蛋白质合成及转运

蛋白质合成及转运第一页，共三十五页，编辑于2023年，星期一一、蛋白质合成的分子基础1、模板：mRNA2、氨基酸的供体形式：氨酰—tRNA3、合成场所：核糖体（由蛋白质和rRNA构成）4、阅读mRNA上遗传密码信息的方向：从3’5’第二页，共三十五页，编辑于2023年，星期一tRNA和mRNA配对模式图第三页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（一）mRNA是蛋白质合成的模板

P520图38-41、读码框架：mRNA上每3个核苷酸组成的连续连接方式。例见下图：2、起始密码：5’端的AUG，编码甲硫氨酸；3、终止密码：读码框架的3’端的UAA，UGA，UAG；其功能是终止这一条肽链的合成；4、mRNA上5’端序列：对于起始密码的选择有重要作用；（1）原核：在起始密码子上游含特定的核糖体结合位点；（2）真核：5’端帽子结构对核糖体的识别有一定作用；第四页，共三十五页，编辑于2023年，星期一举例：读码框架第五页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（二）tRNA转运活化的氨基酸至mRNA板上1、细胞中含50种或以上的tRNA；一种氨基酸可由多种tRNA转运；2、两个关键部位：氨基酸接受臂：氨基酸结合部位；反密码环：与mRNA的结合部位；第六页，共三十五页，编辑于2023年，星期一

UIAC变偶性第七页，共三十五页，编辑于2023年，星期一第八页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（三）核糖体是蛋白质合成的工厂核糖体是一个巨大的核糖核蛋白体；由RNA和蛋白质组成；1、核糖体RNA2、核糖体蛋白*构成情况见P522表38-1第九页，共三十五页，编辑于2023年，星期一

二、翻译的步骤从mRNA上阅读遗传密码的信息是从5’3’；蛋白质合成的方向是从NC；1、形成氨酰-tRNA复合物；2、翻译开始于mRNA和核糖体的结合；3、在蛋白因子帮助下，tRNAiMet启动蛋白质的合成；4、合成中有3个重要的重复延伸反应；5、在终止密码和释放因子作用下终止翻译。第十页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（一）氨酰-tRNA合成酶帮助氨基酸结合于特定的tRNA1、反应分两步，消耗一分子ATP；2、先形成氨基酸-AMP复合物，再形成氨酰-tRNA；3、两步反应都由氨酰-tRNA合成酶催化；第十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期一第十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期一第十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（二）每一个氨酰-tRNA合成酶可识别一个特定氨基酸和与此氨基酸相对应的tRNA1、氨酰-tRNA合成酶可识别一个特定的氨基酸和与此氨基酸对应的tRNA特定部位；2、氨酰-tRNA合成酶和与之相对应的tRNA分子有时称为“第二遗传密码”。第十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（三）氨酰-tRNA合成酶能纠正酰化错误氨酰-tRNA合成酶上有水解活性，可用于纠正错误连接形成的氨酰-tRNA；如：形成一个缬氨酰-tRNAIle可以通过异亮氨酰-tRNA合成酶的水解活性水解；第十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（四）一个特殊的tRNA启动了蛋白质的合成1、所有蛋白质翻译起始于Met的参与；2、一个特殊的起始tRNA负责结合转运起始Met——tRNAiMet3、而蛋白质内部的Met由另一种tRNA负责——tRNAMet4、两种tRNA由一种甲硫氨酰-tRNA合成酶催化与甲硫氨酸结合转运5、蛋白质合成起始因子识别tRNAiMet，而延伸因子识别tRNAMet6、原核的tRNAiMet中的氨基被甲酰化——tRNAifMet第十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（五）翻译开始于mRNA和核糖体的结合1、翻译开始需要在mRNA上选择起始密码子AUG；2、真核生物：核糖体小亚基结合fMet-tRNAiMet；进一步结合于mRNA5’端，然后向3’移动，直到AUG被tRNAiMet上的反密码子识别；3、原核生物：AUG上游有一段称之为SD的序列，能与16S核糖体3‘端进行互补性识别，以帮助从起始AUG处开始翻译；第十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（六）蛋白质因子帮助的蛋白质合成起始1、步骤：（1）核糖体小亚基结合fMet-tRNAiMet；（2）进一步在mRNA上找到起始密码子；（3）大亚基与

核糖体小亚基-fMet-tRNAiMet–

mRNA结合；（4）起始因子离开核糖体。起始需消耗一分子GTP；2、一些起始因子参与了上述过程；（1）原核：IF-1；IF-2；IF-3IF-3：使上一次结束了蛋白质合成的核糖体30S和50S亚基分开；IF-2，IF-1：促进tRNAiMet及

mRNA与核糖体小亚基结合（2）真核：至少9种第十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期一原核生物蛋白质合成起始复合物的形成第十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期一eIF-3eIF-2(GTP)+Met-tRNAi

40S40S·eIF-340S预起始复合物

[40S·eIF-3·eIF-2(GTP)·Met-tRNAi]

mRNAeIF-4AeIF-4BATPeIF-4FPi+ADP

eIF-140S起始复合物

[40S·mRNA·eIF-4A·eIF-4B·eIF-4F·eIF-1]

真核生物蛋白质合成起始复合物的形成第二十页，共三十五页，编辑于2023年，星期一

GTP

eIF-5

GDP+Pi

60S·eIF-6eIF-6

eIF-2(GDP)、eIF-3eIF-4A、eIF-4BeIF-4F、eIF-180S起始复合物

[40S·60S·mRNA·Met-tRNAi]

第二十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（七）在氨基酸的掺入过程中有

3个重复的延伸反应核糖体大亚基上有P位和A位，上一个掺入的氨基酸-tRNA暂时在P位，刚掺入的氨基酸进入A位三步：1、一个新的氨酰-tRNA进入A位；2、转肽：新的氨酰-tRNA氨基酸攻击P位上肽酰-tRNA上的酯键，两个氨基酸间形成一个新的肽键；该过程由肽酰转移酶（转肽酶）负责；3、移位：该氨酰-tRNA从A位点移位至P位点，伴随着原tRNA脱离（由移位因子催化：原核EF-G，真核EF-2，需一个GTP）开始新一轮肽链延伸反应；核糖体沿mRNA移动，mRNA上的下一个密码子进入A位点；第二十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期一蛋白质合成的延伸过程第二十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期一肽键的形成*肽酰转移酶活性在核糖体大亚基上第二十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期一延伸因子原核：通过延长因子EF-Tu结合GTP，再结合氨酰-tRNA，然后该复合物可与核糖体形成四元复合物，随着氨酰-tRNA与核糖体的结合，EF-Tu与GDP形成复合物离开；而另一延长因子EF-Ts负责催化EF-Tu复合物的再形成；真核：EF-1兼有上述两因子功能；第二十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期一原核延伸因子Tu(EF-Tu)的循环第二十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（八）核糖体反应中GTP的作用延伸中每个氨基酸掺入消耗两分子GTP：1、氨酰-tRNA的加入消耗一个GTP：GTP与延长因子结合，然后该复合物再结合氨酰-tRNA,进一步与核糖体作用，使氨酰-tRNA进入A位，GDP-延长因子脱离2、移位过程使下一个密码子进入A位，并使上一个tRNA脱离消耗一个GTP第二十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（九）翻译的终止需要释放因子和终止密码子的参加最后：1、肽酰-tRNA中连接的tRNA释放，需终止密码参与，释放因子参加2、核糖体与mRNA的解离还需核糖体释放因子参加3、在释放因子（R因子）和用下，肽酰转移酶活性转变为酯酶活性，水解去除tRNA第二十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期一蛋白质合成的终止过程释放因子：RFs第二十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期一蛋白质合成中能量消耗1、合成氨酰-tRNA消耗一分子ATP，相当于两个高能磷酸键；2、合成起始需一个GTP；3、延伸中每个氨基酸掺入消耗两分子GTP；4、终止切去最后一个tRNA消耗一个GTP。第三十页，共三十五页，编辑于2023年，星期一蛋白质的运输及翻译后修饰真核生物信号肽：某些蛋白质在合成过程中，在氨基末端额外生成15—30个氨基酸组成的信号序列，用以引导合成的蛋白质前往细胞的固定部位，这段肽链，称为信号肽。蛋白质在信号肽引导下至特定部位过程中可被信号肽酶切去其信号肽：信号肽酶的裂解位点往往是20肽左右长度的羧基端残基与丙氨酸，甘氨酸或丝氨酸形成的肽键。

P534图38-19第三十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期一第三十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期一习题信号肽多聚核糖体同义密码子遗传密码移码突变蛋白质生物合成中tRNA的作用是A.将一个氨基酸连接到另一个氨基酸上B把氨基酸带到mRNA指定的位置上C增加氨基酸的有效浓度D将mRNA连接到核糖体上不参与肽链延长阶段的物质是：A转肽酶BfMet-tRNACGTPDmRNAEEF-Tu*肽链合成终止的原因是：A一个与终止密码子相应的tRNA不能携带氨基酸；B有识别mRNA终止密码和使肽基转移酶转变为水解酶活性的R因子(释放因子）的出现；CmRNA上无与携带终止信号tRNA反密码子相应的密码子；D不具有与终止密码子相应的tRNA反密码子；第三十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期一习题一tRNA的反密码子为IGC，它可识别的密码子为：GCAB.GGGC.CCGD.ACG*5、转肽酶的功能有：是A识别mRN