蛋白質合成及轉運王鏡巖生物化學全

關于蛋白質合成及轉運王鏡巖生物化學全第1頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)

蛋白質合成的分子基礎

（要件）第2頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三一、mRNA是蛋白質合成的模板

mRNA以核苷酸序列的方式攜帶遺傳信息，通過這些信息來指導合成多肽鏈中的氨基酸的序列。每一個氨基酸可通過mRNA上3個核苷酸序列組成的遺傳密碼來決定，這些密碼以連續(xù)的方式連接，組成讀碼框架。mRNA第3頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三原核細胞mRNA的結構特點5′3′順反子順反子順反子插入順序插入順序先導區(qū)末端順序AGGAGGUSD區(qū)半衰期短許多原核生物mRNA以多順反子形式存在AUG作為起始密碼；AUG上游7～12個核苷酸處有一被稱為SD序列的保守區(qū)，16SrRNA3’-端反向互補而使mRNA與核糖體結合。第4頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三真核細胞mRNA的結構特點5′

“帽子”PolyA

3′

順反子m7G-5′ppp-N-3′p帽子結構功能使mRNA免遭核酸酶的破壞使mRNA能與核糖體小亞基結合并開始合成蛋白質被蛋白質合成的起始因子所識別，從而促進蛋白質的合成。Poly(A)尾巴的功能是mRNA由細胞核進入細胞質所必需的形式它大大提高了mRNA在細胞質中的穩(wěn)定性AAAAAAA-OH第5頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三

tRNA在蛋白質合成中處于關鍵地位，它不但為每個三聯(lián)體密碼子譯成氨基酸提供接合體，還為準確無誤地將所需氨基酸運送到核糖體上提供運送載體。1、tRNA的結構特征—三葉草型二級結構2、tRNA的功能:（1）被特定的氨酰-tRNA合成酶識別，使tRNA接受正確的活化氨基酸。（2）識別mRNA鏈上的密碼子。（3）在蛋白質合成過程中，tRNA起著連接生長的多肽鏈與核糖體的作用。

tRNA第6頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三tRNA含有兩個關鍵的部位：一個是氨基酸結合部位，另一個是與mRNA的結合部位。對于組成蛋白質的20種氨基酸來說，每一種至少有一種tRNA來負責轉運。第7頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三氨酰-tRNA合成酶特點a、專一性：對氨基酸有極高的專一性，每種氨基酸都有專一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。對tRNA具有極高專一性。含同義密碼子的tRNA由相同的氨酰-tRNA合成酶識別．b、校對作用：氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解錯誤活化的氨基酸。

第8頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三tRNA分子攜帶氨基酸的分子機制tRNA分子上與多肽合成有關的位點至少有4個，分別為:3’端CCA上的氨基酸接受位點氨酰-tRNA合成酶識別的位點核糖體識別位點反密碼子位點。第9頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三氨基酸的活化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頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第11頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三密碼子與反密碼子的配對關系反密碼子tRNA53AUC5mRNA3密碼子123第12頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三核糖體核糖體是由rRNA和多種蛋白質結合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，蛋白質肽鍵的合成就是在這種核糖體上進行的。1、核糖體的結構和組成2、核糖體的功能第13頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三核糖體的組成原核生物核糖體的組成原核生物核糖體結構示意圖第14頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第15頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三原核細胞70S核糖體的A位、P位及mRNA結合部位示意圖anticodoncodon30S與mRNA結合部位P位（結合或接受肽基的部位）A位（結合或接受AA-tRNA的部位）50S53mRNA第16頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)蛋白質合成的機理

（原核生物）第17頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三氨基酸的活化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頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三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轉甲酰酶第19頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三原核生物多肽鏈的合成過程

原核生物多肽鏈的合成分為三個階段：肽鏈合成的起始、肽鏈的延伸、肽鏈合成的終止和釋放。1、肽鏈合成的起始2、肽鏈的延長3、肽鏈合成的終止及釋放第20頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三翻譯開始于mRNA與核糖體的結合．在原核細生物中一個mRNA上可以有多個起始位點，為多個蛋白質編碼。原核細胞中的核糖體是如何對mRNA分子內如此眾多的AUG起始位點進行識別?第21頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三細菌的mRNA通常含有一段富含嘌呤堿基的序列，稱作SD序列，它們通常在起始AUG序列上游10個堿基左右的位置，能與細菌16SrRNA3’端的7個嘧啶堿基進行堿基互補性的識別，以幫助從起始AUG處開始翻譯。第22頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三

在真核生物的mRNA中，最靠近5’端的AUG序列通常是起始密碼。核糖體小亞基首先結合在mRNA的5’端，然后向3’端移動，直到AUG序列被tRNAiMet上的反密碼子識別。這種識別被類似GCCGCCpuCCAUGG這樣的序列所加強，核糖體與它怎樣進行的識別過程目前尚不清楚。無此序列，小亞基將不能識別AUG．第23頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三階段原核真核功能

IF1

IF2

eIF2參與起始復合物的形成

IF3

eIF3、eIF4C起始CBPI與mRNA帽子結合

eIF4ABF參與尋找第一個AUG

eIF5協(xié)助eIF2、eIF3、eIF4C的釋放

eIF6協(xié)助60S亞基從無活性的核糖體上解離

EF-Tu

eEF1協(xié)助氨酰-tRNA進入核糖體延長EF-Ts

eEF1幫助EF-Tu、eEF1周轉

EF-G

eEF2移位因子

RF-1終止eRF釋放完整的肽鏈

RF-2第24頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三肽鏈合成的起始30S亞基?mRNAIF3-IF1復合物30S?mRNA?GTP-fMet–tRNA-IF2-IF1復合物70S起始復合物codonanticodonP位A位

mRNA

+30S亞基-IF3A位IF-353IF2GTPP位IF3IF2IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亞基IF2+IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始復合物第25頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三肽鏈的延長12122323進位肽鍵形成移位進位(Tu\Ts)GTPGTPN-端235′3′C-端肽鍵形成15′3′（EF-G）

第26頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三肽鏈合成的終止及釋放（1）釋放因子RF1或RF2進入核糖體A位。（2）多肽鏈的釋放（3）70S核糖體解離53UAG30S亞基50S亞基53UAGtRNARF第27頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三肽鍵的形成第28頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三Tu\Ts循環(huán)第29頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三多核糖體與核糖體循環(huán)合成完畢的肽鏈多核糖體3ˊmRNA延伸中的肽鏈5ˊ核糖體循環(huán)第30頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三多核糖體第一個編碼區(qū)第一個編碼區(qū)第二個編碼區(qū)第二個編碼區(qū)終止\起始終止起始mRNAmRNA5′5′3′3′第31頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三真核生物多肽鏈的合成1、真核細胞核糖體比原核細胞核糖體更大更復雜；2、起始氨基酸為Met，不是fMet；3、肽鏈合成的起始：由40S核糖體亞基首先識別mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移動尋找AUG；4、起始因子有12種，但只有2種延長因子和1種終止因子；5、真核細胞種線粒體、葉綠體的核糖體大小、組成及蛋白質合成過程都類似于原核細胞。第32頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)

蛋白質的運輸及翻譯后修飾

第33頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三在核糖體上新合成的多肽被送往細胞的各個部分，以行使各自的生物功能，所以新合成的多肽的輸送是有目的、定向地進行的。

對真核生物來說，游離狀態(tài)的核糖體停留在胞漿中，只合成供裝配線粒體及葉綠體膜的蛋白質。結合于內質網(wǎng)上的核糖體新合成的多肽進入內質網(wǎng)進行后加工。

第34頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三一、蛋白質通過其信號肽引導到目的地

每需要運輸?shù)亩嚯亩己幸欢伟被嵝蛄?，稱為信號肽序列(signalleadersequence)，引導多肽至不同的運系統(tǒng)。在真核細胞中，當某一種多肽的N端剛開始合成不久，這種多肽合成后的去向就已被決定。

疏水性的氨基酸區(qū)

信號肽酶識別位點

第35頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三SRP：信號識別體；2個功能（1）識別信號肽，（2）暫時阻止肽鏈延伸。

SRP受體停泊蛋白第36頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三分泌蛋白質的合成和胞吐作用內質網(wǎng)高爾基體泡泡泡融入質膜核糖體芽泡第37頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三線粒體外膜線粒體內膜帶有導肽的線粒體蛋白質前體跨膜運送過程示意圖內外膜接觸位點的蛋白質通道線粒體hsp70受體蛋白hsp70導肽蛋白酶切除導肽第38頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三1、肽鏈末端的修飾：

N-端fMet或Met的切除2、信號序列的切除3、二硫鍵的形成4、部分肽段的切除5、個別氨基酸的修飾6、糖基側鏈的添加7、輔基的加入蛋白質的加工修飾第39頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三胰島素原的加工A鏈區(qū)B鏈區(qū)間插序列（C肽區(qū)）HSSHSHSHHSHS信號肽NC核糖體上合成出無規(guī)則卷曲的前胰島素原切除C肽后，形成成熟的胰島素分子切除信號肽后折疊成穩(wěn)定構象的胰島素原SSSSNNCCA鏈B鏈胰島素CNS－SSS胰島素原SS第40頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三

肽鏈折疊是指從多肽鏈的氨基酸序列形成具有正確三維空間結