蛋白质生物合成simple

关于蛋白质生物合成simple第一页，共六十三页，编辑于2023年，星期三遗传信息流动示意图核糖体DNAmRNAtRNA第二页，共六十三页，编辑于2023年，星期三第一节蛋白质合成体系第二节蛋白质合成的机理第三节肽链合成后的折叠与加工第四节蛋白质定位第三页，共六十三页，编辑于2023年，星期三二、tRNA蛋白质合成体系的组分三、核糖体第一节蛋白质合成体系

一、mRNA和遗传密码四、辅助因子第四页，共六十三页，编辑于2023年，星期三mRNA

(messengerRNA)是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体。mRNA原核生物和真核生物mRNA的比较第五页，共六十三页，编辑于2023年，星期三遗传密码

遗传密码:DNA（或mRNA）中的核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系称为遗传密码。

密码子(codon)：mRNA上每3个相邻的核苷酸编码蛋白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码。三联体密码的破译遗传密码字典遗传密码的性质第六页，共六十三页，编辑于2023年，星期三三联体密码的破译1954年Gamov确认核酸分子中三个碱基决定一个氨基酸

1961年Crick等用遗传学方法也证实三联体密码子学说是正确的Nirenberg以均聚物共聚物为模板指导多肽的合成,寻找到了破译遗传密码的途径

Khorana以共聚物指导多肽的合成，加快了破译遗传密码的步伐第七页，共六十三页，编辑于2023年，星期三缺失或插入核苷酸引起三联体密码的改变CATCATCATCATCATCATCATCACATCATCATCATCCATCACAXTCATCATCATCAXTXCATXCATCATCAT-1-1,+1+3第八页，共六十三页，编辑于2023年，星期三以均聚物为模板指导多肽的合成PolyU为模板，产生的多肽链为PolyPhePolyA为模板，产生的多肽链为PolyLysPolyC为模板，产生的多肽链为PolyPro第九页，共六十三页，编辑于2023年，星期三以特定的共聚物为模板指导多肽的合成

（1）以多聚二核苷酸作模板可合成由2个氨基酸组成的多肽,如以PolyUG为模板，合成产物为PolyLys-Val。（2）以多聚三核苷酸作为模板，可得三种氨基酸组成的多肽。第十页，共六十三页，编辑于2023年，星期三核糖体结合技术技术要点：保温

硝酸纤维滤膜过滤分析留在滤膜上的核糖体-AAtRNA

确定与核糖体结合的AA以人工合成的三核苷酸为模板+核糖体+AA-tRNA第十一页，共六十三页，编辑于2023年，星期三遗传密码字典UACGUCAGUCAG第二位

第一位（5ˊ）

第三位（3ˊ）UCAGUCAGUCAG第十二页，共六十三页，编辑于2023年，星期三第十三页，共六十三页，编辑于2023年，星期三64种密码中，61种是Aa的密码子，AUG

和GUG的特殊性

肽链内部Met的密码子

AUG原核生物编码甲酰甲硫氨酸起始密码真核生物编码甲硫氨酸另有三种是终止密码（标点密码子、无意义密码子）：UAA（琥珀密码子）UAG（乳石密码子）UGA（赭石密码子）第十四页，共六十三页，编辑于2023年，星期三遗传密码的性质1、密码是无标点符号的且相邻密码子互不重叠。

2、密码的简并性：由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并性（dogeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(Synonymouscodon)。密码的简并性可以减少有害突变。

3、密码的摆动性（变偶性）：密码的专一性主要是由第一第二个碱基所决定，tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对时，密码子的第一、二位碱基是严格的，第三位碱基可以有一定的变动。Crick称这一为变偶性（wobble）.4、密码的通用性和变异性5、64组密码子中，AUG既是Met的密码，又是起始密码；有三组密码不编码任何氨基酸，而是多肽链合成的终止密码子：UAG、UAA、UGA。

第十五页，共六十三页，编辑于2023年，星期三密码子是不重叠的并且无标点：

ABCDEFGHIJKHAa1Aa2Aa3Aa4

第十六页，共六十三页，编辑于2023年，星期三反密码子与密码子之间的碱基配对AUCG反密码子第一位碱基密码子第三位碱基GUCUAGIUCA第十七页，共六十三页，编辑于2023年，星期三1966年Crick根据立体化学原理提出：（2）有些反密码子的第一个碱基（按5-3

）决定了该tRNA识别密码子的数目。（3）当一种氨基酸有几个密码子时，只要他们的第一和第二个碱基中有一个不同，则需要不同的tRNA来识别。（1）mRNA上的密码子的第一、第二个碱基与tRNA上的反密码子相应的碱基形成强的配对；密码的专一性主要是由这两个碱基对的作用。第十八页，共六十三页，编辑于2023年，星期三人线粒体中变异的密码子UGA终止信号TrpAUAIleMetAGAArg终止信号AGGArg终止信号密码子正常情况下编码线粒体DNA编码第十九页，共六十三页，编辑于2023年，星期三原核细胞mRNA的结构特点5´3´顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序先导区末端顺序AGGAGGUSD区特点半衰期短许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在AUG作为起始密码；AUG上游7～12个核苷酸处有一被称为SD序列的保守区，16SrRNA3’-端反向互补而使mRNA与核糖体结合。第二十页，共六十三页，编辑于2023年，星期三真核细胞mRNA的结构特点5´

“帽子”PolyA

3´

顺反子m7G-5´ppp-N-3´p帽子结构功能使mRNA免遭核酸酶的破坏使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋白质被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质的合成。Poly(A)尾巴的功能是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性

AAAAAAA-OH第二十一页，共六十三页，编辑于2023年，星期三tRNA

（transferribonucleicasid）在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将活化的氨基酸运送到核糖体中mRNA模板上。1、tRNA的结构特征2、tRNA的功能

tRNA的接头(adaptor)作用

3´-端上的氨基酸接受位点

识别氨酰-tRNA合成酶的位点

核糖体识别位点

反密码子位点

tRNA第二十二页，共六十三页，编辑于2023年，星期三第二十三页，共六十三页，编辑于2023年，星期三密码子与反密码子的配对关系反密码子tRNA53AUC5mRNA3密码子123第二十四页，共六十三页，编辑于2023年，星期三核糖体核糖体

是由rRNA（ribosomalribonucleicasid）和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的。2、核糖体的功能1、核糖体的结构和组成第二十五页，共六十三页，编辑于2023年，星期三核糖体的组成原核生物核糖体的组成34protein21protein23SRNA5SRNA16SRNA50Ssubunit70Sribosome30Ssubunit原核生物核糖体结构示意图30Ssubunit50Ssubunit第二十六页，共六十三页，编辑于2023年，星期三核糖体的功能

小亚基：结合mRNA及tRNA反密码区段功能大亚基：结合tRNA其它区段

A位—氨酰tRNA进入部位核糖体的活性中心

P位—与正在延伸的肽酰

tRNA结合部位第二十七页，共六十三页，编辑于2023年，星期三原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图30S与mRNA结合部位P位（结合或接受肽基的部位）A位（结合或接受AA-tRNA的部位）50S53mRNA第二十八页，共六十三页，编辑于2023年，星期三多聚核糖体

在一个mRNA分子中结合一定数目的单位核糖体称为多聚核糖体。第二十九页，共六十三页，编辑于2023年，星期三真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段原核

真核功能

IF1

IF2

eIF2参与起始复合物的形成

IF3

eIF3、eIF4C起始CBPI与mRNA帽子结合

eIF4ABF参与寻找第一个AUG

eIF5协助eIF2、eIF3、eIF4C的释放

eIF6协助60S亚基从无活性的核糖体上解离

EF-Tu

eEF1协助氨酰-tRNA进入核糖体延长EF-Ts

eEF1帮助EF-Tu、eEF1周转

EF-G

eEF2移位因子

RF-1终止eRF释放完整的肽链

RF-2第三十页，共六十三页，编辑于2023年，星期三第二节蛋白质合成的机理一、氨基酸的活化二、原核生物多肽链的合成过程四、真核生物多肽链的合成三、多核糖体与核糖体循环第三十一页，共六十三页，编辑于2023年，星期三氨基酸的活化氨基酸ATP+氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化3-氨酰-tRNA第三十二页，共六十三页，编辑于2023年，星期三N-甲酰甲硫氨酰-tRNAiMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3

+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3Met-tRNAiMetfMet-tRNAtMetN10-CHO-FH4FH4转甲酰酶第三十三页，共六十三页，编辑于2023年，星期三氨酰-tRNA合成酶特点

a、专一性：

对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。

对tRNA具有极高专一性。

b、校对作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解错误活化的氨基酸。第三十四页，共六十三页，编辑于2023年，星期三氨酰-tRNA合成酶识别氨基酸与tRNA第三十五页，共六十三页，编辑于2023年，星期三原核生物多肽链的合成过程

原核生物多肽链的合成分为三个阶段：1、肽链合成的起始2、肽链的延长3、肽链合成的终止及释放第三十六页，共六十三页，编辑于2023年，星期三肽链合成的起始30S亚基•mRNAIF3-IF1复合物30S•mRNA•GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1复合物70S起始复合物

mRNA

+30S亚基-IF3IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亚基IF2+IF1+GDP+PiIF1第三十七页，共六十三页，编辑于2023年，星期三第三十八页，共六十三页，编辑于2023年，星期三第三十九页，共六十三页，编辑于2023年，星期三肽链的延长12122323进位肽键形成移位进位(Tu\Ts)GTPGTPN-端235´3´C-端肽键形成15´3´（EF-G）

第四十页，共六十三页，编辑于2023年，星期三进位：由mRNA所决定的新的氨基酸-tRNA进入A位；转肽：转肽酶作用下转肽（GTP供能）；1992，Holler认为由23SrRNA催化；脱落：新肽合成后，P位上tRNA脱落；移位：核糖体向mRNA3，端移位，带有肽链的tRNA进入P位，空出A位再接受下一个氨基酸-tRNA（GTP供能）；上述过程重复进行，直到终止密码为止。第四十一页，共六十三页，编辑于2023年，星期三第四十二页，共六十三页，编辑于2023年，星期三肽键的形成第四十三页，共六十三页，编辑于2023年，星期三第四十四页，共六十三页，编辑于2023年，星期三肽链合成的终止及释放（1）释放因子RF1或RF2进入核糖体A位。（2）多肽链的释放（3）70S核糖体解离53UAG30S亚基50S亚基53UAGtRNARF第四十五页，共六十三页，编辑于2023年，星期三肽链合成的忠实性A、氨基酸与tRNA的特异结合氨酰-tRNA合成酶对AA和tRNA有底物专一性氨酰-tRNA合成酶能识别和水解不恰当的产物B、延伸因子和GTP酶的活性对忠实性的影响提供了密码子与反密码子相互作用的时机C、错误的AA可由终止肽链合成来消除D、能量上的昂贵第四十六页，共六十三页，编辑于2023年，星期三真核生物多肽链的合成（自学）1、真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂；2、起始氨基酸为Met，不是fMet；3、肽链合成的起始：由40S核糖体亚基首先识别mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移动寻找AUG；4、起始因子有12种，但只有2种延长因子和1种终止因子；5、真核细胞种线粒体、叶绿体的核糖体大小、组成及蛋白质合成过程都类似于原核细胞。第四十七页，共六十三页，编辑于2023年，星期三

肽链折叠是指从多肽链的氨基酸序列形成具有正确三维空间结构的蛋白质的过程。体内多肽链的折叠目前认为至少有两类蛋白质参与，称为助折叠蛋白:（1）酶：蛋白质二硫键异构酶（PDI）；（2）分子伴侣第三节肽链合成后的折叠与加工Lasky于1978年首先提出分子伴侣（molecularchaperone）的概念，这是一类在细胞内能帮助新生肽链正确折叠与装配组装成为成熟蛋白质，但其本身并不构成被介导的蛋白质组成部分的一类蛋白因子，在原核生物和真核生物中广泛存在。一.肽链的折叠第四十八页，共六十三页，编辑于2023年，星期三1、肽链末端的修饰：

N-端fMet或Met的切除2、信号序列的切除3、二硫键的形成4、部分肽段的切除5、个别氨基酸的修饰6、糖基侧链的添加7、辅基的加入二.蛋白质的加工修饰实例：胰岛素原的加工第四十九页，共六十三页，编辑于2023年，星期三一、

翻译后的加工1、

水解剪切（N-端序列与信号肽）脱甲酰酶fMet-肽甲酸+Met-肽（原核大多）氨肽酶Met-肽Met+肽（真核、部分原核）（1-多个氨基酸）第五十页，共六十三页，编辑于2023年，星期三2、

氧化作用形成-S-S-3、化学修饰、某些氨基酸的侧链需进行特殊修饰如：胶原蛋白中Pro→HO-Pro

Lys→HO-Lys

糖蛋白中Asn、Ser、Thr侧链糖苷化（以共价键接上糖）第五十一页，共六十三页，编辑于2023年，星期三4、激活有些多肽合成后，要经过专一性蛋白酶水解，断裂出一部分肽链，才能成为有功能的蛋白质（例如：酶原激活）。酶原激活酶原在一定条件下经适当物质作用可转变成有活性的酶的过程，即活性中心形成或暴露的过程。实例：胰岛素原的加工（见下张ppt）第五十二页，共六十三页，编辑于2023年，星期三胰岛素原的加工A链区B链区间插序列（C肽区）HSSHSHSHHSHS信号肽NC核糖体上合成出无规则卷曲的前胰岛素原切除C肽后，形成成熟的胰岛素分子切除信号肽后折叠成稳定构象的胰岛素原SSSSNNCCA链B链胰岛素CNS－SSS胰岛素原SS第五十三页，共六十三页，编辑于2023年，星期三

H+或胃蛋白酶

胃蛋白酶原胃蛋白酶