第十三章蛋白质的生物合成幻灯片.pptVIP

第十三章 蛋白质的生物合成 翻译―mRNA为模板合成蛋白质的过程 蛋白质合成是在核糖体中进行的，包括各种蛋白和RNA等300多种不同的大分子参与 蛋白质合成速度非常惊人。大肠杆菌在37oC条件下合成100个残基组成的蛋白质只需5s 蛋白质合成要消耗大量能量，约占全部生物合成反应总耗能量的90%，所需要的能量由ATP和GTP提供 遗传密码 mRNA中的核苷酸序列与蛋白质中的氨基酸序列的关系 利用酶法或化学法合成有特定序列的均聚核苷酸，共聚核苷酸及核糖体结合技术等方法，于1965年完全弄清了20种天然氨基酸的60多组密码子 用人工合成多聚核苷酸破译遗传密码 核苷酸序列是三个一组被翻译的，而且是连续的，非重叠的 UUU-苯丙氨酸；CCC-脯氨酸；AAA-赖氨酸 鸟苷四聚体 随机RNA序列对应的多肽序列 三个一组非重叠的翻译 读码方式 遗传密码表 遗传密码的简并 Crick的连接物假说 密码子与反密码子（1） mRNA密码子的前两个核苷酸总是与tRNA相应的反密码子形成强的碱基配对，体现密码子的专一性 反密码子的第一个碱基（由5‘ → 3’读码，与密码子的第三个碱基配对）决定能被tRNA识别的密码子的数目 密码子与反密码子（2） 当次黄苷（I）是反密码子的第一个核苷时，tRNA能识别三个不同的密码子，这也是任何一个tRNA所能识别的最大数目的密码子 当一个氨基酸有几个不同的密码子时，如果前两个不同，那么就意味着tRNA不同 密码子与反密码子的配对关系 摆动碱基与密码子 遗传密码小结（1） 蛋白质的氨基酸序列是通过翻译mRNA来合成的，合成是在核糖体中进行的 mRNA中由三个核苷酸组成的密码子决定一个氨基酸。tRNA识别密码子并将相应的氨基酸插入到多肽链中 密码子是通过人工合成mRNA来破译的 遗传密码小结(2) AUG是翻译开始信号，UAA、UAG、UGA是终止信号 遗传密码是简并的，一个氨基酸往往有多个密码子 除了极少数例外，标准的遗传密码适合于所有生物 密码子的第三个碱基与反密码子的第一个碱基的配对存在着多种组合 蛋白质合成的五阶段 氨基酸由氨酰tRNA合成酶活化 蛋白质合成起动复合物的形成 肽键的形成及肽链增长 肽链增长在释放因子的协助下终止 形成的多肽进行后“加工处理” 大肠杆菌蛋白合成要求的组分 原核生物70S核糖体的组成 有关tRNA tRNA通常只含几十个核苷酸，分子量20,000到31,000，平均沉降系数为4S 每一种氨基酸至少有一种tRNA，要识别所有氨基酸的密码子至少需要32种tRNA tRNA主要作用是将氨基酸转运到核糖体-mRNA复合物的相应位置用于蛋白质合成 大多数tRNA分子具有类似的三叶草二级结构 第一阶段：氨基酸的活化 tRNA的氨酰化（2） 两类氨酰tRNA合成酶 氨酰tRNA结构 氨酰tRNA合成酶的校正功能 与合适的氨基酸结合 在合成氨酰-AMP过程中，如果发现是错误的氨基酸，则水解之 如果生成错误的氨酰-AMP，另外一活性位可与之结合，并水解之 合成104个氨基酸的序列约有一个错误 氨酰tRNA合成酶与tRNA的关系 Ala-tRNA合成酶要求的结构因素 细菌中蛋白合成的SD序列 第二阶段：蛋白合成的起动 蛋白合成开始于N端，氨基酸残基加到多肽链的C端 AUG起动密码子翻译为甲硫氨酸残基；所有生物有两种tRNA用于转移甲硫氨酸 原核生物起始甲硫氨酸往往是N-甲酰化的，以防止其进入多肽链中间位置 N-甲酰基甲硫氨酸的生成 细菌中起动复合物的形成（1） 细菌中起动复合物的形成（2） 真核细胞起动复合物的形成 第三阶段：肽键的形成 链增长要求：1）起动复合物；2）氨酰tRNA；3）一系列链增长因子；4）GTP 第一步：氨酰-tRNA进位 第二步：肽键的形成 第三步：移位 链增长第一步：氨酰-tRNA进位 链增长第二步：肽键的形成 链增长第三步：移位 阶段四：多肽链合成终止 三个终止密码子：UAA，UAG，UGA 在细菌中，转录和翻译是联合进行的 细菌中蛋白合成的终止 细菌中蛋白合成的终止 细菌中转录和翻译是联合进行的 阶段五：肽链折叠和加工（1） N端和C端修饰 信号序列的失去 含羟基氨基酸的磷酸化 脯氨酸等的羟基化 个别氨基酸的修饰 侧链基团的糖基化 阶段五：肽链折叠和加工（2） 加入异戊二烯基 加入辅基 形成二硫键 蛋白酶水解去掉部分肽段 新生多肽折叠成有活性的构象 蛋白合成与抗生素和毒素 蛋白合成因为几乎每一步都能被一种或几种抗生素专一地抑制，抗生素成为研究蛋白合成的有价值的工具 嘌呤霉素可使肽键形成中断 蛋白质合成小结 多数蛋白质的合成是在由蛋白和rRNA组成的核糖体中进行的。 蛋白质的合成分为五个阶段。 tRNA和氨酰tRNA合成酶保证了翻译的准确性 多肽链增长开始