蛋白质生物合成 ppt课件.ppt
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目录目录蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成(翻译)(翻译)第第12章章(遗传密码的特性;起始和终止密码;(遗传密码的特性;起始和终止密码;蛋白质合成的干扰)蛋白质合成的干扰)目录目录蛋白质生物合成的概念蛋白质生物合成的概念蛋蛋白白质质生生物物合合成成(proteinbiosynthesis)也也称称翻翻译译(translation),是是生生物物细细胞胞以以mRNA为为模模板板,按按照照mRNA分分子子中中核核苷苷酸酸的的排排列列顺顺序序所所组组成成的的密码信息合成蛋白质的过程。
密码信息合成蛋白质的过程。
n定义定义目录目录
(1)氨基酸的活化)氨基酸的活化
(2)肽链的生物合成)肽链的生物合成(3)肽链形成后的加工和靶向输送)肽链形成后的加工和靶向输送n反应过程反应过程目录目录第一节第一节蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系(重点内容较多)(重点内容较多)目录目录(说明:
红色字表示是这一节的重点内容)mRNA在蛋白质合成中的作用(关于遗传密码的所有内容:
包括起始密码、终止密码及遗传密码的特点。
)rRNA在蛋白质合成中的作用tRNA在蛋白质合成中的作用(氨基酸的活化形式是氨基酰-tRNA)蛋白质合成所需要的酶和蛋白质因子等(糖原、磷脂、蛋白质合成的直接供能分别是UTP、CTP、GTP)本本节节主主要要内内容:
容:
目录目录1.基本原料:
基本原料:
20种编码氨基酸种编码氨基酸2.模板:
模板:
mRNA3.适配器:
适配器:
tRNA4.装配机:
核蛋白体装配机:
核蛋白体5.主要酶和蛋白质因子:
氨基酰主要酶和蛋白质因子:
氨基酰-tRNA合成酶、合成酶、转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等6.能源物质:
能源物质:
ATP、GTP7.无机离子:
无机离子:
Mg2+、K+蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系目录目录一、一、mRNA是蛋白质生物合成的直接模板是蛋白质生物合成的直接模板nmRNA的基本结构的基本结构StartofgeneticmessageCapEndTail5-端非翻译区端非翻译区533-端非翻译区端非翻译区开放阅读框架开放阅读框架从从mRNA5-端端起起始始密密码码子子AUG到到3-端端终终止止密密码码子子之之间间的的核核苷苷酸酸序序列列,称称为为开开放放阅阅读读框框架架(openreadingframe,ORF)。
原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPP53蛋白质蛋白质PPPmG-53蛋白质蛋白质AAA目录目录n遗传密码遗传密码在在mRNA的开放阅读框架区,以每的开放阅读框架区,以每3个相邻的个相邻的核苷酸为一组,代表一种氨基酸核苷酸为一组,代表一种氨基酸(或其他信息或其他信息),这,这种三联体形式的核苷酸序列称为密码子。
种三联体形式的核苷酸序列称为密码子。
起始密码子起始密码子(initiationcodon):
AUG终止密码子终止密码子(terminationcodon):
UAA、UAG、UGA密码子(密码子(codon)起始密码子和终止密码子:
起始密码子和终止密码子:
目录目录遗遗传传密密码码表表目录目录n遗传密码的特点遗传密码的特点1.方向性方向性(directional)翻译时遗传密码的阅读方向是翻译时遗传密码的阅读方向是53,即读,即读码从码从mRNA的起始密码子的起始密码子AUG开始,按开始,按53的方向逐一阅读,直至终止密码子。
的方向逐一阅读,直至终止密码子。
NC肽链延伸方向肽链延伸方向53读码方向读码方向目录目录2.连续性连续性(non-punctuated)编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读,密码子及密码子的各碱基之间码连续阅读,密码子及密码子的各碱基之间既无间隔也无交叉。
既无间隔也无交叉。
5.5.AUGAUGGCAGCAGUAGUACAUCAUUAAUAA33AlaValHisMet终止密码终止密码目录目录基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发阅读框架内的碱基发生插入或缺失,可能导致生插入或缺失,可能导致框移突变框移突变(frameshiftmutation)。
缬缬脯脯苏苏天冬天冬缬缬丙丙酪酪甘甘缬缬丙丙丝丝精精目录目录3.简并性简并性(degenerate)一一种种氨氨基基酸酸可可具具有有2个个或或2个个以以上上的的密密码码子子为为其其编编码码。
这这一一特特性性称称为为遗遗传传密密码码的的简简并并性。
性。
除除色色氨氨酸酸和和甲甲硫硫氨氨酸酸仅仅有有1个个密密码码子子外外,其其余余氨氨基基酸酸有有2、3、4个个或或多多至至6个个三三联联体体为为其其编编码码。
为为同同一一种种氨氨基基酸酸编编码码的的各各密密码码子子称称为简并性密码子,也称同义密码子为简并性密码子,也称同义密码子。
目录目录4.通用性通用性(universal)从简单的病毒到高等的人类,几乎使用从简单的病毒到高等的人类,几乎使用同一套遗传密码,因此,遗传密码表中的这同一套遗传密码,因此,遗传密码表中的这套套“通用密码通用密码”基本上适用于生物界的所有基本上适用于生物界的所有物种,具有通用性。
物种,具有通用性。
密码的通用性进一步证明各种生物进化密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。
自同一祖先。
目录目录5.摆动性摆动性(wobble)反密码子与密码子之间的配对有时并不反密码子与密码子之间的配对有时并不严格遵守常见的碱基配对规律,这种现象称严格遵守常见的碱基配对规律,这种现象称为摆动配对为摆动配对(wobblebasepairing)。
tRNA反密码子反密码子第第1位碱基位碱基IUGACmRNA密码子密码子第第3位碱基位碱基U,C,AA,GU,CUGU321123摆摆动动配配对对目录目录二、核蛋白体是蛋白质生物合成的场所二、核蛋白体是蛋白质生物合成的场所n核蛋白体的组成核蛋白体的组成核核蛋蛋白白体体又又称称核核糖糖体体,是是由由rRNA和和多多种种蛋蛋白白质质结结合合而而成成的的一一种种大大的的核核糖糖核核蛋蛋白白颗颗粒粒,是是蛋白质生物合成的场所。
蛋白质生物合成的场所。
目录目录原核生物原核生物真核生物真核生物核蛋白核蛋白体体小亚基小亚基大亚基大亚基核蛋白核蛋白体体小亚基小亚基大亚基大亚基S值值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA23S-rRNA5S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5.8S-rRNA5S-rRNA蛋白质蛋白质rpS21种种rpL36种种rpS33种种rpL49种种不同细胞核蛋白体的组成不同细胞核蛋白体的组成目录目录n原核生物核蛋白体结构模式原核生物核蛋白体结构模式目录目录三、三、tRNAtRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器生物合成的适配器二级结构三级结构反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂ntRNA的构象的构象目录目录四、蛋白质生物合成需要酶类、四、蛋白质生物合成需要酶类、蛋白质因子等蛋白质因子等
(一)重要的酶类
(一)重要的酶类氨氨基基酰酰-tRNA合合成成酶酶(aminoacyltRNAsynthetase),催化氨基酸的活化;催化氨基酸的活化;转转肽肽酶酶(peptidase),催催化化核核蛋蛋白白体体P位位上上的的肽肽酰酰基基转转移移至至A位位氨氨基基酰酰-tRNA的的氨氨基基上上,使使酰酰基基与与氨氨基基结结合合形形成成肽肽键键;并并受受释释放放因因子子的的作作用用后后发发生生变变构构,表表现现出出酯酯酶酶的水解活性,使的水解活性,使P位上的肽链与位上的肽链与tRNA分离;分离;转转位位酶酶(translocase),催催化化核核蛋蛋白白体体向向mRNA3-端端移移动动一个密码子的距离,使下一个密码子定位于一个密码子的距离,使下一个密码子定位于A位。
位。
目录目录
(二)蛋白质因子
(二)蛋白质因子起始因子(起始因子(initiationfactor,IF)延长因子(延长因子(elongationfactor,EF)释放因子(释放因子(releasefactor,RF)目录目录参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能种类种类生物学功能生物学功能起始因子起始因子IF-1占据占据A位防止结合其他位防止结合其他tRNAIF-2促进起始促进起始tRNA与小亚基结合与小亚基结合IF-3促进大小亚基分离,提高促进大小亚基分离,提高P位对结合起始位对结合起始tRNA的敏的敏感性感性延长因子延长因子EF-Tu促进氨基酰促进氨基酰-tRNA进入进入A位,结合并分解位,结合并分解GTPEF-Ts调节亚基调节亚基EF-G有转位酶活性,促进有转位酶活性,促进mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位移至位移至P位,促进位,促进tRNA卸载与释放卸载与释放释放因子释放因子RF-1特异识别特异识别UAA、UAG,诱导转肽酶转变为酯酶,诱导转肽酶转变为酯酶RF-2特异识别特异识别UAA、UGA,诱导转肽酶转变为酯酶,诱导转肽酶转变为酯酶RF-3可与核蛋白体其他部位结合,有可与核蛋白体其他部位结合,有GTP酶活性,能介酶活性,能介导导RF-1及及RF-2与核蛋白体的相互作用与核蛋白体的相互作用参与真核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能参与真核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能种种类生物学功能生物学功能起始因子起始因子eIF-1多功能因子,参与多个翻多功能因子,参与多个翻译步步骤eIF-2促促进起始起始tRNA与小与小亚基基结合合eIF-2B,eIF-3最先最先结合小合小亚基,促基,促进大小大小亚基分离基分离eIF-4AeIF-4F复合物成分,有复合物成分,有RNA解螺旋解螺旋酶酶活性,能解除活性,能解除mRNA5-端的端的发夹结构,使其与小构,使其与小亚基基结合合eIF-4B结合合mRNA,促,促进mRNA扫描定位起始描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F复合物成分,复合物成分,结合合mRNA5帽子帽子eIF-4GeIF-4F复合物成分,复合物成分,结合合eIF-4E、eIF-3和和PolyA结合蛋白合蛋白eIF-5促促进各种起始因子从小各种起始因子从小亚基解离,基解离,进而而结合大合大亚基基eIF-6促促进核蛋白体分离成大小核蛋白体分离成大小亚基基延延长因子因子eIF1-促促进氨基氨基酰-tRNA进入入A位,位,结合分解合分解GTP,相当于,相当于EF-TueIF1-调节亚基,相当于基,相当于EF-TseIF-2有有转位位酶酶活性,促活性,促进mRNA-肽酰-tRNA由由A位移至位移至P位,促位,促进tRNA卸卸载与与释放,相当于放,相当于EF-G释放因子放因子eRF识别所有所有终止密止密码子,具有原核生物各子,具有原核生物各类RF的功能的功能目录目录蛋白质生物合成的能源物质为蛋白质生物合成的能源物质为ATP和和GTP;参参与与蛋蛋白白质质生生物物合合成成的的无无机机离离子子有有Mg2+、K+等。
等。
(三)能源物质及离子(三)能源物质及离子目录目录第二节第二节氨基酸的活化氨基酸的活化目录目录(说明:
红色字表示是这一节的重点内容)氨基酸活化形成氨基酰-tRNA真核生物的起始氨基酰-tRNA本本节节主主要要内内容:
容:
目录目录n反应过程反应过程一、一、氨基酸活化形成氨基酰氨基酸活化形成氨基酰-tRNA氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATPAMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶目录目录目录目录n氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法丙氨酰丙氨酰-tRNA:
Ala-tRNAAla精氨酰精氨酰-tRNA:
Arg-tRNAArg甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA:
Met-tRNAMet氨基酸的三字母缩写氨基酸的三字母缩写-tRNA氨基酸的三字
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