獲獎?wù)n件蛋白質(zhì)的生物合成

2009年6月關(guān)亞群黃靜靜2009年6月關(guān)亞群黃靜靜1獲獎ppt課件蛋白質(zhì)的生物合成mRNA氨基酸（需tRNA的轉(zhuǎn)運）？蛋白質(zhì)（肽鏈）密碼子-反密碼子核糖體（由rRNA和蛋白質(zhì)組成）第一節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成體系模板原料酶產(chǎn)物配對合成場所mRNA氨基酸（需tRNA的轉(zhuǎn)運）？蛋白質(zhì)（肽鏈）密碼子-反3

mRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板，它借助密碼子將遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)，通過蛋白質(zhì)將遺傳信息表達出來。密碼子（codon）：mRNA分子從5′-末端的AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上一個氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼或密碼子。5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′一、攜帶遺傳密碼的mRNAmRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板，它借助密碼子4由A、G、C、U四類核苷酸可組成64組三聯(lián)體密碼，編碼組成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸：1.有的氨基酸只有1個密碼子，有的氨基酸有2個或2個以上的密碼子2.其中AUG可編碼蛋氨酸，也可作為翻譯的起始信號，又稱起始密碼，有的密碼子不編碼氨基酸，如UAA、UAG、UGA，它們被稱為終止密碼（真正編碼氨基酸的密碼子只有61個）一、攜帶遺傳密碼的mRNA由A、G、C、U四類核苷酸可組成64組三聯(lián)體密碼，編碼組成人5一、攜帶遺傳密碼的mRNA第一個核苷酸第二個核苷酸第三個核苷酸UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸無意義（終止密碼子）半胱氨酸半胱氨酸無意義色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰酸谷氨酰酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬氨酸天冬氨酸賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG一、攜帶遺傳密碼的mRNA第一個核苷酸第二個核苷酸第三個UC6從mRNA5

端起始密碼子AUG到3

端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。5

3

起始密碼終止密碼（一）mRNA模板AUGUAG從mRNA5端起始密碼子AUG到3端終止密碼子之間的核7（二）遺傳密碼的特點5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′mRNA插入缺失5’---------GUAGUAGUAGCCUACGGAGCCUCACGGCCUACGGAU---AU---U---3’(+)(-)1.連續(xù)性(commaless)

編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。（二）遺傳密碼的特點5′-GGATGAUGCGUAGCACG8

亮氨酸：UUAUUGCUUCUCCUACUG

脯氨酸：CCUCCCCCACCG密碼第一、二位堿基多相同，第三位差異（二）遺傳密碼的特點2.簡并性(degeneracy)

遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個或多至6個三聯(lián)體為其編碼。亮氨酸：UUA脯氨酸：CCU密碼93.通用性(universal)

蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。

密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同一祖先。

（二）遺傳密碼的特點4.方向性（sideness）5′→3′3.通用性(universal)（二）遺傳密碼的特點4.105′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′GCAGCG通常發(fā)生在反密碼子的1位堿基與密碼子的3位堿基間，以簡并性為基礎(chǔ)（二）遺傳密碼的特點5.擺動性(wobble)

轉(zhuǎn)運氨基酸t(yī)RNA的反密碼需要通過堿基互補與mRNA上的遺傳密碼反向配對結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴格遵守常見的堿基配對規(guī)律稱為擺動配對。

5′-GGATGAUGCGUAGCACGCAG……3′GCA11反密碼環(huán)氨基酸臂二、tRNA與氨基酸的活化OH3’5’反密碼環(huán)氨基酸臂二、tRNA與氨基酸的活化OH3’5’12氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶GCA3′OH氨基酸-COOH+GCAO－OC氨基酰氨基酸的活化過程（一）氨基酰-tRNA的合成氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATPAMP＋PP13氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)。氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet

（一）氨基酰-tRNA的合成氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。14Met-tRNAiMetMet-tRNAeMet5

3

AAAAAAAUGAUG起始密碼UAC3′Met甲硫氨酸UAC3′Met真核生物：（二）起始肽鏈合成的氨基酰-tRNAmGpppMet-tRNAiMetMet-tRNAeMet15fMet-tRNAifMet5

3

原核生物：起始密碼（二）起始肽鏈合成的氨基酰-tRNAAUGUAC3′fMetmRNAfMet-tRNAifMet53原核生物：起始密碼（二）16

核蛋白體由大、小亞基構(gòu)成，每個亞基又含不同的蛋白質(zhì)和rRNA三、核蛋白體是多肽鏈合成的裝置大亞基小亞基核蛋白體由大、小亞基構(gòu)成，每個亞基又含不同的蛋白質(zhì)17還需輔助因子：第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過程

起始、延長、終止——核糖體循環(huán)原核細胞的核糖體循環(huán)起始因子（initiationfactor,IF）延長因子（elongationfactor,EF）釋放/終止因子（releasefactor,RF）還需輔助因子：第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過程起始、延長、終止18指mRNA和起始氨基酰-tRNA與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物(translationalinitiationcomplex)：（一）肽鏈合成的起始1.核蛋白體大小亞基分離；2.mRNA在小亞基定位結(jié)合；3.起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；4.核蛋白體大亞基結(jié)合。指mRNA和起始氨基酰-tRNA與核蛋白體結(jié)合而形成191.核蛋白體大小亞基分離IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離IF-3IF-120IF-3IF-1AUG5'3'3′AGGAGG5′UCCUCCS-D序列2.

mRNA在小亞基定位結(jié)合P位IF-3IF-1AUG5'3'3′AGGAGG5′UCCUC21IF-2GTP3.

起始氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合fMetIF-3IF-1AUG5'3'IIIIIIIIF-2GTP3.起始氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合fMet22IF-3IF-2-GTPGDP+PiIF-1AUG5'3'4.

核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成fMetIF-3IF-2-GTPGDP+PiIF-1AUG5'3'423指根據(jù)mRNA密碼序列的指導，次序添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。是進位、轉(zhuǎn)肽、移位三步的不斷循環(huán)（小循環(huán)），需延長因子參與。

二、肽鏈的延長指根據(jù)mRNA密碼序列的指導，次序添加氨基酸從N端向C端延伸24AUG5'3'Ts1.進位（entrance）/注冊（registration）二、肽鏈的延長fMetAA2TuTsGTPTuGDPIIIIIIIP位A位AUG5'3'Ts1.進位（entrance）/二、肽鏈的25P位A位E位AUG5'3'2.轉(zhuǎn)肽/成肽3.移位/轉(zhuǎn)位二、肽鏈的延長fMetAA2P位A位E位AUG5'3'2.轉(zhuǎn)肽/成肽3.移位/轉(zhuǎn)位二、肽26P位A位E位AUG5'3'二、肽鏈的延長fMetAA2AA3IIIIIII進位轉(zhuǎn)肽移位蛋白質(zhì)合成是耗能（GTP）過程IIIIIIIP位A位E位AUG5'3'二、肽鏈的延長fMetAA2AA327條件：1.A位上出現(xiàn)終止密碼；2.出現(xiàn)釋放因子（releasefactor,RF）：原核生物釋放因子有RF-1，RF-2，RF-3釋放因子作用：1.識別終止密碼并與其結(jié)合，如RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。2.誘導轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚裕≧F-3的作用），水解肽酰-tRNA之間的酯鍵，使肽鏈從核蛋白體上釋放。三、肽鏈合成的終止條件：釋放因子作用：三、肽鏈合成的終止28RF三、肽鏈合成的終止GCCUAG5'3'CGGRF三、肽鏈合成的終止GCCUAG5'3'CGG29下一頁下一頁30參與真核生物翻譯起始過程的因子多，且前加e：如eIF、eEF、eRF四、真核生物蛋白質(zhì)的生物合成1.真核生物的翻譯起始過程2.真核生物與原核生物的肽鏈延長過程相似。3.真核生物與原核生物的肽鏈終止過程相似。參與真核生物翻譯起始過程的因子多，且前加e：如eIF、31

從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)生物活性，必需經(jīng)過不同的翻譯后復(fù)雜加工過程才轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂猩锘钚缘墓δ艿鞍住Ｖ饕?肽鏈一級結(jié)構(gòu)的修飾高級結(jié)構(gòu)的形成（多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu)）修飾后的靶向運輸?shù)谌?jié)蛋白質(zhì)合成后加工和輸送從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)生物活性，32一、級結(jié)構(gòu)的修飾1.肽鏈N端的修飾2.個別氨基酸的修飾（共價修飾）3.多肽鏈的水解修飾4.二硫鍵形成第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后加工和輸送一、級結(jié)構(gòu)的修飾1.肽鏈N端的修飾第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后加工和33二、高級結(jié)構(gòu)的修飾第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后加工和輸送1.新生肽鏈的折疊：需分子伴侶(molecularchaperon)或折疊酶幫助2.亞基聚合3.輔基連接二、高級結(jié)構(gòu)的修飾第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后加工和輸送1.新生肽鏈34保留在胞液進入細胞器分泌到體液，再被輸送到其他組織第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后加工和輸送三、蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送保留在胞液第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后加工和輸送三、蛋白質(zhì)合成后的靶35氯霉素鏈霉素和卡那霉素嘌呤霉素放線菌酮5’3’AP四環(huán)素族一、抗生素類第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制氯霉素鏈霉素和卡那霉素嘌呤霉素放線菌酮5’3’AP四環(huán)素族一361.白喉毒素(toxin)使真核生物翻譯過程中的延長因子eEF-2發(fā)生ADP糖基化而失活2.干擾素(interferon，INF)真核細胞感染病毒后分泌的一類有抗病毒作用的蛋白質(zhì)第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制二、其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)1.白喉毒素(toxin)第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑37干擾素誘導的蛋白激酶dsRNA(1)干擾素誘導eIF2磷酸化而失活A(yù)TPeIF2ADPeIF2-P（失活）Pi磷酸酶第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制干擾素的作用機理干擾素誘導的蛋白激酶dsRNA(1)干擾素誘導eIF2磷酸化38dsRNA干擾素AAPAPPPP2

5

2

5

5

2

-5

AAPPPATP2-5A合成酶降解mRNARNaseLRNaseL活化第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制（2）干擾素誘導病毒RNA降解dsRNA干擾素AAPAPPPP252552-39選擇題（A1型）1．與mRNA密碼子ACG相對應(yīng)的tRNA反密碼子是A.UGCB.TGCC.GCAD.CGUE.CGT2．生物體編碼20種氨基酸的密碼個數(shù)為A.16B.61C.20D.64E.603．能識別終止密碼的是A.EF-GB.polyAC.RFD.m7GTPE.IF√√√選擇題（A1型）1．與mRNA密碼子ACG相對應(yīng)的tRN40選擇題（A2型）1．下列關(guān)于氨基酸密碼子的描述哪一項是錯誤的?A.密碼子有種屬特異性，所以不同生物合成不同的蛋白質(zhì)B.密碼子閱讀有方向性，從5′端起始，3′端終止C.一種氨基酸可有一組以上的密碼子D.密碼子第1，2位堿基與反密碼子的第3，2位堿基結(jié)合嚴格按堿基互補原則E.密碼子第3位堿基在決定摻入氨基酸的特異性方面重要性較小√選擇題（A2型）1．下列關(guān)于氨基酸密碼子的描述哪一項是錯41A.5‘→3’B.3‘→5’C.N端→C端D.C端→N端E.由中間向兩端1．遺傳密碼閱讀的方向為（）2．多肽鏈延長的方向為（）A.復(fù)制B.轉(zhuǎn)錄C.翻譯D.逆轉(zhuǎn)錄E.基因表達3．遺傳信息從DNA→蛋白質(zhì)稱為（）4．遺傳信息從RNA→蛋白質(zhì)稱為（）5．遺傳信息從RNA→DNA稱為（）選擇題（B型）ACECDA.5‘→3’B.3‘→5’42選擇題（X型）1.蛋白質(zhì)生物合成需要A.mRNAB.轉(zhuǎn)肽酶C.核蛋白體D.ATPE.引物酶2.能直接抑制細菌蛋白質(zhì)生物合成的抗生素是A.氯霉素B.鏈霉素C.四環(huán)素D.青霉素E.土霉素3.在蛋白質(zhì)分子中，下列哪些氨基酸是在翻譯后加工階段產(chǎn)生的?A.磷酸絲氨酸B.羥賴氨酸C.γ-羧基谷氨酸D.谷氨酰胺E.亮氨酸√√√√√√√√√√√選擇題（X型）1.蛋白質(zhì)生物合成需要2.能直接抑制細菌蛋43判斷題1.tRNA分子上3‘端序列的功能是辨認mRNA上的密碼子。（）2.核糖體是細胞內(nèi)進行蛋白質(zhì)生物合成的場所。（）3.原核細胞新生肽鏈N端第一個殘基為fMet，真核細胞新生肽鏈肽鏈N端第一個氨基酸殘基為Met。（）4.肽鏈在核蛋白體上的合成需要GTP供能。（）√√√×判斷題1.tRNA分子上3‘端序列的功能是辨認mRNA上44填空題1.新生肽鏈每增加一個氨基酸單位需經(jīng)過

、

、

三步反應(yīng)。2.遺傳密碼的基本特點是：

、

、

、

。3.組成核蛋白體的化學物質(zhì)是

和

，核蛋白體的生理功能是

。4.核糖體的大亞基上有

位和

位，并具有

酶和

酶的活性。進位/注冊轉(zhuǎn)肽/成肽移位連續(xù)性通用性簡并性擺動性蛋白質(zhì)rRNA蛋白質(zhì)生物合成的場所A位/氨基酰位/受位P位/肽酰位/給位轉(zhuǎn)肽GTP填空題1.新生肽鏈每增加一個氨基酸單位需經(jīng)過45答：(1)mRNA：5′端有帽子結(jié)構(gòu)m7Gppp，3′端有polyA，依次相連的三個核苷酸組成一個密碼，共有64個，其中61個密碼代表20種氨基酸，1個起始密碼，3個終止密碼。mRNA在蛋白質(zhì)合成中起直