蛋白质合成及转运课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,蛋白质合成及转运,2024/12/3,1,蛋白质合成及转运2023/10/101,2024/12/3,2,2023/10/102,将,mRNA,中核苷酸顺序转变为蛋白质分子中氨基酸顺序的过程，即将,mRNA,中,4,种核苷酸的语言解读为蛋白质中,20,种氨基酸的语言,翻译,（,Translation,）,蛋白质的生物合成,：,以,mRNA,为模板合成蛋白质的过程,2024/12/3,3,将mRNA中核苷酸顺序转变为蛋白质分子中氨基酸顺序的过程，即,一、蛋白质合成的分子体系,(,一),mRNA,：,蛋白质合成的模板,辨认起始密码子,(AUG),：,翻译（蛋白质合成）起始的必须步骤,确定阅读框架,按照不重叠的三联体密码子,翻译,产生对应的,AA,并形成肽键,终止密码子，,合成结束，肽链释放,（终止密码连续出现,2,3,个）,5,3,AUG,UAA,、,UGA,、,UAG,编码区,3,端非编码区,5,端非编码区,2024/12/3,4,一、蛋白质合成的分子体系(一)mRNA：蛋白质合成的模板,mRNA,分子中每三个相邻碱基组成一个密码子,真核生物,mRNA,的成熟需要经过剪切修饰，只编码一条肽链，转录和翻译发生在不同的空间和时间,原核生物,mRNA,转录和翻译几乎同时进行，可以编码多条肽链,mRNA,：蛋白质合成的模板,2024/12/3,5,mRNA分子中每三个相邻碱基组成一个密码子mRNA：蛋白质,1,、引导氨基酸进入核糖体,2,、将,mRNA,的碱基序列翻译为氨基酸序列,3,、,tRNA,的反密码子与,mRNA,的密码子碱基互补,（二）,tRNA,：,转运活化的,AA,至,mRNA,模板,2024/12/3,6,1、引导氨基酸进入核糖体（二）tRNA：转运活化的AA至mR,70,90,个核苷酸，分子较小,三叶草形结构,1,）含稀有碱基,2,）反密码环有三个反密码子,3,）氨基酸臂有,CCA,结构,一种,tRNA,只与一种,AA,结合,一种,AA,可与几种,tRNA,结合,tRNA,约,50,余种,密码子第三位核苷酸摆动,配对,tRNA,的关键部位：,氨基酸臂：,AA,结合部位,反密码环：,mRNA,结合部位,2024/12/3,7,7090个核苷酸，分子较小1）含稀有碱基 一种tRNA只与,2024/12/3,8,2023/10/108,核糖体：,无界膜，颗粒状，,大、小亚基组成,亚基：,含不同的,Pr,、,rRNA,，,原核和真核生物不同,1.,核糖体的组成,(三)核糖体是蛋白质合成的工厂,2024/12/3,9,核糖体：无界膜，颗粒状，1.核糖体的组成(三)核糖体是蛋,多聚核糖体,（,polgsome,）,mRNA,和多个核蛋白体的聚合物，一般间隔,40,个核苷酸结合一个核糖体。,（一个,mRNA,分子同时有多个核蛋白体在进行蛋白质的合成）,2024/12/3,10,多聚核糖体（polgsome）mRNA和多个核蛋白体的聚合物,原核生物的转录翻译同步进行,多聚核糖体的电镜照片,2024/12/3,11,原核生物的转录翻译同步进行多聚核糖体的电镜照片2023/10,rRNA,与蛋白质构成核糖体,细菌核糖体：,3,种,rRNA,、,57,个,Pr,，,Mw 270,万,真核生物核糖体：,4,种,rRNA,、约,82,个,Pr,，,Mw 420,万,原核生物,真核生物,小亚基,rRNA,蛋白质,16S-rRNA,21,种,18S-rRNA,33,种,大亚基,rRNA,蛋白质,5S-rRNA,23S-rRNA,34,种,5S-rRNA,28S-rRNA,5.8S-rRNA,49,种,2024/12/3,12,rRNA与蛋白质构成核糖体 细菌核糖体：3种rRNA、57个,原核生物,5S rRNA,可与,tRNA,互补，与,23S rRNA,互补,16S rRNA,的,3,端,ACCUCCUUA,与,mRNA,的,SD,序列互补，翻译起始定位；与,23S rRNA,互补，大小亚基结合,23S rRNA,与起始,tRNA,互补,2024/12/3,13,原核生物5S rRNA可与tRNA互补，与23S rRNA互,2,、核糖体的结构与功能,1,、,P,位点（肽酰基位点）,结合肽基,-tRNA,的位点,2,、,A,位点（氨酰基位点）,结合氨基酰,-tRNA,的位点,3,、转肽酶活性,催化肽键的形成,4,、识别,mRNA,的位点,小亚基上，可容纳,2,个密码,2024/12/3,14,2、核糖体的结构与功能1、P位点（肽酰基位点）2023/10,3,、核糖体存在场所,粗面内质网（主要）,细胞质,线粒体、叶绿体,细菌细胞：约,20,，,000,个核糖体,真核细胞：,10,6,个,未成熟蟾蜍卵细胞：,10,12,个,2024/12/3,15,3、核糖体存在场所 粗面内质网（主要）细菌细胞：约20，,密码子的特点,连续性：两个密码之间没有任何碱基隔开。,简并性：,64,个密码子对应,20,个氨基酸，同一种氨基酸有两个或多个密码子的现象为密码子的简并性。,变偶性：专一性取决于头两个碱基，,tRNA,上的反密码子与,mRNA,密码子匹配时，第一二碱基严格配对，第三碱基可以变动。反密码子第一位可为,I,，可识别更多简并密码子。这样,32,种,tRNA,即可识别,61,个编码氨基酸的密码子。,通用性：共用一套遗传密码。线粒体编码方式有所不同。,4,种碱基，编码,20,个氨基酸,2024/12/3,16,密码子的特点连续性：两个密码之间没有任何碱基隔开。4种碱基，,5,个阶段,合成方向：,NC,端,翻译方向：,53,二、翻译的步骤,2024/12/3,17,5个阶段二、翻译的步骤2023/10/1017,在核糖体上进行，且是一个循环过程，因此也成为,核糖体循环,。,2024/12/3,18,在核糖体上进行，且是一个循环过程，因此也成为核糖体循环。20,（一）氨基酸的活化,1,、氨基酰-,tRNA,合成酶：,使,AA,结合到特定的,tRNA,上,AA,活化（能量）,tRNA,携带,AA,到,mRNA,指定部位（专一性）,2024/12/3,19,（一）氨基酸的活化1、氨基酰-tRNA合成酶：使AA结合到特,2,、每个氨酰-,tRNA,合成酶可识别一个特定的,AA,和与此,AA,对应的多个,tRNA,的特定部位,氨酰,-tRNA,合成酶具有校对功能，如果产物不对应，则启动校对活性，水解非正确组合的氨基酸和,tRNA,之间形成的共价联系。,2024/12/3,20,2、每个氨酰-tRNA合成酶可识别一个特定的AA和与此AA对,原核生物能将,tRNA,i,Met,的氨基酸甲酰化,（二）起始阶段,1,、所有蛋白质翻译起始为甲硫氨酸,一个特殊的,tRNA,启动了蛋白质的合成,2024/12/3,21,原核生物能将tRNAiMet的氨基酸甲酰化（二）起始阶段1、,1,）转运,Met,的,tRNA,：,2,种,（,1,）,tRNA,i,Met,（原核：,tRNA,i,fMet,）：,被起始因子识别，与起始密码,AUG,配对，在肽链,N,端掺入,Met,，,启动蛋白质合成,（,2,）,tRNA,Met,：,被延伸因子识别，与,mRNA,之间,AUG,配对，掺入,Met,（延伸）,2,）,Met,的活化产物,（,1,）起始位置：,Met-tRNA,i,Met,原核：,fMet-tRNA,Met,（,2,）中间位置：,Met-tRNA,Met,2024/12/3,22,1）转运Met的tRNA：2种（1）tRNAiMet（原核：,2,、翻译开始于,mRNA,与核糖体的结合,原核生物的,mRNA,存在富含嘌呤碱基的,SD,序列,核糖体小亚基上的,16S rRNA3,端的富含嘧啶序列可与,SD,序列,配对结合,2024/12/3,23,2、翻译开始于mRNA与核糖体的结合 原核生物的mRNA存,形成起始复合体,原核生物,起始因子,IF-3,、,IF-1,结合于小亚基,（,IF-3,：促进上一轮蛋白质合成的核糖,体大小亚基解聚）,小亚基,16S rRNA,序列与,mRNA,的,SD,序列互补配对使,小亚基结合于,SD,序列（真核生物无,SD,序列）,fMet-tRNA,fMet,与起始密码,AUG,配对结合，与,GTP,结合,的起始因子,IF-2,同时结合,形成五元起始复合物,GTP,水解释放能量，促使大亚基结合成完,整的核糖体,IF-1,、,IF-2,、,IF-3,脱离复合体,mRNA,、,fMet-tRNA,fMet,和核糖体构成三元起始复合物,2024/12/3,24,形成起始复合体原核生物 起始因子IF-3、IF-1结合于小亚,真核生物起始阶段与原核生物的不同点,无,SD,序列，但有,5,帽子、,3polyA,尾巴,帽子结合蛋白,促使小亚基与,mRNA,结合,起始因子,eIF,，有,10,种以上,小亚基先与,Met-tRNA,Met,结合，再与,mRNA,的,AUG,结合,（与原核相反）,注意：,启动过程消耗,GTP,复合体含,3,种,RNA,、蛋白质和,Met,，,无,DNA,2024/12/3,25,真核生物起始阶段与原核生物的不同点 无SD序列，但有5帽子,（三）在肽链延长过程中有,3,个重复的延伸反应,注册,成肽,转位,2024/12/3,26,（三）在肽链延长过程中有3个重复的延伸反应 注册成肽转位20,核糖体的四个活性部位,转肽酶中心,-E,位,2024/12/3,27,核糖体的四个活性部位转肽酶中心-E位2023/10/1027,核糖核蛋白体循环,注册,2024/12/3,28,核糖核蛋白体循环注册2023/10/1028,核糖核蛋白体循环,成肽,2024/12/3,29,核糖核蛋白体循环成肽2023/10/1029,核糖核蛋白体循环,转位,2024/12/3,30,核糖核蛋白体循环转位2023/10/1030,（四,),翻译的终止需要释放因子和终止密码子的参加,释放因子包括：,RF,1,识别,UAA,和,UAG,，,RF,2,识别,UAA,和,UGA,，,RF,3,刺激二者活性。,肽链通过,注册、成肽、转位,3,个步骤的循环延长肽链,当遇到终止密码时，肽链延长结束,肽链释放，大小亚基自,mRNA,脱落,2024/12/3,31,（四)翻译的终止需要释放因子和终止密码子的参加 释放因子包,RRF,2024/12/3,32,RRF2023/10/1032,（一）肽链的翻译后的加工修饰：,一级结构的修饰、多肽链的折叠、三维结构的修饰等,1.,肽链的,N,端切割：,去除,N,端,fMet,残基,四、肽链翻译后的加工修饰与转运,2024/12/3,33,（一）肽链的翻译后的加工修饰：一级结构的修饰、多肽链的折叠、,信号肽及部分肽段的切除,蛋白质完成跨膜运输，信号肽酶,切除信号肽,往往还含有一段与活性无关的,其他肽段,，,切除,后才能形,成有活性的蛋白质,2024/12/3,34,信号肽及部分肽段的切除 蛋白质完成跨膜运输，信号肽酶切除信号,2.,个别氨基酸的共价修饰,二硫键的形成：,2,个,Cys-SH,间脱氢氧化,辅助因子的连接：,与糖、脂类、血红素等结合形成结合蛋白质,亚基聚合：,Hb,的,4,个亚基聚合成四级结构,个别氨基酸的化学修饰,编码氨基酸：,20,种；蛋白质,AA,：,100,种,编码,AA,化学修饰,2024/12/3,35,2.个别氨基酸的共价修饰 二硫键的形成：2个Cys-SH间脱,磷酸化,：,Ser,、,Thr,、,Tyr,羟基化,：,Pro,、,Lys,酰基化,：,His,甲基化,：,Trp,核糖基化,：,Arg,2024/12/3,36,磷酸化：Ser、Thr、Tyr2023/10/1036,蛋白质的生物活性：,氨基酸顺序，空间结构,新生肽链：,必须经过严格而复杂的折叠，才能形成正确空间结,构、活性,蛋白质,多肽链的氨基酸顺序如何决定蛋