11蛋白质合成1

第十一章蛋白质合成第十一章蛋白质合成第一节蛋白质合成体系一、mRNA携带有指导合成蛋白质的遗传信息1.结构：引导序列（5′端）拖尾序列（3′端）编码序列（中间），可直接指导肽链合成。5′3′引导序列编码序列拖尾序列原核细胞mRNA5′3′帽子尾巴真核细胞mRNA真核细胞mRNA特点：5′端有帽子结构，3′端有尾巴。第十一章蛋白质合成5′3′引导序列编码序列拖尾序列肽1肽2肽3肽4原核细胞mRNAAUGACGCUGGUGCAGUAA……5′3′帽子尾巴一条肽真核细胞mRNA真核细胞mRNA的编码序列只指导一条肽链的合成，称为单顺反子mRNA原核细胞mRNA的编码序列可指导几条肽链的合成，称为多顺反子mRNA第十一章蛋白质合成2.遗传密码(geneticcode)mRNA编码区核苷酸的排列顺序与肽链中氨基酸的排列顺序的对应方式。mRNA5′-碱基中间碱基mRNA3′-碱基UCAGU苯丙苯丙亮亮丝丝丝丝酪酪终止终止半胱半胱终止色UCAGC亮亮亮亮脯脯脯脯组组谷氨酰胺谷氨酰胺精精精精UCAGA异亮异亮异亮甲硫（起始）苏苏苏苏天冬酰胺天冬酰胺赖赖丝丝精精UCAGG缬缬缬缬丙丙丙丙天冬天冬谷谷甘甘甘甘UCAG遗传密码表第十一章蛋白质合成密码表的组成有义密码子：编码氨基酸的密码子，61个无义密码子：不编码氨基酸的密码子，即终止密码子。UAAUAGUGA起始密码子：作为翻译起始信号的密码子。AUG（GUG）第21个基本氨基酸的密码（E.coli）：硒代半胱氨酸密码子为UGA，有特殊的tRNASer与其识别，Ser一结合入肽链，则立即修饰为硒代半胱氨酸第十一章蛋白质合成mRNA5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3′肽N—蛋———精——丝——组——亮——精——苏——甘——……CmRNA5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3′肽N—蛋———精——丝———苏——酪——谷——谷酰—缬——……C（1）无间断性。密码阅读方向5′-3′，密码之间无间隔。移码突变（frameshiftmutation）：由某一个核苷酸漏读、重读或者编码区插入、删除一个核苷酸就会使该处之后的读码发生错误而引起的突变密码的特点第十一章蛋白质合成（2）简并性（degeneracy）。一个氨基酸有一个以上密码子的现象意义：加强翻译的准确性ACU→ACCGUA→GUGCCC→CCU苏苏缬缬脯脯密码的特点第十一章蛋白质合成（3）变偶性(wobble)。指翻译过程中密码子与反密码子碱基配对时，密码子的第三个碱基不严格遵守碱基配对原则的现象。反密码子（5′端碱基）密码子（3′端碱基）ACGUIUGUCGAUCA密码的特点第十一章蛋白质合成意义：保证翻译的速度密码的第三个碱基与反密码结合的不专一性，说明它们之间的碱基配对是松散的，可保证蛋白质合成时tRNA从密码子上迅速离去。保证翻译的准确性如果密码子第三位碱基发生突变，依然能保证翻译的肽链不变。mRNA5′-A-U-G-C-G-C-U-C-G-C-A-C-U-U-A-C-G-A-A-C-A-G-G-U-U-C……3′肽N—蛋———精——丝——组——亮——精——苏——甘——……CU-A-CG-C-GA-G-CG-U-GA-A-UG-C-UU-G-UC-C-I反密码子mRNA5′-A-U-G-C-G-U-U-C-G-C-A-C-U-U-G-C-G-G-A-C-A-G-G-A-U-C……3′肽N—蛋———精——丝——组——亮——精——苏——甘——……CU-A-CG-C-GA-G-CG-U-GA-A-UG-C-UU-G-UC-C-I反密码子密码的特点第十一章蛋白质合成密码子一般生物线粒体AGAAGGUGAAUU精氨酸精氨酸终止密码异亮氨酸终止密码终止密码色氨酸起始密码线粒体与一般生物遗传密码含义的区别（4）通用性。所有生物的遗传密码都是通用的。但是相对通用性，不是绝对通用性。即有少部分生物（如红色面包霉）或细胞器（如线粒体）具有另外的遗传密码。密码的特点第十一章蛋白质合成二、核糖体1.组成与结构16SrRNA21种蛋白质23SrRNA5SrRNA34种蛋白质70S18SrRNA~33种蛋白质28SrRNA5SrRNA5.8SrRNA49种蛋白质80S大肠杆菌核糖体真核细胞核糖体第十一章蛋白质合成肽基转移酶位点肽酰基位点（P位）氨酰基位点（A位）mRNA结合位点小亚基大亚基UAC氨酰-tRNA肽酰-tRNAAAC肽酰-tRNA氨酰-tRNA肽基转移酶催化机理NHCHCROtRNA肽……NH2CHCORtRNA+NHCHCRO肽……NHCHCROtRNAtRNA+肽酰-tRNA2.功能位点第十一章蛋白质合成OCCHRNH2O3'氨基酸臂功能：结合氨基酸TC环额外环（可变环）反密码子反密码环DHU环功能：与核糖体rRNA结合反密码子：位于tRNA反密码环可与mRNA的密码子碱基配对的三个碱基称为反密码子A—C—G—U—G—C—mRNA三、tRNA1.结构与功能第十一章蛋白质合成概念：结合同一种氨基酸的tRNA原因：tRNA的数目（30余种）大于氨基酸数目tRNA2.同工受体tRNAtRNA的表示：tRNAMettRNAmMetaa—tRNAMetaa—tRNAmMet第十一章蛋白质合成概念：专一性识别起始密码子（AUG）tRNA特点：只识别起始密码子；形成氨酰—tRNA后只结合于核糖体的P位原因：结构与识别编码区中间AUG的tRNA不同3.起始tRNA第十一章蛋白质合成真核细胞：tRNA携带的是甲硫氨酸（Met）表示：tRNAiMet原核细胞：tRNA携带的是甲酰甲硫氨酸（fMet）表示：tRNAfMettRNACH3SCH2CH2CHNHCOOHCOHCH3SCH2CH2CHNH2COOH第十一章蛋白质合成第二节蛋白质合成机理一、氨基酸的活化RCHCNH2OAMPORCHNH2COOH+ATP+E（）E+PPiMg2+～RCHCNH2OOAOHOHCH2OPOOPPi+OH22Pi焦磷酸酶氨酰-tRNA合成酶氨酰-tRNA合成酶的专一性：一种酶只识别一种氨基酸和相应的tRNA第十一章蛋白质合成RCHCNH2OAMPO（）E+tRNARCHCNH2OtRNA+E+AMP氨酰-tRNA总反应：RCHNH2COOH+ATP++PPitRNARCHCNH2OtRNAO+AMPAtRNARCHCNH2OOAOHOCH2OPOOOCC第十一章蛋白质合成二、大肠杆菌蛋白质的合成起始密码子AUGSD(Shine-Dalgasrno)序列：位于起始密码上游（5′—端方向）10个核苷酸左右，可与16SrRNA3′—端的核苷酸序列互补mRNA5′……C-U-U-G-G-A-G-G-C-U-U-U-U-U-U-A-U-G-……3′噬菌体mRNA5′……G-G-A-U-G-G-A-G-U-G-A-A-A-C-G-A-U-G-……3′大肠杆菌mRNA5′……C-C-U-A-G-G-A-G-G-U-U-U-G-A-C-C-U-A-U-G-……3′16SRNA3′HO-A-U-U-C-C-U-C-C-A-C-U-A……3′SD序列细菌1.肽链合成的起始（1）起始信号第十一章蛋白质合成AACPAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′PAmRNAAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′PA（2）起始复合体的形成第十一章蛋白质合成AUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′UACPA合成起始第十一章蛋白质合成（1）进位正确的氨酰-tRNA进入A位的过程。该过程需要Tu、Ts两个因子和GTP参与。2.延长TuTsTuGTPTuUACGTPTuGDPUACUACPiTsGTPTsTu-Ts循环GDP第十一章蛋白质合成PAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′TuAACGTPPAAACAUGUUGAGGAUGAUGUAA……5′3′UAC第十一章蛋白质合成PAAACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′UACNHCHCCH2OCHOCH2SCH3NH2CHCOR（2）转肽PAAACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′UACNHCHCCH2OCHOCH2SCH3NHCHCOR第十一章蛋白质合成移位因子GGTPGDP+Pi（3）移位PAUACAUGUUAAGGAUAACGUAA……5′3′UACTuUCCGTPPAAACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′UACG第十一章蛋白质合成PAAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′UCC进位转肽移位PAAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′UAC延长机理第十一章蛋白质合成PAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′RF1PAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′3.终止RF1肽基转移酶催化性质由转肽变为水解第十一章蛋白质合成UACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′RF1终止机理第十一章蛋白质合成蛋白质合成机理AUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′UACPA起始PAAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′UCC延长PAUACAUGUUGAGGAUAACGUAA……5′3′RF1终止第十一章蛋白质合成4.原核细胞转录与翻译的同步性第十一章蛋白质合成二、真核细胞与原核细胞合成蛋白质的区别2.mRNAmRNA肽链原核（多顺反子）真核（单顺反子）原核细胞真核细胞蛋白质大亚基34种49种小亚基21种约33种rRNA大亚基23S、5S28S、5S、5.8S小亚基16S18S1.核糖体第十一章蛋白质合成原核：甲酰甲硫氨酰—tRNA真核：甲硫氨酰—tRNA原核细胞真核细胞起始因子IF1IF2IF3eIF1eIF2eIF3eIF4AeIF4BeIF4CeIF4DeIF5eIF2A延长因子EFTuEFTsEFGEF1aEF1bg终止因子RF1RF2RF3eRF6.起始复合体原核：70S起始复合体真核：80S起始复合体7.蛋白激酶原核：不参与蛋白质合成调节真核：参与蛋白质合成的调节8.转录翻译是不同步原核：起始密码AUG真核：起始密码：AUGSD序列5′—端帽子3.起始信号4.起始tRNA5.辅助因子第十一章蛋白质合成加工转录核膜翻译细胞核细胞质第十一章蛋白质合成三、多核糖体第十一章蛋白质合成原核：甲酰甲硫氨酸真核：甲硫氨酸甲酰甲硫氨酰—肽甲硫氨酰—肽+甲酸脱甲酰酶甲酰甲硫氨酰—肽甲酰甲硫氨酸+肽氨肽酶甲硫氨酰—肽甲硫氨酸+肽氨肽酶磷酸化、羟基化、甲基化、乙酰化……四、蛋白质合成后加工1.N—端氨基酸的反应2.化学修饰第十一章蛋白质合成（1）糖蛋白的形成糖的种类：单糖：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等双糖，寡糖糖的衍生物：N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰氨基半乳糖，3.结合蛋白的形成结合形式：CCHONHCH2CONHN-糖苷键（天冬酰胺残基）CCHONHCH2OO-糖苷键（丝氨酸或苏氨酸残基）（2）其它结合蛋白的形成第十一章蛋白质合成形成亚基的空间结构以及亚基之间排列的信息存在于蛋白质的以及结构中，但是需要一类蛋白质因子——分子伴侣分子伴侣4.形成特有的空间结构一级结构决定空间结构的非特定性：一定的一级结构可以有几种空间结构。构象病：由非正常构象蛋白质引起的疾病。如疯牛病。第十一章蛋白质合成肽链中也有内含子，需经过剪接才能成熟。成熟肽链外显子外显子外显子内含子内含子5.肽链剪辑第十一章蛋白质合成五、中心法则RNA转录反转录蛋白质翻译DNA复制RNA复制第十一章蛋白质合成第三节蛋白质的定向运输一、导肽类对于向细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器的蛋白质，他们的肽链中都有一段或几段叫“导肽”的肽段，通过这些导肽，可以将蛋白质定向运输。二、信号肽类对于向溶酶体、脂膜和细胞外运输的蛋白质，它们N—端有一段有信号作用的肽段，叫“信号肽”，它的作用是将肽链引导进内质网。然后蛋