蛋白质的合成与转运

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1、Chapter38 蛋白质的合成与转运蛋白质的合成与转运蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成？Protein biosynthesisChapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）一、一、蛋白质合成的分子基础蛋白质合成的分子基础 n参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质n翻译翻译-以以mRNA为模板合成蛋白质为模板合成蛋白质 n mRNA-模板模板n rRNA-构成核糖体作为蛋白质合成场所构成核糖体作为蛋白质合成场所n tRNA-搬运工具搬运工具n 氨基酸氨基酸-原料原料n 蛋白

2、质因子蛋白质因子(起始因子起始因子IF，延伸因子，延伸因子EF，释放因子，释放因子RF，等等等等)n 酶酶-氨基酰氨基酰-tRNA合成酶，转肽酶，转位酶，等合成酶，转肽酶，转位酶，等n 无机离子无机离子-Mg+Chapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）一、一、蛋白质合成的分子基础蛋白质合成的分子基础（一）（一）mRNA是翻译的直接模板是翻译的直接模板原核生物与真核生物原核生物与真核生物mRNA的区别的区别（真核）单顺反子（真核）单顺反子 （原核）多顺反子（原核）多顺反子（真核）（真

3、核）5端帽子结构端帽子结构 3端端polyA尾巴尾巴三联体密码三联体密码-mRNA上每三个相邻的碱基构成一个遗传密上每三个相邻的碱基构成一个遗传密码，决定一种氨基酸码，决定一种氨基酸.蛋白质生物合成的本质是四种核苷酸上所携带的遗传信蛋白质生物合成的本质是四种核苷酸上所携带的遗传信息转变为由二十种氨基酸组成的多肽的过程。息转变为由二十种氨基酸组成的多肽的过程。Chapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）一、一、蛋白质合成的分子基础蛋白质合成的分子基础（二）（二）tRNA转运活化的氨基酸

4、至转运活化的氨基酸至mRNA模板上模板上ntRNA的反密码子环与mRNA的密码配对ntRNA的3-端CCA-OH是氨基酸的结合位点n氨基酰-tRNA合成酶具有绝对专一性和 校正活性校正活性n氨基酰氨基酰-tRNA的写法的写法Arg-tRNAarg fMet-tRNAfmetMet-tRNAimet Met-tRNAemet Chapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）一、一、蛋白质合成的分子基础蛋白质合成的分子基础（三）核糖体是肽链合成的场所（三）核糖体是肽链合成的场所 核糖体由大核

5、糖体由大,小亚基构成小亚基构成原核生物原核生物:70s (30s,50s)真核生物真核生物:80s (40s,60s)Chapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）一、一、蛋白质合成的分子基础蛋白质合成的分子基础（三）核糖体是肽链合成的场所（三）核糖体是肽链合成的场所 n 多聚核糖体多聚核糖体n 在一条在一条mRNA链上，多个核糖体呈串珠状链上，多个核糖体呈串珠状排列（间隔排列（间隔80个核苷酸），多个核糖体同个核苷酸），多个核糖体同时在一条时在一条mRNA上进行翻译，上进行翻译，n大

6、大加速蛋白质合成的速度，提高了大大加速蛋白质合成的速度，提高了mRNA的利用率的利用率Chapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）二、二、蛋白质生物合成过程（翻译的步骤）蛋白质生物合成过程（翻译的步骤）（一）肽链延伸的方向及速度（一）肽链延伸的方向及速度 应用放射性同位素示踪技术证明应用放射性同位素示踪技术证明多肽链的合成是从多肽链的合成是从N-端向端向C端进行的。端进行的。（二）（二）mRNA上翻译的方向上翻译的方向 mRNA上信息的阅读（翻译）是从上信息的阅读（翻译）是从mRNA

7、的的5末端向末端向3末端进行的。在细胞内常见转录与翻译同时进行。末端进行的。在细胞内常见转录与翻译同时进行。Chapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）二、二、蛋白质生物合成过程（翻译的步骤）蛋白质生物合成过程（翻译的步骤）（三）（三）氨基酸的活化（氨酰氨基酸的活化（氨酰-tRNA-tRNA的合成）的合成）氨基酸 +tRNA氨基酰-tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATPAMP+PPi氨酰氨酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶的特点：的特点：（1）每种氨基酸都有一个专一的每种氨基酸都有一个

8、专一的酶和酶和tRNA；（；（2）只作用于）只作用于L-氨基酸氨基酸 以上这种严格的专一性大大减少多肽合成中的差错。以上这种严格的专一性大大减少多肽合成中的差错。（三）肽链合成过程（三）肽链合成过程n1 1、翻译的起始翻译的起始n蛋氨酰蛋氨酰-tRNA与与mRNA结合到核糖体形成起始复合物结合到核糖体形成起始复合物n(1)起始复合物的生成起始复合物的生成30S50S70SIF3 IF130SIF3 IF130SIF3 IF150SAUGfMet-tRNAfmetIF3 IF1AUGMetIF3 IF1IF2AUGMetAUGS-D序列序列-mRNA起始密码前的一起始密码前的一段富含嘌呤核苷酸的

9、序列段富含嘌呤核苷酸的序列.(9-12bp)5-AGGAPuPuUUUPuPuAUG-3（2）起始因子）起始因子IF和和eIFn(3)真核生物翻译起始的特点真核生物翻译起始的特点neIF 111 n 蛋氨酰蛋氨酰-tRNAimet nmRNA的的5端有帽子结构，端有帽子结构，3端有端有polyAn核糖体为核糖体为n先结合上先结合上蛋氨酰蛋氨酰-tRNAimet，再结合，再结合mRNAMetAUG80S（4 4）tRNAtRNA对密码子的识别对密码子的识别反密码子的作用反密码子的作用氨基酸臂氨基酸臂tRNA凭借自身的反密码凭借自身的反密码子与子与mRNA分子上的密码分子上的密码子相识别而把所携带

10、的氨子相识别而把所携带的氨基酸送到肽链的一定位置基酸送到肽链的一定位置上。上。三叶草型二级结构三叶草型二级结构折叠成倒写折叠成倒写L-型三维结构型三维结构 反密码子与密码子结合时，二者的反密码子与密码子结合时，二者的方向相反，是从方向相反，是从mRNAmRNA的的55末端向末端向33末末端进行阅读，端进行阅读，mRNAmRNA密码子的第一、二、密码子的第一、二、三位碱基与三位碱基与tRNAtRNA反密码子的第三、二、反密码子的第三、二、一位碱基相对应。密码子的第一、二位一位碱基相对应。密码子的第一、二位碱基与反密码子的第三、二位碱基严格碱基与反密码子的第三、二位碱基严格配对，而其第三位碱基与反

11、密码子第一配对，而其第三位碱基与反密码子第一位碱基配对则不严格，可出现位碱基配对则不严格，可出现UIUI、IIC C、IAIA等配对摆动现象，叫等配对摆动现象，叫“摆动配摆动配对对”。80S核糖体 +eIF3 40S小亚基 eIF3 +60S大亚基 eIF4Met-tRNAimet+GTP+eIF2Met-tRNAimet-eIF2-GTP辅eIF240S-Met-tRNAimet-GTP-40S-Met-tRNAimet-mRNA-GTPeIF1eIF4A,4BeIF4E(帽结合因子)mRNAATPADP+PieIF5eIF5GDP+Pi80S-Met-tRNAimet-mRNAeIF4D活

12、化80S起始复合物MetAUG80Sn2 2、肽链的延长、肽链的延长n 延长因子延长因子(EF)原核生物 功能 真核生物 EF-Tu 协助氨基酰-tRNA进入 EF-1 EF-Ts A位；结合GTP （）EF-G 转位酶，协助mRNA前移 由A位进入P 位；游离 EF-2 tRNA的释放核糖体循环核糖体循环:进位，成肽，移位进位，成肽，移位n（1）进位）进位 氨基酰氨基酰tRNA进入进入A位位,需需要要EF-T协助协助 （-GTP）EF-T+GTP+AA-tRNAAA-tRNATu-GTP +TsAA-tRNA-mRNATu-GDP +PimRNAPiGTP Tsn（2）成肽成肽n 转肽酶转肽

13、酶n（3）移位）移位 移位酶移位酶 （消耗（消耗1分子分子GTP）nmRNA向前移动一个密码子的位置向前移动一个密码子的位置n耗能耗能OCCHNH2OROCCHNH2OH3CSCH2CH2OCCHNHCCHOOH3CSCH2CH2RA位P位A位P位转肽酶NH2n3 3、肽链合成的终止、肽链合成的终止n终止密码的辨认，肽链从肽链终止密码的辨认，肽链从肽链-tRNA上水解出，上水解出，mRNA从核糖体中分离，大小亚基拆开。从核糖体中分离，大小亚基拆开。n都需要都需要RF(1,2,3)和和RR参与终止，参与终止，nRF的作用是的作用是n辨认终止密码辨认终止密码n促进肽链促进肽链C端与端与tRNA3-

14、OH酯键的水解。酯键的水解。nRR的作用的作用n把把mRNA从核蛋白体上游离出来从核蛋白体上游离出来n原核生物：原核生物：n RF-1识别识别UAA及及UAGn RF-2识别识别UAA及及UGAn RF-3n能促进能促进RF-1和和RF-2对核糖体的结合。对核糖体的结合。n是酯酶的激活物是酯酶的激活物n转肽酶转肽酶 酯酶活性酯酶活性Chapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）三、三、蛋白质的运输及翻译后的修饰蛋白质的运输及翻译后的修饰 n（一）翻译后加工（一）翻译后加工-肽链从核蛋白

15、体释放肽链从核蛋白体释放后，经过细胞内各种修饰处理过程，成为后，经过细胞内各种修饰处理过程，成为有活性的成熟蛋白质有活性的成熟蛋白质n1、高级结构的修饰、高级结构的修饰n（1）亚基聚合）亚基聚合n四级结构四级结构 Hb(22)n（2）辅基连接）辅基连接n结合蛋白结合蛋白Chapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）三、三、蛋白质的运输及翻译后的修饰蛋白质的运输及翻译后的修饰（一）翻译后加工（一）翻译后加工2、一级结构的修饰、一级结构的修饰n（1）切除）切除N-端的甲酰基或端的甲酰基或N

16、-蛋氨酸蛋氨酸:脱甲酰基酶或氨基肽酶脱甲酰基酶或氨基肽酶n（2）个别氨基酸的修饰）个别氨基酸的修饰n羟脯氨酸羟脯氨酸,羟赖氨酸的羟化羟赖氨酸的羟化;n含含-OH的丝氨酸的丝氨酸,苏氨酸苏氨酸,酪氨酸的磷酸化酪氨酸的磷酸化;n 多肽链二硫键的形成多肽链二硫键的形成n（3）水解修饰）水解修饰 鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原(POMC)Chapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）三、三、蛋白质的运输及翻译后的修饰蛋白质的运输及翻译后的修饰（二）蛋白质合成后的靶向输送（二）蛋白质合成后的靶

17、向输送1、蛋白质合成后的去向蛋白质合成后的去向n留在胞浆留在胞浆n进入核、线粒体或其它细胞器进入核、线粒体或其它细胞器 n分泌至体液，输送至靶器官分泌至体液，输送至靶器官n靶向输送靶向输送-蛋白质合成后，定向地蛋白质合成后，定向地到达其执行功能的目标地点到达其执行功能的目标地点Chapter38Chapter38 蛋白质的生物合成与转蛋白质的生物合成与转运运Protein biosynthesis（翻译翻译Translation）三、三、蛋白质的运输及翻译后的修饰蛋白质的运输及翻译后的修饰（二）蛋白质合成后的靶向输送（二）蛋白质合成后的靶向输送2、分泌性蛋白质分泌性蛋白质n蛋白质透过膜性结构的

18、条件蛋白质透过膜性结构的条件n 信号肽信号肽 n蛋白质自身的结构特点蛋白质自身的结构特点n转运的机构转运的机构蛋白质一经产生，去向就被决定。通过安装蛋白质一经产生，去向就被决定。通过安装一段信号序列，被信号识别体识别和固定。一段信号序列，被信号识别体识别和固定。信号肽与信号肽的识别信号肽与信号肽的识别nN-N-端的一段疏水氨基酸端的一段疏水氨基酸 1040 nN端端 带正电荷的碱性氨基酸带正电荷的碱性氨基酸n疏水核心区疏水核心区 中性氨基酸中性氨基酸nC端端 小分子氨基酸（信号肽酶裂解部位）小分子氨基酸（信号肽酶裂解部位）n 多数为酶原多数为酶原NC信号肽103肽ACTH-LT-MSHEndo

19、phin-MSH四、四、蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生物合成的干扰和抑制 n 1、抗生素、抗生素 抗生素 作用点 作用原理 四环素族 核蛋白体小亚基 阻碍氨酰-tRNA与小亚基结合(金霉素,四环素,土霉素)(30S,40S)不能透过真核细胞膜链霉素,新霉素,卡那霉素 30S亚基 抑制启动;引起读码错误氯霉素,林可霉素 50S亚基 抑制转肽酶活性嘌呤霉素 真核生物 抑制转肽酶放线菌酮 与酪氨酰-tRNA结构类似 干扰翻译四、四、蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生物合成的干扰和抑制 2 2、干扰蛋白质生物合成的生物活性物质、干扰蛋白质生物合成的生物活性物质n白喉毒素白喉毒素 对真核生物剧毒对真

20、核生物剧毒n 可对可对EF-2起共价修饰作用起共价修饰作用n干扰素干扰素(interferon，IF)是细胞感是细胞感染病毒后产生的一类蛋白质。可抑染病毒后产生的一类蛋白质。可抑制病毒繁殖，保护宿主。制病毒繁殖，保护宿主。干扰素+双链RNA多个ATP25pppA（pA）n（25）25A合成酶核酸内切酶（无活性）核酸内切酶（无活性）核酸内切酶（有活性）mRNA降解蛋白激酶（无活性）蛋白激酶（有活性）eIF-2-Pi蛋白质合成启动受抑制ATP本章小节本章小节n1、掌握遗传密码的特点，、掌握遗传密码的特点，mRNA、tRNA 及核糖体在蛋白质合成中的作用。及核糖体在蛋白质合成中的作用。n2、熟悉、熟

21、悉 核糖体循环。核糖体循环。n3、了解蛋白质生物合成的主要过程。蛋、了解蛋白质生物合成的主要过程。蛋白质翻译后加工，抗生素对翻译的抑制作白质翻译后加工，抗生素对翻译的抑制作用。用。思考题思考题n1 1、下列关于氨基酸密码子的描述哪一项、下列关于氨基酸密码子的描述哪一项是错误的？是错误的？nA A、密码子有种属特异性，故不同生物、密码子有种属特异性，故不同生物合成不同的蛋白质合成不同的蛋白质 nB B、密码子阅读有方向性，、密码子阅读有方向性，5353nC C、一种氨基酸可有一组以上的密码子、一种氨基酸可有一组以上的密码子 nD D、一组密码子只代表一种氨基酸、一组密码子只代表一种氨基酸nE E

22、、密码子第三位碱基在决定掺入氨基、密码子第三位碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面重要性较小酸的特异性方面重要性较小n2 2、下列关于蛋白质合成的描述哪一项是、下列关于蛋白质合成的描述哪一项是错误的？错误的？nA A、氨基酸须活化成活性氨基酸、氨基酸须活化成活性氨基酸 nB B、氨基酸的羧基被活化、氨基酸的羧基被活化 nC C、体内所有的氨基酸都有密码、体内所有的氨基酸都有密码nD D、活化的氨基酸被搬运到核糖体上、活化的氨基酸被搬运到核糖体上 nE E、tRNAtRNA的反密码子与的反密码子与mRNAmRNA密码子按碱密码子按碱基配对原则结合基配对原则结合n3 3、名词解释、名词解释：翻译：翻译 ；遗传密码的简并性；遗传密码的简并性 三联体密码三联体密码n4 4、试述核酸在蛋白质合成中的作用、试述核酸在蛋白质合成中的作用。n5 5、试述蛋白质翻译后加工的生物学意义，、试述蛋白质翻译后加工的生物学意义，并列出有哪些加工方式？并列出有哪些加工方式？