10蛋白质合成.ppt

1,第十章 蛋 白 质 的 生 物 合 成-翻译(translation),2,第一节 蛋白质合成体系第二节 蛋白质的合成过程,3,以氨基酸为原料以mRNA为模板以tRNA为运载工具以核糖体为合成场所起始、延伸、终止因子、ATP、Mg2+等,4,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 密码子，共64个。起始密码-AUG终止密码-UAA/UAG/UGA,一、mRNA与遗传密码,5,遗传密码字典,6,遗传密码的基本特点,方向性:mRNA从5到3，连续阅读，肽链合成从N端到C端；简并性:一种氨基酸有多个密码子；同义密码子：编码同一种氨基酸的不同密码子。,Pro 的密码子有CCA、CCT、CCG、CCC四种，人类基因选择CCA/T/C三种而不选择CCG，而大肠杆菌只选择CCG。,密码子偏爱性（codon bias)：不同物种使用同义密码子的频率不同。,7,通用性与例外:从最简单的生物（病毒）到人类，使用同一套遗传密码；例外：人线粒体中，UGA不编码终止信号，编码Trp；AUA和AUU不编码Ile而作为起始信号；AGA和AGG不编码Arg而作为终止信号。读码的连续性：密码子的排列是连续的，且相邻密码子互不重叠；起始密码子和终止密码子:AUG可作为起始信号和 Met的密码子；终止密码子不编码任何氨基酸称为无义密码子。,8,变偶性（wobble）：密码子的专一性主要取决于前两位碱基，第三位碱基的重要性较低，可以有一定程度的变动，称为摆动性或变偶性。,缬氨酸：UGU,UGC,UGA,UGG,9,二、氨基酸的“搬运工具”-tRNA,tRNA的功能区：,3 端CCA上的AA接受位点 识别氨酰-tRNA合成酶位点 DHU臂、反密码子环、氨基酸臂 核糖体识别位点 TC环 反密码子位点,T C,10,一种氨基酸至少有一种以上的tRNA转运，如：甲硫氨酸只有一种密码子(AUG),却至少有两种负责转运的tRNA。,二、氨基酸的“搬运工具”-tRNA,11,三、肽链合成的“装配机”-核糖体,核糖体 由几种rRNA和几十种蛋白质组成的亚细胞颗粒。作用 蛋白质合成的场所。,合 成 原 料,12,核糖体结构:P位，(peptidyl-tRNA site)：结合肽酰-tRNA;A位，（aminoacyl-tRNA site)：结合氨酰-tRNA;E位，(exit site)起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点。,三、肽链合成的“装配机”-核糖体,13,多核糖体 一条mRNA链上同时具有许多个核糖体（一般每隔40个核苷酸有一个核糖体）。一条mRNA可同时合成多条多肽链。,14,起始因子延伸因子终止因子,initiation factors IFelongation factors EFrelease factors RF,四、翻译辅助因子,15,氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链的延伸 肽链合成的终止 蛋白质的加工、修饰,16,一、氨基酸的活化:,氨酰-tRNA合成酶 高度专一性：一种AA对应1个专一的氨酰tRNA合成酶，既识别特定的AA，还能识别携带该AA的一个或多个tRNA。,17,18,二、肽链合成的起始：,SD序列(Shine-Dalgarno序列):原核生物mRNA中位于起始密码子上游10个核苷酸左右处的一段富含嘌呤的核苷酸序列，通过与16S rRNA 3端的序列互补配对，使核糖体识别翻译起始密码子。,1、起始密码子的识别,19,N-甲酰甲硫氨酰-tRNAfMet的形成,Met-tRNAfMet,fMet-tRNAffMet,N10-甲酰FH4,FH4,甲酰化酶,2、起始复合物的形成,20,50S大亚基与30S小亚基分离,IF3,起始因子IF-3使70S核糖体发生解离；,21,IF3,IF1,IF330S与IF1结合后再与mRNA结合形成 IF1IF330SmRNA复合物；,22,IF3,IF1,在起始因子IF2GTP的帮助下，起始 氨酰-tRNA与30S小亚基结合；,23,IF3,IF1,IF2,GTP,GDP,Pi,GTP水解，起始因子从30S小亚基上释放，30S小亚基与50S大亚基重新组装成功能完全 的70S核糖体；,24,IF-3,IF-1,IF-2,-GTP,GDP,Pi,起始过程消耗1个GTP,25,三、肽链的延伸,指按照mRNA三联体密码的指导，依次添加氨基酸从N端向C端延伸肽链。,26,三、肽链的延伸（进位、转肽、移位）,1、进位,在EF-TuGTP的帮助下，一个新的氨酰-tRNA进入核糖体的A位。,Tu,-GTP,GDP,Tu,27,2、转肽,在肽酰转移酶作用下，P位tRNA上携带的氨基酸转移到A位氨基酸上并形成肽键。,fMet,28,3、移位,延伸因子EF-G有转位酶活性，可结合并水解1分子GTP，促进核糖体向mRNA的3端移动。,fMet,5,3,29,四、肽链合成的终止,当mRNA上终止密码子出现在A位时，多肽链合成停止。,释放因子RF识别终止密码子，并将合成的肽链从肽酰-tRNA上水解下来。mRNA离开核糖体，核糖体大小亚基再次分离。,RF,肽链合成终止过程,5,3,30,五.真核生物翻译的特点：,异同点遗传密码转录与翻译mRNA,原核生物相同偶联5端：SD序列无需加工多顺反子,真核生物相同 不偶联5端：帽子3端：尾巴单顺反子,31,五.真核生物翻译的特点：,异同点核糖体起始tRNA合成过程,原核生物简单fmet-tRNAffmet需ATP、GTPIF1、IF2、IF3EF-Tu、EF-Ts、EF-GRF1、RF2、RF3,真核生物大而复杂 Met-tRNAimet需ATP起始因子多延伸因子少（EF1、EF2）释放因子少，一种RF,32,1、N端修饰：N端fMet或Met的切除。2、肽链的水解切除：如酶原激活等。3、氨基酸侧链的修饰：如磷酸化、甲基化、酰基化等。4、糖基化修饰：单糖或寡糖共价连接在Asn的酰胺氮上 或者Ser或Thr的羟基氧上。,六、蛋白质翻译后加工,加工包括修饰和折叠两部分。,蛋白质的修饰：,33,蛋白质的折叠：,折叠是指蛋白质分子形成正确的三维空间结构的过程。,（1）酶：蛋白质二硫键异构酶；（2）分子伴侣：一类能帮助新生肽链运输、折叠、正 确组装和成熟的蛋白质，类似酶但没 有酶的专一性，称伴侣蛋白(chaperonin)。,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:,