蛋白质合成及转运王镜岩生物化学全

关于蛋白质合成及转运王镜岩生物化学全第一节

蛋白质合成的分子基础

（要件）第2页,共42页，2024年2月25日，星期天一、mRNA是蛋白质合成的模板

mRNA以核苷酸序列的方式携带遗传信息，通过这些信息来指导合成多肽链中的氨基酸的序列。每一个氨基酸可通过mRNA上3个核苷酸序列组成的遗传密码来决定，这些密码以连续的方式连接，组成读码框架。mRNA第3页,共42页，2024年2月25日，星期天原核细胞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4页,共42页，2024年2月25日，星期天真核细胞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5页,共42页，2024年2月25日，星期天

tRNA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，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。1、tRNA的结构特征—三叶草型二级结构2、tRNA的功能:（1）被特定的氨酰-tRNA合成酶识别，使tRNA接受正确的活化氨基酸。（2）识别mRNA链上的密码子。（3）在蛋白质合成过程中，tRNA起着连接生长的多肽链与核糖体的作用。

tRNA第6页,共42页，2024年2月25日，星期天tRNA含有两个关键的部位：一个是氨基酸结合部位，另一个是与mRNA的结合部位。对于组成蛋白质的20种氨基酸来说，每一种至少有一种tRNA来负责转运。第7页,共42页，2024年2月25日，星期天氨酰-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。含同义密码子的tRNA由相同的氨酰-tRNA合成酶识别．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8页,共42页，2024年2月25日，星期天tRNA分子携带氨基酸的分子机制tRNA分子上与多肽合成有关的位点至少有4个，分别为:3’端CCA上的氨基酸接受位点氨酰-tRNA合成酶识别的位点核糖体识别位点反密码子位点。第9页,共42页，2024年2月25日，星期天氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA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10页,共42页，2024年2月25日，星期天第11页,共42页，2024年2月25日，星期天密码子与反密码子的配对关系反密码子tRNA5

3

AUC5

mRNA3

密码子123第12页,共42页，2024年2月25日，星期天核糖体核糖体是由rRNA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。1、核糖体的结构和组成2、核糖体的功能第13页,共42页，2024年2月25日，星期天核糖体的组成原核生物核糖体的组成原核生物核糖体结构示意图第14页,共42页，2024年2月25日，星期天第15页,共42页，2024年2月25日，星期天原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图anticodoncodon30S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）50S5

3

mRNA第16页,共42页，2024年2月25日，星期天第二节蛋白质合成的机理

（原核生物）第17页,共42页，2024年2月25日，星期天氨基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA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18页,共42页，2024年2月25日，星期天N-甲酰甲硫氨酰-tRNAtMet的形成CHO-HN-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3

+H2N-CH-COO-tRNACH2CH2SCH3Met-tRNAtMetfMet-tRNAtMetN10-甲酰FH4FH4转甲酰酶第19页,共42页，2024年2月25日，星期天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：肽链合成的起始、肽链的延伸、肽链合成的终止和释放。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20页,共42页，2024年2月25日，星期天翻译开始于mRNA与核糖体的结合．在原核细生物中一个mRNA上可以有多个起始位点，为多个蛋白质编码。原核细胞中的核糖体是如何对mRNA分子内如此众多的AUG起始位点进行识别?第21页,共42页，2024年2月25日，星期天细菌的mRNA通常含有一段富含嘌呤碱基的序列，称作SD序列，它们通常在起始AUG序列上游10个碱基左右的位置，能与细菌16SrRNA3’端的7个嘧啶碱基进行碱基互补性的识别，以帮助从起始AUG处开始翻译。第22页,共42页，2024年2月25日，星期天

在真核生物的mRNA中，最靠近5’端的AUG序列通常是起始密码。核糖体小亚基首先结合在mRNA的5’端，然后向3’端移动，直到AUG序列被tRNAiMet上的反密码子识别。这种识别被类似GCCGCCpuCCAUGG这样的序列所加强，核糖体与它怎样进行的识别过程目前尚不清楚。无此序列，小亚基将不能识别AUG．第23页,共42页，2024年2月25日，星期天阶段原核真核功能

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24页,共42页，2024年2月25日，星期天肽链合成的起始30S亚基•mRNAIF3-IF1复合物30S•mRNA•GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1复合物70S起始复合物codonanticodonP位A位

mRNA

+30S亚基-IF3A位IF-35

3

IF2GTPP位IF3IF2IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亚基IF2+IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始复合物第25页,共42页，2024年2月25日，星期天肽链的延长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26页,共42页，2024年2月25日，星期天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5

3

UAG30S亚基50S亚基5

3

UAGtRNARF第27页,共42页，2024年2月25日，星期天肽键的形成第28页,共42页，2024年2月25日，星期天Tu\Ts循环第29页,共42页，2024年2月25日，星期天多核糖体与核糖体循环合成完毕的肽链多核糖体3ˊmRNA延伸中的肽链5ˊ核糖体循环第30页,共42页，2024年2月25日，星期天多核糖体第一个编码区第一个编码区第二个编码区第二个编码区终止\起始终止起始mRNAmRNA5´5´3´3´第31页,共42页，2024年2月25日，星期天真核生物多肽链的合成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32页,共42页，2024年2月25日，星期天第三节

蛋白质的运输及翻译后修饰

第33页,共42页，2024年2月25日，星期天在核糖体上新合成的多肽被送往细胞的各个部分，以行使各自的生物功能，所以新合成的多肽的输送是有目的、定向地进行的。

对真核生物来说，游离状态的核糖体停留在胞浆中，只合成供装配线粒体及叶绿体膜的蛋白质。结合于内质网上的核糖体新合成的多肽进入内质网进行后加工。

第34页,共42页，2024年2月25日，星期天一、蛋白质通过其信号肽引导到目的地

每需要运输的多肽都含有一段氨基酸序列，称为信号肽序列(signalleadersequence)，引导多肽至不同的运系统。在真核细胞中，当某一种多肽的N端刚开始合成不久，这种多肽合成后的去向就已被决定。

疏水性的氨基酸区

信号肽酶识别位点

第35页,共42页，2024年2月25日，星期天SRP：信号识别体；2个功能（1）识别信号肽，（2）暂时阻止肽链延伸。

SRP受体停泊蛋白第36页,共42页，2024年2月25日，星期天分泌蛋白质的合成和胞吐作用内质网高尔基体泡泡泡融入质膜核糖体芽泡第37页,共42页，2024年2月25日，星期天线粒体外膜线粒体内膜带有导肽的线粒体蛋白质前体跨膜运送过程示意图内外膜接触位点的蛋白质通道线粒体hsp70受体蛋白hsp70导肽蛋白酶切除导肽第38页,共42页，2024年2月25日，星期天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