互补链补链？若以？若以该该互互补链补链为转录为转录模板，写出它的模板，写出它的转录产转录产物？物？若以若以该转录产该转录产物物为为翻翻译译的模板，写的模板，写出它的出它的肽肽段氨基酸段氨基酸顺顺序？序？标标出每个出每个产产物的方向。物的方向。57教学ppt有一DNA单链：5AGCCCGAGTTAT3。试写出第三第三节节 肽链肽链合成的加工修合成的加工修饰饰 及蛋白及蛋白质质的靶向的靶向输输送送新生新生肽肽：从核糖体上：从核糖体上释释放出的多放出的多肽链肽链不一定就是具有生物学功不一定就是具有生物学功能的蛋白能的蛋白质质，这这种新合成的多种新合成的多肽链肽链称称为为新生新生肽肽（或初（或初级级翻翻译译产产物）物）加工修加工修饰饰：对对新生新生肽进肽进行水解、剪裁、添加糖行水解、剪裁、添加糖链链、羟羟化、二硫化、二硫键键形成、形成、亚亚基聚合等基聚合等过过程，并使其折叠成正确的三程，并使其折叠成正确的三维维构象才构象才能成能成为为具有生物学功能的蛋白具有生物学功能的蛋白质质分子的分子的过过程。程。靶向靶向输输送：指蛋白送：指蛋白质质合成后合成后经过经过复复杂杂机制、定向机制、定向转转运到最运到最终发终发挥挥功能功能场场所的所的过过程。程。58教学ppt第三节 肽链合成的加工修饰 及蛋白质的靶向输送新一、多一、多肽链肽链的折叠的折叠几种有促几种有促进进蛋白蛋白质质折叠功能的分子折叠功能的分子分子伴分子伴侣侣(molecular chaperon)蛋白蛋白质质二硫二硫键键异构异构酶酶(protein disulfide isomerase,PDI)肽肽-脯氨脯氨酰顺酰顺反异构反异构酶酶(peptide prolyl-cis-trans isomerase,PPI)59教学ppt一、多肽链的折叠几种有促进蛋白质折叠功能的分子59教学ppt（一）（一）分子伴分子伴侣侣1.分子伴分子伴侣侣(molecular chaperon)：分子伴：分子伴侣侣是指是指促促进进、帮助、帮助、监视监视和加速蛋白和加速蛋白质进质进行正确折叠行正确折叠的一的一类类蛋白蛋白质质分子。分子。2.分子伴分子伴侣侣主要有：主要有：热热休克蛋白休克蛋白(heat shock protein,HSP)家族家族（Hsp70、Hsp40、GrpE）伴伴侣侣蛋白（伴蛋白（伴侣侣素）素）(chaperonin)家族家族(E.coli：GroEL、GroES;真核：真核：Hsp60、Hsp10)。60教学ppt（一）分子伴侣分子伴侣(molecular chaperon3.3.分子伴分子伴侣侣的功能的功能封封闭闭待折叠蛋白待折叠蛋白质质的暴露的疏水区段的暴露的疏水区段创创建一个隔离的建一个隔离的环环境，可以使蛋白境，可以使蛋白质质的折叠的折叠互不干互不干扰扰促促进进蛋白蛋白质质折叠和去聚集折叠和去聚集遇到遇到应应激刺激，使已折叠的蛋白激刺激，使已折叠的蛋白质质去折叠去折叠61教学ppt3.分子伴侣的功能61教学ppt（E.coli）热热休克蛋白（休克蛋白（HSP）HSP70（Dna K）：由基因）：由基因dna K 编码编码。N端有端有结结合与水解合与水解ATP的的ATP酶酶结结构域，构域，C端有端有结结合合肽链肽链的的结结构域。构域。HSP70的作用需要的作用需要HSP40和和GrpE两个两个辅辅助因子的参与。助因子的参与。A.HSP40（Dna J）：由基因）：由基因dna J 编码编码。在。在ATP存在存在时时，HSP40与与HSP70的相互作用，激活的相互作用，激活HSP70的的ATP酶酶活性，活性，抑制蛋白抑制蛋白质质的聚集。的聚集。B.GrpE：核苷酸交：核苷酸交换换因子，促因子，促进进ATP交交换换ADP。通。通过过与与HSP40作用，改作用，改变变HSP70的构象而抑制其的构象而抑制其ATP酶酶活性。活性。62教学ppt（E.coli）热休克蛋白（HSP）HSP70（Dna K）热热休克蛋白（休克蛋白（HSP）作用机制）作用机制63教学ppt热休克蛋白（HSP）作用机制63教学ppt（E.coli）伴）伴侣侣蛋白作用机制蛋白作用机制64教学ppt（E.coli）伴侣蛋白作用机制64教学ppt（二）（二）蛋白蛋白质质二硫二硫键键异构异构酶酶蛋白蛋白质质二硫二硫键键异构异构酶酶：催化：催化错错配二硫配二硫键键的断裂并形成正确的的断裂并形成正确的二硫二硫键键65教学ppt（二）蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶：催化错配二硫键的（三）肽肽-脯氨脯氨酰顺酰顺反异构反异构酶酶肽肽-脯氨脯氨酰顺酰顺反异构反异构酶酶催化催化肽肽-脯氨脯氨酰顺酰顺反异构体反异构体间间的的转变转变66教学ppt（三）肽-脯氨酰顺反异构酶肽-脯氨酰顺反异构酶催化肽-脯氨酰二、一二、一级结级结构的修构的修饰饰（一）一一级结级结构的加工修构的加工修饰饰1.1.切除切除N-N-甲甲酰酰基或蛋氨酸或切除信号基或蛋氨酸或切除信号肽肽（1 1）脱甲）脱甲酰酰基基酶酶：去除甲：去除甲酰酰基基（2 2）氨基）氨基肽肽酶酶：去除蛋氨酸：去除蛋氨酸（3 3）信号）信号肽肽酶酶：去除信号：去除信号肽肽aa2aa3aa4aa5aa6aa7aa8aa9aa10aan67教学ppt二、一级结构的修饰（一）一级结构的加工修饰aa2aa3aa（二）（二）肽链肽链中个中个别别氨基酸残基的共价修氨基酸残基的共价修饰饰1.糖基化：糖蛋白分子中天冬糖基化：糖蛋白分子中天冬酰酰胺残基，胺残基，丝丝氨酸残基或氨酸残基或苏苏氨氨酸残基的糖基化。酸残基的糖基化。HMG CoA还还原原酶酶无糖无糖链时链时，活性下降，活性下降90%。2.羟羟基化：胶原蛋白分子中的基化：胶原蛋白分子中的羟赖羟赖氨酸残基和氨酸残基和羟羟脯氨酸残基脯氨酸残基是由于是由于赖赖氨酸残基和脯氨酸残基的氨酸残基和脯氨酸残基的羟羟基化。基化。3.甲基化：甲基化：组组蛋白分子中精氨酸糖基化的甲基化蛋白分子中精氨酸糖基化的甲基化4.磷酸化：蛋白磷酸化：蛋白质质分子中分子中丝丝氨酸残基、氨酸残基、苏苏氨酸残基或酪氨酸氨酸残基或酪氨酸残基的磷酸化残基的磷酸化68教学ppt（二）肽链中个别氨基酸残基的共价修饰1.糖基化：糖蛋白分子中5.5.亲亲脂性修脂性修饰饰69教学ppt5.亲脂性修饰69教学ppt（三）多（三）多肽链肽链的水解加工的水解加工胰胰岛岛素原的水解修素原的水解修饰饰70教学ppt（三）多肽链的水解加工胰岛素原的水解修饰70教学ppt阿黑皮阿黑皮质质素原（素原（POMCPOMC）水解剪裁）水解剪裁71教学ppt阿黑皮质素原（POMC）水解剪裁71教学ppt前清蛋白原的水解剪裁前清蛋白原的水解剪裁72教学ppt前清蛋白原的水解剪裁72教学ppt酶酶原的激活原的激活胰蛋白胰蛋白酶酶73教学ppt酶原的激活胰蛋白酶73教学ppt三、空间结构的修饰（一）（一）亚亚基的聚合基的聚合（二）（二）辅辅基的基的连连接接74教学ppt三、空间结构的修饰（一）亚基的聚合74教学ppt四、蛋白四、蛋白质质的靶向的靶向输输送送（一）靶向（一）靶向转转运的概念：指蛋白运的概念：指蛋白质质合成后合成后经过经过复复杂杂机制、定机制、定向向输输送到最送到最终发挥终发挥功能的功能的场场所的所的过过程。程。（二）蛋白（二）蛋白质质合成后的去向：合成后的去向：（1 1）留在胞液）留在胞液（2 2）进进入入细细胞器胞器（3 3）分泌到胞外）分泌到胞外75教学ppt四、蛋白质的靶向输送（一）靶向转运的概念：指蛋白质合成后经过（三）信号序列：靶向（三）信号序列：靶向转转运的蛋白运的蛋白质质在其一在其一级结级结构上存构上存在分在分选选信号（信号（主要是主要是N N末端的特异序列末端的特异序列），可引），可引导导蛋白蛋白质转质转运到靶部位，运到靶部位，这类这类分分选选信号序列称信号序列称为为信号序列。信号序列。细细胞液内的蛋白胞液内的蛋白质质通常缺乏特殊信号序列通常缺乏特殊信号序列。分泌性蛋白分泌性蛋白质质的特殊信号序列称的特殊信号序列称为为信号信号肽肽定位在定位在细细胞核内蛋白胞核内蛋白质质的特殊信号序列称的特殊信号序列称为为核定位序列核定位序列76教学ppt（三）信号序列：靶向转运的蛋白质在其一级结构上存在分选信号（靶向靶向输输送蛋白送蛋白质质的信号序列或成分的信号序列或成分靶向靶向输输送蛋白送蛋白信号序列或成分信号序列或成分分泌蛋白分泌蛋白N N端信号端信号肽肽内内质质网腔蛋白网腔蛋白N N端信号端信号肽肽。C C端端-Lys-Asp-Glu-Leu-Lys-Asp-Glu-Leu线线粒体蛋白粒体蛋白N N端信号序列（端信号序列（2035aa2035aa）核蛋白核蛋白核定位序列核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40SV40抗原）抗原）过过氧化物氧化物酶酶体体C C端端-Ser-Lys-Leu-Ser-Lys-Leu-溶溶酶酶体蛋白体蛋白Man-6-PMan-6-P77教学ppt靶向输送蛋白质的信号序列或成分靶向输送蛋白信号序列或成分分泌（四）分（四）分拣拣支路支路细细胞根据蛋白胞根据蛋白质质的特殊信号序列分的特殊信号序列分拣拣。1.1.胞胞质质分分拣拣支路：留在胞液、支路：留在胞液、进进入入细细胞器胞器保留在保留在细细胞胞质质内的蛋白内的蛋白质质缺乏特殊信号序列。缺乏特殊信号序列。进进入入细细胞器的蛋胞器的蛋白白质质存在特殊信号特征。存在特殊信号特征。2.2.粗面内粗面内质质网分网分拣拣支路支路多多肽链肽链借助于其借助于其信号信号肽肽的引的引导导、经过经过内内质质网膜，网膜，进进入内入内质质网后折叠，网后折叠，在高在高尔尔基复合体中被包装成分泌小泡，基复合体中被包装成分泌小泡，转转行至行至细细胞膜而分泌出胞膜而分泌出胞。胞。78教学ppt（四）分拣支路78教学ppt（五）分泌性蛋白（五）分泌性蛋白质质的靶向的靶向输输送送蛋白蛋白质质通通过过内内质质网膜需具网膜需具备备三个条件：三个条件：N N端的信号端的信号肽肽蛋白蛋白质质的自身的自身结结构特点构特点输输送机制送机制79教学ppt（五）分泌性蛋白质的靶向输送蛋白质通过内质网膜需具备三个条件（1 1）信号）信号肽肽信号信号肽肽概念概念：信号：信号肽肽(signal peptide)是指未成熟蛋白是指未成熟蛋白质质中有一段可被中有一段可被细细胞胞转转运系运系统识别统识别、并把后、并把后续肽链续肽链引向膜引向膜性性结结构的特征性的氨基酸序列。构的特征性的氨基酸序列。信号信号肽肽的序列特点：的序列特点：A.通常位于氨基端，一般由通常位于氨基端，一般由1336多个氨基酸残基多个氨基酸残基组组成。成。B.氨基端常氨基端常为为蛋氨酸，近氨基端含蛋氨酸，近氨基端含带带正正电电荷的氨基酸，中荷的氨基酸，中央段含有央段含有较较多的疏水性氨基酸。多的疏水性氨基酸。C.羧羧基端多基端多为为丙氨酸丙氨酸信号信号肽肽分区分区N N信号信号肽肽碱性氨基末端区疏水核心区信号肽酶作用区80教学ppt（1）信号肽信号肽概念：信号肽(signal peptid（2 2）分泌机制）分泌机制-信号信号肽肽学学说说81教学ppt（2）分泌机制-信号肽学说81教学ppt六、六、质质膜蛋白膜蛋白质质的靶向的靶向输输送送82教学ppt六、质膜蛋白质的靶向输送82教学ppt七、七、线线粒体蛋白粒体蛋白质质的靶向的靶向输输送送83教学ppt七、线粒体蛋白质的靶向输送83教学ppt八、八、细细胞核蛋白胞核蛋白质质的靶向的靶向输输送送84教学ppt八、细胞核蛋白质的靶向输送84教学ppt第四第四节节 蛋白蛋白质质生物合成与医学的关系生物合成与医学的关系一、病毒一、病毒竞竞争宿主蛋白争宿主蛋白质质合成机器合成病毒蛋白合成机器合成病毒蛋白1.病毒病毒mRNA与宿主与宿主细细胞胞mRNA竞竞争争结结合核糖体小合核糖体小亚亚基，基，抑制宿主抑制宿主细细胞蛋白胞蛋白质质合成（如呼吸道病毒、合成（如呼吸道病毒、肠肠道病毒、道病毒、疱疹口炎病毒）疱疹口炎病毒）2.病毒存在一种蛋白病毒存在一种蛋白酶酶，可水解，可水解eIF-4G氨基端的氨基端的结结合位点，合位点，一方面不影响病毒一方面不影响病毒mRNA与核糖体小与核糖体小亚亚基的基的结结合，但使合，但使eIF-4F复合物不能形成而干复合物不能形成而干扰扰宿主宿主细细胞蛋白胞蛋白质质合成（如合成（如脊髓灰脊髓灰质质炎病毒等）炎病毒等）85教学ppt第四节 蛋白质生物合成与医学的关系一、病毒竞争宿主蛋白质合APE二、抗生素二、抗生素对对蛋白蛋白质质生物合成的影响生物合成的影响链链霉素、卡那霉素与霉素、卡那霉素与核蛋白体核蛋白体结结合，引合，引起起读码错误读码错误四四环环素（广素（广谱谱）抑制）抑制氨基氨基酰酰tRNAtRNA进进位位氯氯霉素与核蛋白体大霉素与核蛋白体大亚亚基基结结合，抑制合，抑制转转肽肽酶酶活性，阻断翻活性，阻断翻译译延延长长嘌嘌呤霉素呤霉素嘌嘌呤霉素是呤霉素是酪氨酪氨酰酰-tRNA-tRNA类类似似物，可取代其物，可取代其进进位，使位，使肽链肽链提前提前释释放放86教学pptAPE二、抗生素对蛋白质生物合成的影响链霉素、卡那霉素与核蛋常用抗生素常用抗生素对对蛋白蛋白质质合成的抑制作用原理合成的抑制作用原理抗生素抗生素作用位点作用位点作用原理作用原理伊短菌素伊短菌素原核、真核核糖体小原核、真核核糖体小亚亚基基阻碍翻阻碍翻译译起始起始四四环环素、土霉素素、土霉素原核核糖体小原核核糖体小亚亚基基抑制氨基抑制氨基酰酰-tRNA进进位位链链霉素、新霉素、巴霉素、新霉素、巴龙龙霉素霉素原核核糖体小原核核糖体小亚亚基基抑制起始，引起抑制起始，引起读码错误读码错误氯氯霉素、林可霉素、霉素、林可霉素、红红霉素霉素原核核糖体大原核核糖体大亚亚基基抑制抑制肽酰转肽酰转移移酶酶，阻断，阻断肽链肽链延延长长嘌嘌呤霉素呤霉素原核、真核核糖体原核、真核核糖体使使肽链肽链提前提前释释放放放放线线菌菌酮酮真核核糖体大真核核糖体大亚亚基基抑制抑制肽酰转肽酰转移移酶酶，阻断，阻断肽链肽链延延长长夫西地酸、夫西地酸、细细球菌素球菌素 原核延原核延长长因子因子G（EF-G）阻止阻止转转位位壮壮观观霉素霉素原核核糖体小原核核糖体小亚亚基基阻止阻止转转位位87教学ppt常用抗生素对蛋白质合成的抑制作用原理抗生素作用位点作用原理伊三、毒素干三、毒素干扰扰蛋白蛋白质质合成合成88教学ppt三、毒素干扰蛋白质合成88教学ppt89教学ppt89教学ppt四、干四、干扰扰素素对对蛋白蛋白质质合成的干合成的干扰扰作用作用干干扰扰素（素（interferon，IFN)是真核是真核细细胞被病毒感染后分泌的胞被病毒感染后分泌的一种具有抗病毒作用的一种具有抗病毒作用的细细胞因子，包括胞因子，包括IFN-、IFN-和和IFN-，它，它们们分分别别由白由白细细胞、成胞、成纤维细纤维细胞和活化的胞和活化的T细细胞胞产产生生干干扰扰素干素干扰扰病毒蛋白病毒蛋白质质合成的机制合成的机制1.对对eIF-2的的灭灭活作用活作用2.降解病毒降解病毒mRNA90教学ppt四、干扰素对蛋白质合成的干扰作用干扰素（interferon91教学ppt91教学ppt92教学ppt92教学ppt93教学pptSee You Later93教学ppt