15蛋白质的生物合成—翻译ppt课件

1、第15章 蛋白质的生物合成 翻译Protein BiosynthesisTranslation本章主要内容： 翻译系统蛋白质生物合成的过程多肽链翻译后的修饰自学）蛋白质的到位 （自学）原料氨基酸，20种mRNA是合成蛋白质的“蓝图或模板）”tRNA是原料氨基酸的“搬运工”rRNA与多种蛋白质结合成核糖体作为合成多肽链的装配机操作台）1.1.蛋白质的翻译系统蛋白质的翻译系统蛋白质翻译系统示意图mRNA是遗传信息的载体载有遗传密码），是合成蛋白质的蓝图模板），它以一系列三联体密码子codon的形式从DNA转录了遗传信息。每个密码子代表一个氨基酸。mRNA占细胞总RNA的5-10%，不稳定，寿命短。

2、原核的mRNA 是多顺反子。真核的mRNA 是单顺反子。mRNA，信使RNA遗传密码概念：是指DNA或由其转录的mRNA 中的核苷酸碱基顺序与其编码的蛋白质多肽链中氨基酸顺序之间的对应关系。起始密码子：AUG终止密码子：UAA、UAG、UGA遗传密码表mRNA分子中含有密码子信息的区域称为开放阅读框架open reading frame，ORF）。它的5-端为起始密码子， 3-端为终止密码子。为终止密码子。AUGUAA53ORF遗传密码的特点：连续性commaless）mRNA分子的ORF中，组成遗传密码的三联体没有间断，须3个一组连续读下去，直至出现终止密码子为止。mRNA链上碱基的插入或缺

3、失，就会改变密码阅读的顺序，造成框移，使下游翻译出的氨基酸完全改变，即移码突变。 简并性degeneracy）一种氨基酸可有几个意义相同的密码子，即同义密码子。除Trp、Met外，其余氨基酸均有24个最多达6个密码子。同义密码子之间，前两个碱基均相同，只是第三个碱基不同。若头两个碱基发生点突变，可译出不同氨基酸，而第三个碱基的突变，不会 影响氨基酸的翻译。 摆动性wobble）反密码子和密码子配对时，有时会出现不严格遵守碱基配对规律的情况，称为遗传密码的摆动现象。这一现象常见于反密码子 的第一位碱基与密码子的第三位碱基之间。A U C密码子、反密码子配对的摆动现象反密码子第一位碱基密码子第三位

4、碱基IA , C , UUA , GGC, U变偶性反密码子5端的碱基与密码子的第三位配对不严格通用性Universal）从病毒直到人类，细胞核 DNA指导的蛋白质合成都使用同一套遗传密码。原核tRNA有30-40种，真核有50-60种，含70-90个核苷酸， 并有多种稀有碱基。tRNA是最小的RNA， 占细胞总RNA 的15%左右，其功能是搬运氨基酸和解读密码子。tRNA 具有“四环一臂和“三叶草” 形的典型结构。tRNA，转运RNAtRNA的结构“四环一臂”倒L形的三级结构tRNA的功能是解读mRNA上的密码子和搬运氨基酸 tRNA上至少有4 个位点与多肽链合成有关：即3CCA氨基酸接受位

5、点、氨基酰-tRNA合成酶识别位点、核糖体识别位点和反密码子位点。每一个氨基酸有其自身的tRNA。氨基酸的羧基与tRNA的 3CCA-OH以酯键结合。氨基酸与mRNA相应的密码子正确“对号须依赖于tRNA的反密码子。核糖体是rRNA 与几十种蛋白质的复合体，有大、小两个亚基构成。含有合成蛋白质多肽链所必需的酶、起始因子（ IF）、延伸因子（ EF）、释放因子RF等。原核的核糖体70S）= 30S小亚基 + 50S大亚基其中 30S小亚基含16S rRNA 和21种蛋白质50S大亚基含23S，5SrRNA和34种蛋白质真核的核糖体80S）= 40S小亚基 + 60S大亚基其中 40S 小亚基含1

6、8S rRNA 和33种蛋白质60S 大亚基含28S，5.8S，5SrRNA和45种蛋白质rRNA与核糖体ribosome）rRNA 只有4-5种，占细胞RNA 的大部分 。图为两种rRNA的结构核糖体核糖体核糖体的结构小亚基大亚基tRNA原核70S核糖体和真核 80S核糖体的结构和组成核糖体有4个基本功能1. 容纳mRNA，并能沿着mRNA由5-3挪动，由tRNA解读其密码；2. 氨基酰位点（ A位点），可结合氨基酰-tRNAAA-tRNA）；3. 肽酰基位点（ P位点），可结合肽酰基-tRNA肽-tRNA）；4. 脱氨酰基 tRNA 释放的部位（ E位点）核糖体核糖体-mRNA-tRNA复

7、合体复合体AAtRNAATPAAtRNAAMPPPi -所有参与合成多肽链的氨基酸都要激活，并由数十种高度专一的 氨基酰-tRNA合成酶催化。该酶由两个识别位点，它们能 识别特定的氨基酸和选择其所对应的 tRNA，使两者连接起来利用 ATP）。反应如下：氨基酸的羧基与 tRNA 的3端CCA-OH 以酯键相连，因此其氨基是自由的。2.2.蛋白质的生物合成过程蛋白质的生物合成过程2.1 氨基酸的活化氨酰基-tRNA合成酶氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶催化氨基酸的活化催化氨基酸的活化氨基酸与tRNA的连接方式酯键氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶使原料氨基酸活化和由由使原料氨基酸活化和由由tRN

8、AtRNA携带氨基酸携带氨基酸“对号入座对号入座”。每一个酶可识别一个特定的氨基酸和与此对应的一个或多个个tRNA的特定部位。有水解不适当结合的氨基酸，纠正酰基化错误的作用。化错误的作用。特殊的氨基酸特殊的氨基酸Met及其及其tRNA启动了蛋白质的翻译启动了蛋白质的翻译首先IF1 、 IF3帮助30S小亚基与mRNA结合， IF2和GTP 协助甲酰甲硫氨酸 -tRNA与AUG配对，接着IF3脱离，形成30S起始复合物。50S大亚基进入，IF1和IF2脱离，形成50S 起始复合物，需要GTP。甲酰甲硫氨酸-tRNA处于P位。2.2 起始复合物的形成起始密码AUG上游的S.D序列与16S rRNA

9、3端互补结合有利于 30S起始复合物的形成一个嘌呤丰富区起始密码2.3 肽键的形成和延伸（注意新的AA-tRNA如何定位，第一个肽键如何形成，核糖体如何移动）氨酰基tRNA进入A位肽键的形成移位氨基酸进位，肽链形成和延伸，核糖体沿着mRNA的5 3 方向移位，循环往复，新合成的肽链由氨基端向着羧基端不断延长，直至mRNA上出现终止密码，相应的肽链释放因子RF1对应UAA、UAG），RF2对应UAA、UGA占据A位。肽链的合成终止，并从核糖体上释放。核糖体大、小亚基解聚，并进入下一轮合成。2.4 肽链的终止蛋白质合成的终止多核糖体：多个核糖体同时结合在同一条mRNA上由5 3进行翻译，形成多核糖

10、体（polyribosome）。3.3.多肽链的修饰和加工多肽链的修饰和加工概念： 从核糖体释放的多肽链，不一定具备生物活性。肽连从核糖体释放后，经过细胞内各种修饰处理过程，成为有活性的成熟蛋白质，称为翻译后加工。加工包括：修饰和折叠蛋白质的修饰(1)N端修饰 原核生物修饰时是由肽甲酰基酶除去甲酰基，多数情况甲 硫氨酸也被氨肽酶除去，真核生物中甲硫氨酸则全部被切除。(2)多肽链的水解切除 水解切除其中多余的肽段，使之折叠成为有活性的酶或蛋白质。如酶原激活。(3)氨基酸侧链的修饰氨基酸侧链的修饰包括羟化、羧化、甲基化及二硫链的形成等。(4)糖基化修饰糖蛋白是细胞蛋白质组成的重要成分。它是在翻译后

11、的肽链上以共价键与单糖或寡聚糖连接而成。糖基化是在酶催化下进行的。蛋白质的折叠至少有两类蛋白质参与多肽链在体内的折叠过程，可称之为助折叠蛋白。第一类是酶：蛋白质二硫键异构酶PDI）肽酰脯氨酰顺反异构酶PPI）第二类是分子伴侣4. 蛋白质的转位蛋白质的转位由核糖体合成的许多蛋白质要从它们合成的地方转运至细胞的其他部位或分泌到细胞外发挥生物学作用，称为 蛋白质的转位。有两个主要途径：共翻译转位和翻译后转位蛋白质合成的部位在核蛋白体，合成后的去向是下列三者之一： 保留在胞浆； 进入细胞核、线粒体或其他细胞器； 分泌至体液，然后输送至该蛋白质应起作用的靶器官和靶细胞。蛋白质信号肽转运学说信号肽signal peptide）：未成熟蛋白中，可被细胞识别系统识别的特征性氨基酸序列。共同特点：10-40个氨基酸残基组成三个区段：N端，碱性氨基末端碱性氨基酸）中间区，疏水活性区中性氨基酸）C端，加工区含小分子氨基酸）共翻译转位分泌蛋白信号肽序列