蛋白质合成及转运课件

蛋白质合成及转运2023/4/1112023/4/112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2023/4/113

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2023/4/1151、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2023/4/11670～90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2023/4/117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2023/4/119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）2023/4/1110原核生物的转录翻译同步进行多聚核糖体的电镜照片2023/4/1111原核生物5SrRNA可与tRNA互补，与23SrRNA互补16SrRNA的3’端ACCUCCUUA与mRNA的SD序列互补，翻译起始定位；与23SrRNA互补，大小亚基结合23SrRNA与起始tRNA互补2023/4/11132、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2023/4/11143、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：106个未成熟蟾蜍卵细胞：1012个2023/4/11155个阶段合成方向：N→C端翻译方向：5’→3’二、翻译的步骤2023/4/1117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。2023/4/1118（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）2023/4/1119原核生物能将tRNAiMet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2023/4/11211）转运Met的tRNA：2种（1）tRNAiMet（原核：tRNAifMet）：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）tRNAMet：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-tRNAiMet

原核：fMet-tRNAMet（2）中间位置：Met-tRNAMet2023/4/11222、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16SrRNA3’端的富含嘧啶序列可与SD序列配对结合2023/4/1123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、3’polyA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-tRNAMet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DNA2023/4/1125（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2023/4/1126核糖核蛋白体循环——成肽2023/4/1129核糖核蛋白体循环——转位2023/4/1130（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：RF1识别UAA和UAG，RF2识别UAA和UGA，RF3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2023/4/1131RRF2023/4/1132（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2023/4/1133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2023/4/11342.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2023/4/1135磷酸化：Ser、Thr、Tyr羟基化：Pro、Lys酰基化：His甲基化：Trp核糖基化：Arg2023/4/1136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白质的空间结构——第二遗传密码？3.肽链的折叠2023/4/1137新生肽链折叠：分子伴侣、折叠酶分子伴侣（Molecularchaperone）帮助新生肽链进行非共价折叠的一类蛋白质热休克蛋白、伴侣素等折叠酶（Foldase）类催化与折叠有关的化学反应的酶目前已知：2个二硫键异构酶（PDI）、脯氨酸异构酶（PPI）2023/4/1138分子伴侣帮助新生肽链的正确折叠2023/4/1139蛋白质的合成部位：核糖体合成后的去向1）保留在胞浆2）进入细胞核、线粒体或其它细胞器3）分泌至体液（胞外）→运输到靶器官和靶细胞靶向运输（Proteintargeting）蛋白质合成后，定向到达其执行功能的目标地点跨膜运输：蛋白质运输需通过膜性结构（二）肽链翻译后的转运2023/4/1140蛋白质通过其信号肽引导到目的地氨基端碱性区中部疏水核心区羧基端加工区

信号肽（signalpeptide）：每个需要转运的肽链都含有一段特异性的氨基酸序列，引导该肽链被输送到不同转运系统中。这一段氨基酸序列称信号肽。2023/4/114110～40个AA残基组成；三个区段信号肽的共同结构1）N端带正电荷的氨基酸：Lys、Arg等碱性AA2）中间：10～15或更多的疏水AA区段：Leu、Ile等利于分泌性蛋白进入膜结构3）C端能被信号肽酶裂解的部位：Ala、Gly、Ser、Cys；跨膜运输完成，信号肽酶识别并切割信号肽2023/4/1142游离核糖体：只合成线粒体或叶绿体的蛋白质粗面内质网结合的核糖体：溶酶体蛋白，分泌蛋白质和构成质膜骨架的蛋白质2023/4/11431）蛋白质在核糖体合成，首先合成出信号肽2）信号肽被信号识别体（SRP）蛋白结合，肽链延伸停止3）SRP与内质网膜SRP受体结合，核糖体