蛋白質合成及轉運

關于蛋白質合成及轉運第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：生物體合成mRNA后，mRNA中的遺傳信息轉變成為蛋白質中氨基酸排序的過程。條件：1)模板：mRNA（每個AA由三個堿基確定）2)原料：20種氨基酸3)運載工具：tRNA4)能量：ATP和GTP5)催化劑：酶、蛋白因子、無機離子(Mg+,K+)6)裝配機(合成場所)：核糖體(rRNA，蛋白質)翻 譯第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼:mRNA分子上從5’-3’的方向，每三個堿基形成的三聯(lián)體，組成一個遺傳密碼子（codon）。遺傳密碼的基本特點（5個性）：1、密碼子的簡并性2、密碼子的連續(xù)性3、密碼子的不重疊性4、密碼子的擺動性(變偶性)5、密碼子的通用性第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月一個氨基酸具有多個密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性(degeneracy)。這些編碼同一種氨基酸的多個密碼子稱為同義密碼子(synonymouscodon)。

1、密碼子的簡并性第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月要正確閱讀密碼必須按一定的密碼框架（readingframe）從一個正確的起點開始，一個不漏地挨著讀下去，直到碰到終止信號為止。2、密碼子的連續(xù)性第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3、密碼子的不重疊性絕大多數(shù)生物中讀碼規(guī)則是不重疊的。少數(shù)大腸桿菌噬菌體的RNA基因組中，部分基因的遺傳密碼卻是重疊的。第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月密碼子的第一、第二位專一性很強，第三位專一性就弱。已證明，密碼子的專一性主要由頭兩位堿基決定，Crick對第三位堿基的這一特性給于一個專門的術語，稱“擺動性”wobble.4、密碼子的擺動性(變偶性)第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1966年F.Crick提出的擺動假說（wobblehypothesis）

第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月由于擺動性存在，細胞內(nèi)只需32種tRNA即可識別61個編碼氨基酸的密碼子！第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月5、密碼子的通用性各種低等和高等生物基本上共用一套遺傳密碼。線粒體有自身專用的一套遺傳密碼。特殊情況下存在變異（P514）。第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2．肽鏈的起始：

一、mRNAmRNA中的起始密碼是AUG(少數(shù)是GUG)，原核生物mRNA上可有多個起始密碼，終止密碼是UAA、UAG、UGA。原核生物起始密碼子上游約10個核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤的序列稱SD序列(Shine-Dalgarno序列)，一般為3～10個核苷酸，它與核糖體16SrRNA的3’端核苷酸序列互補，可促使核糖體與mRNA的結合。

第一節(jié)分子基礎第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2．肽鏈的起始：

第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2．肽鏈的起始：

二、tRNAtRNA是氨基酸的搬運工具。tRNA分子上與蛋白質生物合成有關的四個位點:1)

3’端CCA上的氨基酸接受位點2)

識別氨酰-tRNA合成酶的位點3)

核糖體識別位點，使延長中的肽鏈附著于核糖體上4)

反密碼子位點，識別mRNA上的密碼子第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月遺傳信息、密碼子、反密碼子的區(qū)別與聯(lián)系

遺傳信息是指DNA分子中基因上的脫氧核苷(堿基)排列順序，密碼子是指mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰堿基的排列順序，反密碼子是指tRNA上的一端的三個堿基排列順序。聯(lián)系：DNA(基因)的遺傳信息通過轉錄傳遞到mRNA上，tRNA一端攜帶氨基酸，另一端反密碼子與信使RNA上的密碼子(堿基)配對。

第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2．肽鏈的起始：

三、核糖體核糖體可以看作是一個大分子的機構，它具有許多精密的配合部分，來挑選并管理參與蛋白質合成的各個組分。它參與多肽鏈的啟動，延長和終止的各種因子的識別（許多結合位點）。原核和真核生物均有大、小兩個亞基，小亞基能與mRNA結合形成復合物，再與tRNA結合；大亞基能與tRNA結合，包括氨酰基位點(A位點)與肽?；稽c(P位點)。第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物核糖體70S50S30S5SrRNA，23SrRNA34種蛋白質16SrRNA21種蛋白質第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物核糖體80S60S40S5SrRNA，5.8SrRNA，28SrRNA49種蛋白質18SrRNA33種蛋白質第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2．肽鏈的起始：

第二節(jié)翻譯過程一、氨基酸的活化二、肽鏈的合成三、肽鏈合成的速度和能量的消耗四、真核生物蛋白質合成的某些特點五、蛋白質合成的抑制劑第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月一、氨基酸的活化——氨酰-tRNA的形成氨酰-tRNA合成酶催化兩步反應,酶的專一性表現(xiàn)在：a)

識別一個特定的氨基酸b)

識別tRNA（一個或多個）c)

具有糾錯功能第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月總反應式

對每個AA的活化來說，凈消耗的是兩個高能磷酸鍵。第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月二、肽鏈的合成1、30S-mRNA復合物的形成(IF3)2、30S預起始復合物(IF1,IF2,GTP)3、70S起始復合物4、進位(EF-Ts,EF-Tu,GTP)5、轉肽6、移位(EF-G,GTP)7、識別終止密碼子8、水解9、釋放(RF,GTP)起始階段延長階段終止階段第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1、30S-mRNA復合物的形成(IF3)此反應須起始因子3(IF3)使已結束蛋白質合成的核糖體30S和50S亞基分開。2、30S預起始復合物(IF1,IF2,GTP)消耗一個高能鍵，IF1和IF2分別促進mRNA和fMet-tRNAf與30S亞基結合，并釋放出IF3形成一個30S起始復合物(30S核糖體-mRNA-fMet-tRNAf)3、70S起始復合物IF3釋放后復合物與50S亞基結合，再釋放IF1和IF2第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月inactive70SribosomeSDsequence30Sinitiationcomplex第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月70SinitiationcomplexGDP+Pi第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月4、進位（EF-Ts,EF-Tu,GTP）除了fMet－tRNAf外，所有氨酰-tRNA必須與EF-Tu及GTP結合才能進入70S核糖體的A位。EF-Tu與GTP和氨酰-tNRA首先形成三元復合物，才能進入A位。

第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月5、轉肽在50S亞基上有肽基轉移酶催化肽?；鶑腜位點到A位點，同時形成一個新的肽鍵。同時P位點上的tRNA卸下肽鏈而成為無負載的tRNA。A位點上的tRNA所攜帶的是一個二肽，需較高濃度的K+參加。第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月6、移位（EF-G,GTP）三種移動：⑴空載的tRNAf移出⑵肽酰-tRNA從A位移到P位⑶mRNA移動3個堿基——

第三個codon進入ribosome的A位移動是指核糖體沿mRNA(5’-3’)作相對移動。移位需要EF-G和GTP。第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月移位（translocation）

第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月三步曲：進位、轉肽、移位結果：原來在A位點上的肽酰-tRNA又回到了P位點；原來在P位點上的無負載的tRNA離開核糖體。

整個核糖體沿著5’-3’移動一個密碼子的位置，然后再進位、轉肽和移位。第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月UAARF1orRF2終止密碼子7、識別終止密碼子釋放因子（releasefactorRF）能識別終止密碼子與終止密碼子結合。

RF-1：識別UAA和UAGRF-2：識別UAA和UGARF-3：RF-3和GTP形成復合物，是一種GTP結合蛋白，可促進核糖體與RF-1和RF-2的結合。

第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月8、水解

RF-1RF-2能進入A位，誘導肽基轉移酶的水解活性R1,R2可能還可以使P位點上的肽酰轉移酶活力轉變?yōu)樗饣盍Γ瑥亩闺孽?tRNA不再轉移到氨酰-tRNA上，而轉入水相中。第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月9、釋放一旦tRNA從70S核糖體上脫落，該核糖體就立即離開mRNA,解離成50S與30S亞基，這樣形成的肽鏈不一定具有生物活性，還需加工。第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月若要合成n個AA組成的肽鏈要消耗多少能量？①

n個AA的活化需2n個ATP高能磷酸鍵。②

氨酰-tRNA進位需要n-1次進入A位③

肽基移位，需要n-1次進入A位④

起始和釋放各1個GTP總共：4nAA活化1ATP（2個～鍵）起始1GTP（1個～鍵）延長2GTP（2個～鍵）終止1GTP（1個～鍵）PPPP三、蛋白質生物合成所需的能量原核生物：第39頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月幾個主要差別：1、mRNA一般是單順反子，一般只有一個起始密碼子，一個終止密碼子；2、一般與5’端的第一個AUG就是它的起始密碼子；3、尋找AUG起始密碼子的方式不同，真核靠cap(帽子結合蛋白)就結合在5’端