蛋白质的生物合成翻译 ppt课件

➢ 羟化作用:羟脯氨酸 羟赖氨酸
➢ 酶活性中心的磷酸化
➢ 分泌性蛋白
蛋白质前体中不必要
肽段的切除
➢ 一条合成后的多肽链经加工产
多蛋白的加工
生多种不同活性的蛋白质/多肽
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●分泌性蛋白的加工
➢ 分泌性蛋白合成时带有“信号肽” （signal peptide)
➢ 有些蛋白质前体在合成结束后仍需切除其 他肽段 例如：胰岛素的加工
转甲酰基酶
CH2
CH2
CH2
S
N10-甲酰FH4
FH4
S
CH3
CH3
Met-tRNAtMet
fMet-tRNAtMet
31
3.三种起始因子
IF1
辅助IF3
IF2 IF3
有GTP酶活性 特异识别fmet-tRNAimet 形成fmet-tRNAimet- IF2-
GTP
促进30S小亚基结合mRNA 终止时：促使核糖体解离
32
4.30s起始复合物形成
1.核糖体亚基的拆离
2.mRNA在小亚基上就 位
起始序列（SD 序列）
30S小亚基与mRNA识 别、结合
IF1、IF3协助
3.fmet-tRNAfmet的结 合
fmet-tRNAfmet -IF2GTP 通过其反密码与 mRNA上的起始密码 AUG相配对
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5.70s起始复合物形成
RF2：作用于UGA
RF3：促进释放
结合GTP/GTP酶活性
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COO-
RF
5'
UAG
3'
多核糖体 一条mRNA链上同时具有许多个核糖 体
（每隔80核苷酸有一个核糖体） 一条mRNA可同时合成多条多肽链
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(五).翻译后加工
一级结构的修饰: N-端Met(fMet)去
除 二硫键的形成 个别氨基酸的修饰
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➢ 信号肽(signal peptide):
(1)在真核生物未成熟分泌性蛋白质中,可被
细胞转运系统识别的特征性氨基酸序列, 约15-30 AA(含疏水AA较多)。 (2)作用：把合成的蛋白质移向粗面内质网膜 与粗面内质网膜结合(信号肽颗粒识别、结合)
把合成的蛋白质送入粗面内质网膜 (3)信号肽对靶向输送有决定作用。
第十四章 蛋白质的生物合成---翻译(translation)
遗传密码 蛋白质合成的分子基础 蛋白质合成的分子机制 • 氨基酸的活化 • 肽链合成的起始 • 肽链合成的延长 • 肽链合成的终止和释放
中心法则指出，遗传信息的表达最终是合成
出具有特定氨基酸顺序的蛋白质，这种以mRNA
上所携带的遗传信息,到多肽链上所携带的遗传信
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SD序列
起始密码
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真核细胞mRNA的结构特点
m7G-5´ppp-N-3 ´ p
顺反子
5´ “帽子”
Poly(A)尾巴的功能 ① 是mRNA由细胞核进入细胞质
所必需的形式 ② 它大大提高了mRNA在细胞质
中的稳定性
PolyA 3´
帽子结构功能
① 使mRNA免遭核酸酶的破坏 ② 使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始
高级结构的修饰: 亚基的聚合
HbA亚单位聚合
结合蛋白质的合成 糖蛋白的合成
辅基连接
辅基(辅酶)与肽链的结合
IF3脱落 50S大亚基结合 GTP GDP+Pi IF2、IF1脱落
70s起始复合物组成
大小亚基 mRNA fmet-tRNAimet （结合于核糖体的P位<肽位>）
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核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
mRNA在小亚基定位结合
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚 基
进位：1个GTP
移位：1个GTP
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(四). 肽链合成的终止和释放
终止密码的辨认
UAA、UAG、UGA
肽链从肽酰-tRNA水 GTP GDP+Pi
解出
mRNA从核糖体中 IF3结合30小亚基
分离及大小亚基的拆
开
终止因子(release factors)的参与
RF1：作用于UAA、 UAG
1.所需的条件 游离的核糖体大小亚基 mRNA 5’端的起始信号 起始fmet-tRNAmet GTP 三种可溶性起始因子 (initiation factors IF)
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2.N-甲酰甲硫氨酰-tRNAtMet的形成
+H2N-CH-COO-tRNA
CHO-HN-CH-COO-tRNA
CH2
5
遗 传 密 码 表
2. 遗传密码的基本特点
密码子是近于完全通用(universal)的。 密码间无标点符号且相邻密码子互不重叠。 密码的简并性(degeneracy) ：由一种以上密码子编码同一个 氨基酸的现
象称为简并，对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(Synonymous codon)。 密码子的摆动性(wobble) :转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互 补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守 常见的碱基配对规律，称为摆动配对。 64组密码子中，AUG既是的密码，又是起始密 码；有三组密码不编码 任何氨基酸，而是多肽链合成的终止密码子：UAG、UAA、UGA。
tRNA分子中某些碱基对决定携带专一氨基酸的 作用称为第二套遗传密码
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(三)、核糖体
1.核糖体的组成
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2.核糖体的结构
P位（结合
A位（结合或
或接受肽
接受AA- tRNA
基的部位
50Sቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的部位）
）
5
3
mRNA
30S
原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图
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anticodon
codon
IF-2 GTP
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成
IF-2 GGDTPPPi
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
IF-2G-GGDTTPPPi
5'
AUG
3'
IF-3
IF-1
30S 50S
(三).肽链的延长（进位、成肽、移位）
肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核 蛋白体循环(ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸， 包括以下三步：进位(entrance)成肽(peptide bond formation)
1.tRNA的结构:
(1) 3’端的氨基酸结合位点 (2) 识别氨酰-tRNA合成酶位点 (3) 核糖体识别位点 (4) 反密码子
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2.反密码子与密码子的”摆动配对”
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密码 5’ 反密码 3’
1
2
3
G C UCA
3’ mRNA
CG I
5’ tRNA
3
2
1
自由度的大 小由tRNA 反密码子第 一位碱基的 种类决定
移位(translocation)
所需的条件
70S起始复合物 延长tRNA转运氨基酸
延长因子(elongation factors EF)
GTP
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1. 进位 氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引，进
入核糖体的受位。又称注册(registration)
参与的延长因子 EF-Tu：协助AA-tRNA进入A位具有GTP酶
合成蛋白质 ③ 被蛋白质合成的起始因子所识别，从
而促进蛋白质的合成。
AAAAAAA-OH
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(二). tRNA（transfer ribonucleic asid）
tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联体 密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运 送到核糖体上提供运送载体。
2
遗 传 信 息 流 动 示 意 图
3
4
一、 遗传密码（genetic code)
1 、概念
遗传密码: DNA（或mRNA）中的核苷酸序列与蛋白 质中氨基酸序列之间的对应关系称为遗传密码。
密码子(codon)：mRNA上每3个相邻的核苷酸编码蛋 白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一 个密码子或三联体密码 (triplet coden)。 。
tRNA的反密码子与mRNA分子上的密码子摆动配对
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3、”第二套遗传密码”
贮存在mRNA的遗传密码称为第一套遗传密码 氨酰-tRNA合成酶只催化一种氨基酸和其相对应
的一种和几种tRNA结合. 原核细胞内至少有32种tRNA tRNA分子上某些碱基能决定其携带氨基酸的专
一性. 氨酰-tRNA合成酶和tRNA之间的相互作用和
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带有信号肽的分泌性蛋白的加工、分泌的过程
胞浆
带有信号肽的分泌蛋白
粗面内质网 信号肽颗粒识别、结合
高尔基体
通道识别
信号肽酶切除信号肽
肽链合并 进一步加工
分泌出胞外
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SRP:信号识别体 信号肽的识别过程
➢胰岛素的加工过程
●多蛋白的加工
一条合成后的 多肽链经加工 产生多种不同 活性的蛋白质/ 多肽
息的传递，就好象以一种语言翻译成另一种语言
时的情形相似，所以称以mRNA为模板的蛋白质
合成过程为翻译(translation)。
翻译过程十分复杂，需要mRNA、tRNA、 rRNA和多种蛋白因子参与。在此过程中mRNA 为合成的模板，tRNA为运输氨基酸工具，rRNA 和蛋白质构成核糖体，是合成蛋白质的场所，蛋 白质合成的方向为N—C端。
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3. 移位 在A位的二肽链连同mRNA从A位进入P 位
酶
移位因子----EFG
位置 方向
结果
有GTP酶活性
协助核糖体沿mRNA前移,游离tRNA释放
P位：肽-tRNA-mRNA
A位：空留,下一个氨酰-tRNA进入
mRNA：
从5’ 3’ 移动
1个带有肽链的tRNA：从A位 B位
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
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第一步反应
氨基酸 ＋ATP-E —→ 氨酰-AMP-E ＋ PPi
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第二步反应
氨酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨酰-tRNA ＋
AMP ＋ E
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tRNA与酶 结合的模型
tRNA
ATP
氨基酰-tRNA合成酶
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(二)、肽链合成的起始－７０Ｓ复合物的形成
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•基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失， 可能导致移码突变(frameshift mutation)。
插入 缺失
密码子、反密码子 配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基
I
U G AC
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A A, G U, C U G
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二、蛋白质合成的分子基础
真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(single cistron) 。
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原核细胞mRNA的结构特点
SD区
顺反子
5´
AGGAGGU
顺反子
顺反子
3´
先导区
插入顺序
插入顺序
末端顺序
① 半衰期短 ② 许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在 ③ AUG作为起始密码；AUG上游7～12个核苷酸处有一被称为SD序列
肽链合成：
从N端 C端延长
P位上无负载的tRNA在肽键形成前从E位脱落。
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fMet fMet
Tu GTP
5'
AUG
3'
合成中能量的消耗
70S复合物形成 活化:2个ATP 时的能量消耗 70S复合物形成时消耗1个 ATP
延长时的能量
消耗
每合成一个肽键，
消耗4个高能磷酸键
活化：2个ATP
mRNA是模板 核糖体是蛋白质合成的工厂 tRNA是氨基酸的转运工具
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（一）mRNA是蛋白质合成的模板
mRNA(messenger RNA)是蛋白质生物合成过程中直接指 令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体。
遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子(cistron)。
原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生 成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子 (polycistron) 。
活性
EF-Ts：促进EF-Tu的再利用
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Tu TGsTP
Tu GDP
Ts GTP
5'
AUG
3'
2. 成肽
酶 肽键
肽酰基转移酶（大亚基） P位：f-met-（肽酰）的α-COO-
+ A位：氨基酰的α-NH4+
位置
形成肽键 A位：反应在此位上进行
（P位上的f-met退至A位） 生成的二肽在A位上。 P位：无负载tRNA
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三． 蛋白质合成的分子机制（原核生物）
氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链的延长 －“核糖体循环” 肽链合成的终止 蛋白质的加工、修饰
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(一)、氨基酸的活化
在氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)的 催化下进行
氨酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
的保守区， 16S rRNA3’- 端反向互补而使mRNA与核糖体结合。
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SD序列(shine-Dalgarno序列):---原核生物 1.位于起始密码上游约10个核苷酸处， 2.序列富含嘌呤(如AGGA /GAGG） 3.能和原核生物核糖体小亚基的16s rRNA相 应 互补。 4.在IF3、IF1促进下和30S亚基结合。