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文档简介

蛋白质的生物合成专题知识讲座蛋白质的生物合成专题知识讲座第1页一、遗传密码:1.遗传密码:DNA或mRNA中核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列对应关系。2.密码子:由三个相邻碱基编码一个氨基酸核苷酸三联体。3.遗传密码特点:(1)通用性:动植物微生物都可使用蛋白质的生物合成专题知识讲座第2页遗传密码简并性和通用性蛋白质的生物合成专题知识讲座第3页(2)简并性:一个氨基酸可有各种密码子编码现象。只有Met和Trp没有。同义密码:编码同一个氨基酸密码子。(3)读码连续性:不重合无间隔。(4)有起始密码AUG和终止密码

UAA、UAG、UGA。(5)方向性:密码子阅读方向为5`-3`。(6)变偶性(摆动性):密码子前两个碱基相同,决定了其专一性,而第三个碱基能够发生改变。蛋白质的生物合成专题知识讲座第4页意义:1若突变发生在第三个碱基上翻译仍可进行。2利于mRNA上密码子与tRNA上反密码子配对时,使tRNA上稀有碱基可与反密码子配对。

IMP可与AMP、UMP、CMP配对。蛋白质的生物合成专题知识讲座第5页遗传密码连续性蛋白质的生物合成专题知识讲座第6页遗传密码摆动配对蛋白质的生物合成专题知识讲座第7页

二、参加蛋白质生物合成物质

生物体内各种蛋白质都是生物体内利用约20种氨基酸为原料自行合成。参加蛋白质生物合成各种原因组成了蛋白质合成体系,该体系包含:①

mRNA:作为蛋白质生物合成模板,决定多肽链中氨基酸排列次序;②

tRNA:搬运氨基酸工具;③

核糖体(又名核蛋白体):蛋白体生物合成场所;④

酶及其它蛋白质因子;⑤

供能物质及无机离子。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第8页(一)、mRNA作为指导蛋白质生物合成模板。mRNA中每三个相邻核苷酸组成三联体,代表一个氨基酸信息,此三联体就称为密码子(coden)。共有64种不一样密码。蛋白质的生物合成专题知识讲座第9页(二)tRNA:在氨基酸tRNA合成酶催化下,特定tRNA可与对应氨基酸结合,生成氨基酸tRNA,从而携带氨基酸参加蛋白质生物合成。tRNA反密码环中部三个核苷酸组成三联体,能够识别mRNA上对应密码,此三联体就称为反密码子(anticoden)。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第10页反密码对密码识别,通常也是依据碱基互补标准,即A—U,G—C配对。但反密码第一个核苷酸与第三核苷酸之间配对,并不严格遵照碱基互补标准。如反密码第一个核苷酸为Ⅰ(次黄嘌呤),则可与A、U或C配对,如为U,则可与A或G配对,这种配对称为不稳定配对。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第11页能够识别mRNA中5′端起始密码AUGtRNA是一个特殊tRNA,称为起始tRNA。在原核生物中,起始tRNA是一个携带甲酰蛋氨酸tRNA,即tRNAifmet;而在真核生物中,起始tRNA是一个携带蛋氨酸tRNA,即tRNAimet。在原核生物和真核生物中,均存在另一个携带蛋氨酸tRNA,识别非起始部位蛋氨酸密码,AUG。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第12页(三)rRNA和核蛋白体原核生物中核糖体大小为70S,可分为30S小亚基和50S大亚基。小亚基由16SrRNA和21种蛋白质组成,大亚基由5SrRNA,23SRNA和35种蛋白质组成。真核生物中核糖体大小为80S,也分为40S小亚基和60S大亚基。小亚基由18SrRNA和30各种蛋白质组成,大亚基则由5SrRNA,28SrRNA和50各种蛋白质组成,在哺乳动物中还含有5.8SrRNA。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第13页核糖体组装蛋白质的生物合成专题知识讲座第14页大肠杆菌核糖体空间结构为一椭圆球体,其30S亚基呈哑铃状,50S亚基带有三角,中间凹陷形成空穴,将30S小亚基抱住,两亚基结合面为蛋白质生物合成场所。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第15页核糖体大、小亚基分别有不一样功效:

1.小亚基:可与mRNA、GTP和起始tRNA结合。

2.大亚基:(1)含有两个不一样tRNA结合点。

A位(右)——氨酰基基位,可与新进入氨基酰tRNA结合;P位(左)——肽酰基部位,可与延伸中肽酰基tRNA结合。(2)含有转肽酶活性:将给位上肽酰基转移给受位上氨基酰tRNA,形成肽键。(3)含有GTPase活性,水解GTP,取得能量。

(4)含有起始因子、延长因子及释放因子结合部位。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第16页在蛋白质生物合成过程中,经常由若干核糖体结合在同一mRNA分子上,同时进行翻译,但每两个相邻核蛋白之间存在一定间隔,形成念球状结构。由若干核糖体结合在一条mRNA上同时进行多肽链翻译所形成念球状结构称为多核糖体。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第17页(四)起始因子(IF):这是一些与多肽链合成起始相关蛋白因子。原核生物中存在3种起始因子,分别称为IF1-3。在真核生物中存在9种起始因子(eIF)。其作用主要是促进核糖体小亚基与起始tRNA及模板mRNA结合。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第18页(五)延长因子(EF)原核生物中存在3种延长因子(EFTU,EFTS,EFG),真核生物中存在2种(EF1,EF2)。其作用主要促使氨基酰tRNA进入核糖体受体,并可促进移位。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第19页(六)释放因子(RF):原核生物中有4种,在真核生物中只有1种。其主要作用是识别终止密码,帮助多肽链释放。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第20页(七)氨基酰tRNA合成酶:该酶存在于胞液中,与特异氨基酸活化以及氨基酰tRNA合成相关。每种氨基酰tRNA合成酶对对应氨基酸以及携带氨基酸数种tRNA含有高度特异性,这是确保tRNA能够携带正确氨基酸对号入座必要条件。当前认为,该酶对tRNA识别,是因为在tRNA氨基酸臂上存在特定识别密码,即第二套遗传密码。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第21页(八)供能物质和无机离子:多肽链合成时,需ATP、GTP作为供能物质,并需Mg2+、K+参加。氨基酸活化时需消耗2分子高能磷酸键,肽键形成时又消耗2分子高能磷酸键,故缩合一分子氨基酸残基需消耗4分子高能磷酸键。

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第二节蛋白质生物合成过程

蛋白质生物合成过程包含三大步骤:①氨基酸活化与搬运;②活化氨基酸在核蛋白体上缩合;③多肽链合成后加工修饰。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第23页一、氨基酸活化与搬运

氨基酸活化以及活化氨基酸与tRNA结合,均由氨基酰tRNA合成酶催化完成。其反应过程为:

蛋白质的生物合成专题知识讲座第24页在此反应中,特异tRNA3’端CCA上2’或3’位自由羟基与对应活化氨基酸以酯键相连接,形成氨基酸tRNA,从而使活化氨基酸能够被搬运至核糖体上参加多肽链合成。氨基酸tRNA合成,可使氨基酸

①活化;②搬运;③定位。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第25页二、活化氨基酸缩合——核糖体循环

活化氨基酸缩合生成多肽链过程在核蛋白体上进行。活化氨基酸在核蛋白体上重复翻译mRNA上密码并缩合生成多肽链循环反应过程,称为核糖体循环。核蛋糖体循环过程可分为起始、延长和终止三个阶段,这三个阶段在原核生物和真核生物类似,现以原核生物中过程加以介绍。

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(一)起始阶段:

1.30S起始复合物形成:在起始因子促进下,30S小亚基与mRNA起始部位,起始tRNA(fmet-tRNAfmet),和GTP结合,形成复合体。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第27页原核mRNA起始部位由一段富含嘌呤特殊核苷酸次序组成,称为SD序列(核糖体结合位点,RBS),可被核蛋白体小亚基识别结合2.70S起始前复合体形成:IF3从30S起始复合体上脱落,50S大亚基与复合体结合,形成70S起始前复合体。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第28页

3.70S起始复合体形成:GTP被水解,IF1和IF2从复合物上脱落。此时,tRNAfmet反密码UAC与mRNA上起始密码AUG互补结合,tRNAfmet结合在核蛋白给位(P位)。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第29页(二)肽链延长阶段:

1.进位:与mRNA下一个密码相对应氨基酰tRNA进入核糖体受位。此步骤需GTP,Mg2+,和EF参加。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第30页

2.成肽:在转肽酶催化下,将给位上tRNA所携带甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到受位上氨基酰tRNA上,与其α-氨基缩合形成肽键。此步骤需Mg2+,K+。给位上已失去蛋氨酰基或肽酰基tRNA从核糖体上脱落。

3.移位:核糖体向mRNA3‘-端滑动相当于一个密码距离,同时使肽酰基tRNA从受体移到给位。此步骤需EF(EFG)、GTP和Mg2+参加。此时,核糖体受位留空,与下一个密码相对应氨基酰tRNA即可再进入,重复以上循环过程,使多肽链不停延长。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第31页(三)肽链终止阶段:核糖体沿mRNA链滑动,不停使多肽链延长,直到终止信号进入受位。

1.识别:RF识别终止密码,进入核糖体受位。

2.水解:RF使转肽酶变为水解酶,多肽链与tRNA之间酯键被水解,多肽链释放。

3.解离:经过水解GTP,使核糖体与mRNA分离,tRNA、RF脱落,核糖体解离为大、小亚基。

蛋白质的生物合成专题知识讲座第32页多肽链合成能量消耗

多肽链合成是一个消耗能量过程,其能量主要由ATP和GTP提供。若n个氨基酸合成一条多肽链:

n个氨基酸分子活化2n个(ATP→AMP+2ADP)

70s起始复合物形成:1个(GTP→GDP+Pi)(n-1)个氨酰-tRNA进入核糖体A位点:n-1个(GTP→GDP+Pi)(n-1)次核糖体移位:(n-1)个

(GTP→GDP+Pi)共(4n-1)个蛋白质的生物合成专题知识讲座第33页三、多肽链合成后加工修饰

(一)一级结构加工修饰:1.N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸切除:N端甲酰蛋氨酸,必须在多肽链折迭成一定空间结构之前被切除。①去甲酰化:甲酰化酶甲酰蛋氨酸-肽甲酸+蛋氨酸-肽

②去蛋氨酰基:蛋氨酸氨基肽酶

蛋氨酰-肽

蛋氨酸

+肽

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2.氨基酸修饰:

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