生物化学第十三章蛋白质ppt课件

1、是生物功能的载体是生物功能的载体 是生物功能的执行者是生物功能的执行者protein第十三章：蛋白质的生物合成第十三章：蛋白质的生物合成 1 遗传密码 2 核糖体 3 转移RNA的功能 4 蛋白质生物合成的分子机制 5 真核生物与原核生物 蛋白质合成的差别 概述概述第十三章：蛋白质的生物合成第十三章：蛋白质的生物合成 mRNAPr就好象以一种言语翻译成另一种言语时的情形类似，所以称以mRNA为模板的蛋白质合成过程为翻译(translation)。 一、遗传信息的传送二、遗传密码三、遗传密码的特点DNAmRNA数据记录数据记录图纸图纸楼房楼房 mRNA中的相邻的三个核苷酸组成的三联体中的相邻的三

2、个核苷酸组成的三联体代代 氨基酸就像电报中的阿拉伯字母代表文字一样，氨基酸就像电报中的阿拉伯字母代表文字一样， 所以称三联体为遗传密码。所以称三联体为遗传密码。 三联体密码子是三联体密码子是mRNA上三个延续的核苷酸上三个延续的核苷酸 遗传密码的破译：前后差不多阅历了近遗传密码的破译：前后差不多阅历了近7 7年年的时间的时间19611961年年-1966-1966年，年，OchoaOchoa、Khorana Khorana 和和NirenbergNirenberg是最主要的功臣。是最主要的功臣。 遗传密码字典遗传密码字典起始、终止？起始、终止？ 1.无标点符号，且相邻密码子互不重叠。无标点符号

3、，且相邻密码子互不重叠。2.简并性：指一种氨基酸对应着两个或更多简并性：指一种氨基酸对应着两个或更多个密码子。有个密码子。有61个为个为20种规范氨基酸编种规范氨基酸编码。码。在在64组密码子中，有组密码子中，有61个为氨基酸密码子。个为氨基酸密码子。但是规范氨基酸有但是规范氨基酸有20种。种。 AUG是起始密是起始密码；码；UAG、UAA、UGA是终止密码子，它是终止密码子，它们不代表任何氨基酸。们不代表任何氨基酸。氨基酸密码子的兼并性氨基酸密码子的兼并性氨基酸氨基酸密码子数密码子数AlaArgAsnAspCysGlnGluGlyHisIle4622222423氨基酸氨基酸密码子数密码子数L

4、euLysMetPheProSerThrTrpTyrVal6212464124降低突变率降低突变率个核苷酸的专注性较差。个核苷酸的专注性较差。反义密码子与密码子之间的碱基配对反义密码子与密码子之间的碱基配对 反义密码子第一位碱基 密码子第三位碱基 A U C G G U或或C U A或或G I U、C或或A 人、牛和酵母线粒体内: UGA由终止密码色氨酸 AUA由异亮氨酸甲硫氨酸 CUA由亮苏氨酸 密码的防错系统 密码表是一个缺点密码表是一个缺点-平安系统：平安系统： 密码的编排具有防错功能，密码子中碱基顺序与其相密码的编排具有防错功能，密码子中碱基顺序与其相应的氨基酸物理化学性质有着巧妙关系

5、。密码子中第应的氨基酸物理化学性质有着巧妙关系。密码子中第二位碱基决议其氨基酸极性。二位碱基决议其氨基酸极性。 中间碱基是中间碱基是U,编码的氨基酸是非极性、疏水的和支编码的氨基酸是非极性、疏水的和支链的，常在球蛋白的内部。链的，常在球蛋白的内部。 中间碱基是中间碱基是C,编码的氨基酸是非极性或不带电荷的编码的氨基酸是非极性或不带电荷的极性侧链。极性侧链。 中间碱基是中间碱基是A或或G，相应氨基酸具有亲水性，在球蛋，相应氨基酸具有亲水性，在球蛋白的外周。白的外周。 第一位碱基是第一位碱基是A或或C,第二位碱基是第二位碱基是A或或G,第三位碱基第三位碱基可以是恣意的，相应氨基酸具有亲水侧链并有碱

6、性。可以是恣意的，相应氨基酸具有亲水侧链并有碱性。 前两位是前两位是AG,第三位碱基是恣意的，相应氨基酸为酸第三位碱基是恣意的，相应氨基酸为酸性氨基酸。性氨基酸。 2 核糖体核糖体(ribosome)一核糖体是蛋白质合成的部位一核糖体是蛋白质合成的部位二核糖体的组成和构造二核糖体的组成和构造三核糖体的功能三核糖体的功能 早在早在1950年放射性同位素标志的氨基酸注射到大白鼠体内等一系列实验结果年放射性同位素标志的氨基酸注射到大白鼠体内等一系列实验结果清楚地指出清楚地指出 核糖体是细胞内蛋白质合成的部位核糖体是细胞内蛋白质合成的部位核糖体的功能核糖体的功能蛋白质合成的工厂蛋白质合成的工厂催化蛋白

7、质合成催化蛋白质合成 Paul Zamecnik 核糖体是蛋白质生物合成的场所核糖体是蛋白质生物合成的场所核糖核蛋白体核糖核蛋白体概述 2. tRNA是遗传信息的转换是遗传信息的转换器器 3. tRNA靠两个活性部位实现翻靠两个活性部位实现翻译译 1. tRNA是氨基酸的运载工是氨基酸的运载工具具tRNA是真正的翻译者是真正的翻译者Mahlon Hoagland发现了发现了tRNAtRNA转运活化的氨基酸至转运活化的氨基酸至mRNA模板上模板上mRNA和tRNA结合方式图一氨基酸的激活一氨基酸的激活二在核糖体上合成多肽二在核糖体上合成多肽三肽链合成后的三肽链合成后的“加工处置加工处置四蛋白质合

8、成所需的能量四蛋白质合成所需的能量五活性肽合成的特征五活性肽合成的特征4 蛋白质生物合成的分子机制蛋白质生物合成的分子机制 一氨基酸的激活一氨基酸的激活 包括：肽链合成的起始、延伸、终止和包括：肽链合成的起始、延伸、终止和释放等释放等(大肠杆菌大肠杆菌)。1.肽链合成的起始肽链合成的起始起始复合体的构起始复合体的构成成 需求需求30S核糖体亚基、核糖体亚基、 50S亚基、亚基、 mRNA、 甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA、起始因子、起始因子IF1 IF2 IF3、 GTP 的参与。的参与。 起始复合体的构成起始复合体的构成 1.肽链合成的起始肽链合成的起始30S亚基亚基 mRNA IF3- IF1

9、复合物复合物30S mRNA GTP- fMet tRNA- IF2- IF1复合物复合物70S起始复合物起始复合物 mRNA +30S亚基亚基-IF3IF-3IF2GTPIF3 IF2 IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S50S亚基亚基IF2+ IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始起始复合物复合物万事俱备万事俱备只待延伸！只待延伸！ 在延伸因子在延伸因子EFTu和和EFTs和和GTP的作用下：的作用下： 1进位进位Entry 2转肽转肽(transpeptidation) 零落零落 3移位移位translocation 循环一次，延伸一个氨基酸。循环一次，延伸一个氨基

10、酸。*2.肽链的延伸肽链的延伸进位进位怎样成键？怎样成键？转肽移位肽链的延伸肽链的延伸 当当A位进入终止密码位进入终止密码UAA,UGA,UAG时，即宣告翻译终止。时，即宣告翻译终止。原核生物中有三种释放因子原核生物中有三种释放因子(release factors RF); 在在RF-3的辅助下，释放因子的辅助下，释放因子RF-1识别识别UAA或或UAG密码子密码子或或RF-2识别识别UGA密码子与核糖体结合，密码子与核糖体结合， 这种识别过程需求这种识别过程需求GTP并改动了核糖体的构象，肽酰转移酶并改动了核糖体的构象，肽酰转移酶的功能发生瞬时变化，转变成酯酶功能，将衔接肽链与的功能发生瞬时

11、变化，转变成酯酶功能，将衔接肽链与P位点位点tRNA的肽酰酯键水解开，肽链从核糖体上释放，的肽酰酯键水解开，肽链从核糖体上释放，mRNA与与tRNA解离，核糖体大小亚基解体。分开了解离，核糖体大小亚基解体。分开了mRNA的核糖体又的核糖体又可重新参与参与新的翻译。可重新参与参与新的翻译。3.终止与释放终止与释放 3.终止与释放终止与释放 3、肽链合成的终止和释放、肽链合成的终止和释放多聚核糖体：多聚核糖体：3.中的羟基可经过酶促磷酸化酶被活化等。中的羟基可经过酶促磷酸化酶被活化等。 (三三)肽链合成后的肽链合成后的“加工处置加工处置 指与新生多肽链或部分折叠的蛋白质结合，参与其指与新生多肽链或

12、部分折叠的蛋白质结合，参与其 准确折叠和组装的辅助蛋白质，也称监护蛋白。准确折叠和组装的辅助蛋白质，也称监护蛋白。功能：功能：1诱发多肽链折叠成正确构象，诱发多肽链折叠成正确构象，2加速折叠或组装成天然构象的进程。加速折叠或组装成天然构象的进程。3无序列偏爱性。无序列偏爱性。ATP供能，供能，分子伴侣一旦与新生多肽结合，就可以经过设置的障分子伴侣一旦与新生多肽结合，就可以经过设置的障碍来阻止错误的装配或经过降低正确装配所需的活化能，碍来阻止错误的装配或经过降低正确装配所需的活化能，以促进多肽链的折叠。以促进多肽链的折叠。 分子伴侣分子伴侣量消用于保证量消用于保证mRNA的遗传信息翻译成蛋白质的

13、遗传信息翻译成蛋白质的氨酸序列的准确性。的氨酸序列的准确性。四四 蛋白质合成所需的能量蛋白质合成所需的能量人体大多活性肽由非活性前体经加工而来。人体大多活性肽由非活性前体经加工而来。加工内容：链的裂解、酰化、乙酰化、糖基化和硫酯加工内容：链的裂解、酰化、乙酰化、糖基化和硫酯化等。化等。活性肽生物合成途径的两个特征：活性肽生物合成途径的两个特征： (1)(1)由起始位的甲硫氨酸残基领先合成至由起始位的甲硫氨酸残基领先合成至2020肽左右肽左右的信号肽片段。信号肽最后被内质网腔膜上的信号肽酶的信号肽片段。信号肽最后被内质网腔膜上的信号肽酶除去。信号肽酶裂解位点往往是信号肽的羧基端残基与除去。信号肽

14、酶裂解位点往往是信号肽的羧基端残基与丙氨酸或甘氨酸或丝氨酸构成的肽键；丙氨酸或甘氨酸或丝氨酸构成的肽键； 五活性肽合成的特征五活性肽合成的特征 (2)构成的激素原前体转移到高尔基体复合体区域构成的激素原前体转移到高尔基体复合体区域进展选择性酶促加工。酶切位点往往为配对的碱进展选择性酶促加工。酶切位点往往为配对的碱性氨基酸残基的序列，尤其以性氨基酸残基的序列，尤其以Lys-Arg为主，为主，尚有尚有ArgLys，LysLys，Arg-Arg。 五活性肽合成的特征五活性肽合成的特征 5 真核生物与原核生物蛋白质真核生物与原核生物蛋白质 合成的差别合成的差别 机制根本类似，参与的因子更多，更机制根本类似，参与的因子更多，更复杂。复杂。 1.真核起始：真核起始： 甲硫氨酰甲硫氨酰tRNA，eIF-2和和GTP先先构成起始构成起始 复合物。复合物。因子因子真核生物真核生物原核生物原核