蛋白質(zhì)的生物合成課件

蛋白質(zhì)的生物合成生物化學(xué)之－上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院任課教師：管驍?shù)鞍踪|(zhì)的生物合成生物化學(xué)之－上海理工大學(xué)

將DNA傳遞給mRNA的遺傳信息，根據(jù)核酸鏈上每三個核苷酸決定一個氨基酸的三聯(lián)體密碼規(guī)則，合成出具有特定氨基酸順序蛋白質(zhì)肽鏈的過程，這一過程被稱為翻譯(translation)。

將DNA傳遞給mRNA的遺傳信息，根據(jù)核酸鏈上每三第一節(jié)參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)是利用20種氨基酸進(jìn)行合成。蛋白質(zhì)合成體系包括：①mRNA：作為蛋白質(zhì)生物合成的模板，決定多肽鏈中氨基酸的排列順序；②tRNA：搬運(yùn)氨基酸的工具；③核糖體：蛋白體生物合成的場所；④酶及其他蛋白質(zhì)輔助因子；⑤供能物質(zhì)及無機(jī)離子。第一節(jié)參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)是利用一、mRNA

作為指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成的模板。mRNA中每三個相鄰的核苷酸組成三聯(lián)體，代表一個氨基酸的信息，此三聯(lián)體就稱為密碼(coden)。共有64種不同的密碼。

一、mRNA遺傳密碼具有以下特點(diǎn)：①連續(xù)性:密碼子無標(biāo)點(diǎn)符號②簡并性:氨基酸可以有幾組不同的密碼子③通用性:高等和低等生物共用同一套密碼；④方向性:即解讀方向為5′→3′；⑤擺動性:密碼子專一性由頭兩位堿基決定⑥起始密碼:

AUG；

終止密碼:

UAA、UAG、UGA。遺傳密碼具有以下特點(diǎn)：①連續(xù)性:密碼子無標(biāo)點(diǎn)符號二、tRNAtRNA能識別專一性的氨酰tRNA合成酶；tRNA反密碼環(huán)中部的三個核苷酸構(gòu)成三聯(lián)體（反密碼子，anticoden)，可以識別mRNA上相應(yīng)的密碼；tRNA能使正在延長的肽鏈與參加轉(zhuǎn)譯過程的核糖體相結(jié)合。二、tRNAtRNA能識別專一性的氨酰tRNA合成酶；AminoacidAnticodontRNAAminoAnticodontRNA種類原核細(xì)胞核糖體真核細(xì)胞核糖體70S80S亞基30S50S40S60SrRNA16S5S、23S18S5S、28S、（哺乳動物5.8S）蛋白質(zhì)21種34種30多種50多種三、rRNA和核蛋白體種類原核細(xì)胞核糖體真核細(xì)胞核糖體70S80S亞基30S50S核蛋白體的大、小亞基分別有不同的功能：1．小亞基：可與mRNA、GTP和起動tRNA結(jié)合。2．大亞基：（1）具有兩個不同的tRNA結(jié)合點(diǎn)。A位（右）—受位或氨?；?，可與新進(jìn)入的氨基酰tRNA結(jié)合；P位（左）—給位或肽?；唬膳c延伸中的肽?；鵷RNA結(jié)合。（2）具有轉(zhuǎn)肽酶活性：將給位上的肽?；D(zhuǎn)移給受位上的氨基酰tRNA，形成肽鍵。（3）具有GTPase活性，水解GTP，獲得能量。（4）具有起始因子、延伸因子及釋放因子的結(jié)合部位。核蛋白體的大、小亞基分別有不同的功能：四、起始因子（IF）

作用：與多肽鏈合成起動有關(guān)的蛋白因子。五、延伸因子（EF）

作用：促使氨基酰tRNA進(jìn)入核蛋白的受位，并可促進(jìn)移位過程。六、釋放因子（RF）作用：識別終止密碼，協(xié)助多肽鏈的釋放。四、起始因子（IF）七、氨酰tRNA合成酶

存在于胞液中，催化氨基酸的活化以及氨酰tRNA的合成有關(guān)。氨酰tRNA合成酶對相應(yīng)AA以及攜帶AA的tRNA具有高度特異性，保證tRNA攜帶正確的氨基酸對號入座。八、供能物質(zhì)和無機(jī)離子

多肽鏈合成時，需ATP、GTP作為供能物質(zhì)，并需Mg2+、K+參與。七、氨酰tRNA合成酶一、氨基酸的活化tRNA在氨酰-tRNA合成酶的幫助下，能夠識別相應(yīng)的氨基酸，并通過tRNA氨基酸臂的3'-OH與氨基酸的羧基形成活化酯－氨酰-tRNA。氨酰-tRNA的形成：1、氨基酸與ATP形成氨基酰腺嘌呤核苷酸；2、氨?；D(zhuǎn)移到tRNA的3'-OH端上,形成氨酰-tRNA。第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過程

一、氨基酸的活化tRNA在氨酰-tRNA合成酶的幫助下，能氨基酸活化的總反應(yīng)式：氨基酸活化時需消耗2分子高能磷酸鍵。氨酰-tRNA合成酶具有高度的專一性，只能識別一種相應(yīng)的tRNA。每一種氨基酸至少有一種對應(yīng)的氨酰-tRNA合成酶。氨酰tRNA的合成，可使氨基酸①活化；②搬運(yùn)；③定位。氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨酰-tRNA+AMP+PPi氨酰-tRNA合成酶氨基酸活化的總反應(yīng)式：氨基酸活化時需消耗2分子高能磷酸鍵。氨二、活化氨基酸的縮合活化氨基酸縮合生成多肽鏈的過程在核糖體上進(jìn)行?；罨被嵩诤颂求w上反復(fù)翻譯mRNA上的密碼并縮合生成多肽鏈的循環(huán)反應(yīng)過程，稱為核糖體循環(huán)。

核糖體循環(huán)過程可分為起動、延長和終止三個階段。二、活化氨基酸的縮合活化氨基酸縮合生成多肽鏈的過程在核糖體上（一）起動階段：1、30S起動復(fù)合物的形成：在起動因子的促進(jìn)下，30S小亞基與mRNA的起動部位結(jié)合，起動tRNA（fMet-tRNAfmet）和GTP結(jié)合，形成復(fù)合體。

（一）起動階段：30S小亞基IF-1IF-2IF-330S-mRNA-IF3復(fù)合物IF-3mRNAAUG5`3`30S起始復(fù)合物fMet-tRNAGTP30S小亞基IF-1IF-2IF-330S-mRNA-IF2．70S起動復(fù)合體的形成：50S的加入和GTP被水解，IF1和IF2從復(fù)合物上脫落，形成70S起始復(fù)合物（70S-mRNA-fMet-tRNA起始復(fù)合物）。此時，tRNAfmet的反密碼UAC與mRNA上的起動密碼AUG互補(bǔ)結(jié)合，tRNAfmet結(jié)合在核蛋白的給位（P位）。

2．70S起動復(fù)合體的形成：50S大亞基IF1+IF2(GDP+Pi)A位P位70S起始復(fù)合體50S大亞基IF1+IF2(GDP+Pi)A位P位70S起始（二）肽鏈延長階段：1．進(jìn)位：與mRNA下一個密碼相對應(yīng)的氨基酰tRNA進(jìn)入核蛋白體的受位。此步驟需GTP，Mg2+，和EF參與。2．成肽：在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，將給位上的tRNA所攜帶的甲酰蛋氨酰基或肽?；D(zhuǎn)移到受位上的氨基酰tRNA上，與其α-氨基縮合形成肽鍵。此步驟需Mg2+，K+。給位上已失去蛋氨?；螂孽；膖RNA從核蛋白上脫落。

3．移位：核蛋白體向mRNA的3'-端滑動相當(dāng)于一個密碼的距離，同時使肽酰基tRNA從受體移到給位。此步驟需EF（EFG）、GTP和Mg2+參與。此時，核蛋白體的受位留空，與下一個密碼相對應(yīng)的氨基酰tRNA即可再進(jìn)入，重復(fù)以上循環(huán)過程，使多肽鏈不斷延長。（二）肽鏈延長階段：給位P受位A進(jìn)位形成肽鍵脫落、移位A給位P受位A進(jìn)位形成肽鍵脫落、移位A（三）肽鏈終止階段：核蛋白體沿mRNA鏈滑動，不斷使多肽鏈延長，直到終止信號進(jìn)入受位。1．識別：釋放因子（RF）識別終止密碼，進(jìn)入核蛋白體的受位。

2．水解：RF使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗饷?，多肽鏈與tRNA之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。

3．解離：通過水解GTP，使核蛋白體與mRNA分離，tRNA、RF脫落，核蛋白體解離為大、小亞基。

（三）肽鏈終止階段：蛋白質(zhì)合成的能量消耗：氨基酸活化時需消耗2分子高能磷酸鍵，肽鍵形成時又消耗2分子高能磷酸鍵，故縮合一分子氨基酸殘基需消耗4分子高能磷酸鍵。蛋白質(zhì)合成的能量消耗：氨基酸活化時需消耗2分子高能磷三、多肽鏈合成后的加工修飾

（一）一級結(jié)構(gòu)的加工修飾：

1．N端甲酰甲硫氨酸或甲硫氨酸的切除：N端甲酰甲硫氨酸，必須在多肽鏈折迭成一定的空間結(jié)構(gòu)之前被切除。①去甲?；?/p>

甲酰甲硫氨酸-肽甲酸+甲硫氨酸-肽

②去甲硫氨酰基甲硫氨酰-肽甲硫氨酸+肽

甲?；讣琢虬彼岚被拿溉?、多肽鏈合成后的加工修飾（一）一級結(jié)構(gòu)的加工修飾：甲酰甲2．氨基酸的修飾：由專一性的酶催化