《蛋白质合成及转运.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质合成及转运.ppt（45页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、2023/9/28,1,蛋白质合成及转运,2023/9/28,2,2023/9/28,3,将mRNA中核苷酸顺序转变为蛋白质分子中氨基酸顺序的过程，即将mRNA中4种核苷酸的语言解读为蛋白质中20种氨基酸的语言翻译（Translation）,蛋白质的生物合成：,以mRNA为模板合成蛋白质的过程,2023/9/28,4,一、蛋白质合成的分子体系,(一)mRNA：蛋白质合成的模板,辨认起始密码子(AUG)：翻译（蛋白质合成）起始的必须步骤确定阅读框架按照不重叠的三联体密码子翻译产生对应的AA并形成肽键终止密码子，合成结束，肽链释放（终止密码连续出现23个）,5,3,AUG,UAA、UGA、UAG,
2、编码区,3端非编码区,5端非编码区,2023/9/28,5,mRNA分子中每三个相邻碱基组成一个密码子 真核生物mRNA的成熟需要经过剪切修饰，只编码一条肽链，转录和翻译发生在不同的空间和时间原核生物mRNA转录和翻译几乎同时进行，可以编码多条肽链,mRNA：蛋白质合成的模板,2023/9/28,6,1、引导氨基酸进入核糖体2、将mRNA的碱基序列翻译为氨基酸序列3、tRNA的反密码子与mRNA的密码子碱基互补,（二）tRNA：转运活化的AA至mRNA模板,2023/9/28,7,7090个核苷酸，分子较小三叶草形结构,1）含稀有碱基2）反密码环有三个反密码子3）氨基酸臂有CCA结构,一种tR
3、NA只与一种AA结合 一种AA可与几种tRNA结合 tRNA约50余种 密码子第三位核苷酸摆动 配对,tRNA的关键部位：氨基酸臂：AA结合部位 反密码环：mRNA结合部位,2023/9/28,8,2023/9/28,9,核糖体：无界膜，颗粒状，大、小亚基组成亚基：含不同的Pr、rRNA，原核和真核生物不同,1.核糖体的组成,(三)核糖体是蛋白质合成的工厂,2023/9/28,10,多聚核糖体（polgsome）,mRNA和多个核蛋白体的聚合物，一般间隔40个核苷酸结合一个核糖体。（一个mRNA分子同时有多个核蛋白体在进行蛋白质的合成）,2023/9/28,11,原核生物的转录翻译同步进行,多
4、聚核糖体的电镜照片,2023/9/28,12,rRNA与蛋白质构成核糖体,细菌核糖体：3种rRNA、57个Pr，Mw 270万 真核生物核糖体：4种rRNA、约82个Pr，Mw 420万,2023/9/28,13,原核生物5S rRNA可与tRNA互补，与23S rRNA互补16S rRNA的3端ACCUCCUUA与mRNA的SD序列互补，翻译起始定位；与23S rRNA互补，大小亚基结合23S rRNA与起始tRNA互补,2023/9/28,14,2、核糖体的结构与功能,1、P位点（肽酰基位点）结合肽基-tRNA的位点2、A位点（氨酰基位点）结合氨基酰-tRNA的位点3、转肽酶活性 催化肽键
5、的形成4、识别mRNA的位点 小亚基上，可容纳2个密码,2023/9/28,15,3、核糖体存在场所,粗面内质网（主要）细胞质 线粒体、叶绿体,细菌细胞：约20，000个核糖体 真核细胞：106个 未成熟蟾蜍卵细胞：1012个,2023/9/28,16,密码子的特点,连续性：两个密码之间没有任何碱基隔开。简并性：64个密码子对应20个氨基酸，同一种氨基酸有两个或多个密码子的现象为密码子的简并性。变偶性：专一性取决于头两个碱基，tRNA上的反密码子与mRNA密码子匹配时，第一二碱基严格配对，第三碱基可以变动。反密码子第一位可为I，可识别更多简并密码子。这样32种tRNA即可识别61个编码氨基酸的
6、密码子。通用性：共用一套遗传密码。线粒体编码方式有所不同。,4种碱基，编码20个氨基酸,2023/9/28,17,5个阶段合成方向：NC端翻译方向：53,二、翻译的步骤,2023/9/28,18,在核糖体上进行，且是一个循环过程，因此也成为核糖体循环。,2023/9/28,19,（一）氨基酸的活化,1、氨基酰-tRNA合成酶：使AA结合到特定的tRNA上,AA活化（能量）tRNA携带AA到mRNA指定部位（专一性）,2023/9/28,20,2、每个氨酰-tRNA合成酶可识别一个特定的AA和与此AA对应的多个tRNA的特定部位,氨酰-tRNA合成酶具有校对功能，如果产物不对应，则启动校对活性，
7、水解非正确组合的氨基酸和tRNA之间形成的共价联系。,2023/9/28,21,原核生物能将tRNAiMet的氨基酸甲酰化,（二）起始阶段,1、所有蛋白质翻译起始为甲硫氨酸一个特殊的tRNA启动了蛋白质的合成,2023/9/28,22,1）转运Met的tRNA：2种,（1）tRNAiMet（原核：tRNAifMet）：被起始因子识别，与起始密码AUG配对，在肽链N端掺入Met，启动蛋白质合成,（2）tRNAMet：被延伸因子识别，与mRNA之间AUG配对，掺入Met（延伸）,2）Met的活化产物,（1）起始位置：Met-tRNAiMet 原核：fMet-tRNAMet,（2）中间位置：Met-
8、tRNAMet,2023/9/28,23,2、翻译开始于mRNA与核糖体的结合,原核生物的mRNA存在富含嘌呤碱基的SD序列 核糖体小亚基上的16S rRNA3端的富含嘧啶序列可与SD序列 配对结合,2023/9/28,24,形成起始复合体,原核生物,起始因子IF-3、IF-1结合于小亚基（IF-3：促进上一轮蛋白质合成的核糖 体大小亚基解聚）小亚基16S rRNA序列与mRNA的SD序列互补配对使 小亚基结合于SD序列（真核生物无SD序列）fMet-tRNAfMet与起始密码AUG配对结合，与GTP结合 的起始因子IF-2同时结合,形成五元起始复合物 GTP水解释放能量，促使大亚基结合成完
9、整的核糖体,IF-1、IF-2、IF-3脱离复合体 mRNA、fMet-tRNAfMet和核糖体构成三元起始复合物,2023/9/28,25,真核生物起始阶段与原核生物的不同点,无SD序列，但有5帽子、3polyA尾巴 帽子结合蛋白促使小亚基与mRNA结合 起始因子eIF，有10种以上 小亚基先与Met-tRNAMet结合，再与mRNA的AUG结合（与原核相反）,注意：启动过程消耗GTP 复合体含3种RNA、蛋白质和Met，无DNA,2023/9/28,26,（三）在肽链延长过程中有3个重复的延伸反应,注册,成肽,转位,2023/9/28,27,核糖体的四个活性部位,转肽酶中心-E位,2023
10、/9/28,28,核糖核蛋白体循环注册,2023/9/28,29,核糖核蛋白体循环成肽,2023/9/28,30,核糖核蛋白体循环转位,2023/9/28,31,（四)翻译的终止需要释放因子和终止密码子的参加,释放因子包括：RF1识别UAA和UAG，RF2识别UAA和UGA，RF3刺激二者活性。,肽链通过注册、成肽、转位3个步骤的循环延长肽链 当遇到终止密码时，肽链延长结束 肽链释放，大小亚基自mRNA脱落,2023/9/28,32,RRF,2023/9/28,33,（一）肽链的翻译后的加工修饰：一级结构的修饰、多肽链的折叠、三维结构的修饰等,1.肽链的N端切割：去除N端fMet残基,四、肽链
11、翻译后的加工修饰与转运,2023/9/28,34,信号肽及部分肽段的切除,蛋白质完成跨膜运输，信号肽酶切除信号肽 往往还含有一段与活性无关的其他肽段，切除后才能形 成有活性的蛋白质,2023/9/28,35,2.个别氨基酸的共价修饰,二硫键的形成：2个Cys-SH间脱氢氧化,辅助因子的连接：与糖、脂类、血红素等结合形成结合蛋白质,亚基聚合：Hb的4个亚基聚合成四级结构,个别氨基酸的化学修饰,编码氨基酸：20种；蛋白质AA：100种编码AA化学修饰,2023/9/28,36,磷酸化：Ser、Thr、Tyr羟基化：Pro、Lys酰基化：His甲基化：Trp核糖基化：Arg,2023/9/28,37
12、,蛋白质的生物活性：氨基酸顺序，空间结构新生肽链：必须经过严格而复杂的折叠，才能形成正确空间结 构、活性蛋白质多肽链的氨基酸顺序如何决定蛋白质的空间结构 第二遗传密码？,3.肽链的折叠,2023/9/28,38,新生肽链折叠：分子伴侣、折叠酶,分子伴侣（Molecular chaperone）帮助新生肽链进行非共价折叠的一类蛋白质热休克蛋白、伴侣素等,折叠酶（Foldase）类催化与折叠有关的化学反应的酶目前已知：2个二硫键异构酶（PDI）、脯氨酸异构酶（PPI）,2023/9/28,39,分子伴侣帮助新生肽链的正确折叠,2023/9/28,40,蛋白质的合成部位：核糖体,合成后的去向,1）保
13、留在胞浆2）进入细胞核、线粒体或其它细胞器3）分泌至体液（胞外）运输到靶器官和靶细胞,靶向运输（Protein targeting）,蛋白质合成后，定向到达其执行功能的目标地点,跨膜运输：蛋白质运输需通过膜性结构,（二）肽链翻译后的转运,2023/9/28,41,蛋白质通过其信号肽引导到目的地,氨基端碱性区中部疏水核心区羧基端加工区,信号肽（signal peptide）：每个需要转运的肽链都含有一段特异性的氨基酸序列，引导该肽链被输送到不同转运系统中。这一段氨基酸序列称信号肽。,2023/9/28,42,1040个AA残基组成；三个区段,信号肽的共同结构,1）N端带正电荷的氨基酸：Lys、A
14、rg等碱性AA2）中间：1015或更多的疏水AA区段：Leu、Ile等 利于分泌性蛋白进入膜结构3）C端能被信号肽酶裂解的部位：Ala、Gly、Ser、Cys；跨膜运输完成，信号肽酶识别并切割信号肽,2023/9/28,43,游离核糖体：只合成线粒体或叶绿体的蛋白质,粗面内质网结合的核糖体：溶酶体蛋白，分泌蛋白质和构成质膜骨架的蛋白质,2023/9/28,44,1）蛋白质在核糖体合成，首先合成出信号肽2）信号肽被信号识别体（SRP）蛋白结合，肽链延伸停止3）SRP与内质网膜SRP受体结合，核糖体与膜上核糖体受体结合4）SRP释放5）肽链延长重新开始，完成蛋白质合成6）信号肽酶切除信号肽，蛋白质释放入内质网腔内,蛋白质靶向运输到内质网,2023/9/28,45,内质网合成的肽链经过修饰加工，转运至高尔基体，进行多肽的糖基化修饰及多肽的分类、转运 在高尔基体中，对糖蛋白的寡糖链进行修饰和调整，将各种多肽分类送往溶酶体、分泌粒和质膜等目的地。,
