第1页：第八章 蛋白质的生物合成
- 第八章蛋白质的生物合成
- 蛋白质合成体系的主要成份
- 蛋白质的生物合成过程
- 蛋白质合成所需的能量
- 多核糖体
- 蛋白质生物合成后的加工处理
第2页：蛋白质合成体系的主要成份
- 一、蛋白质合成体系的主要成份
- 蛋白质合的模板——mRNA
- 氨基酸运载工具——tRNA
- 蛋白质合成场所——核糖体
第3页：蛋白质合的模板——m RNA
- 蛋白质合的模板——mRNA
- 翻译：将mRNA上的遗传信息解读，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链的过程。
- 遗传密码：指mRNA上核苷酸排列顺序与蛋白质多肽链中的氨基酸排列顺序之间严格的对应关系。
第4页：遗传密码的基本特图示
第5页：遗传密码的基本特
- 遗传密码的基本特性
- 连续性
- 方向性
- 密码的简并性
- 有终止密码子和起始密码子5. 密码的通用性
第6页：连续性、方向性
1.连续性、方向性
第7页：密码的简并性示意图
第8页：密码的简并性
- 2.密码的简并性
- 密码的简并性：一个氨基酸具有二个以上的密码子
- 同义密码子：可以编码相同氨基酸的密码子
第9页：密码的简并性结构图
第10页：密码子与反密码子流程图
第11页：密码子与反密码子模式图
第12页：密码子与反密码子之间的变
密码子与反密码子之间的变偶性
第13页：UUGGCACUG
- UUGGCACUG
- TrpAlaLeu
- UUGGCUCUG
- TrpAlaLeu
- mRNA肽链
第14页：有起始密码子和终止密码子
- 3.有起始密码子和终止密码子
- 起始密码子：AUG
- 终止密码子：UAG、UAA、UGA
第15页：密码的通用性所有的生物都共用一套密码
4.密码的通用性所有的生物都共用一套密码
第16页：氨基酸的运载工具——t RNA
- 氨基酸的运载工具——tRNA
- 同工受体tRNA：每一种氨基酸都有一种或几种特定的tRNA，将这些tRNA称为同工受体tRNA。
- 在蛋白质合成中tRNA的四种功能部位：
- 氨基酸的结合部位
- 氨酰-tRNA合成酶识别部位
- 核糖识别部位
- 密码识别部位即反密码子
第17页：蛋白质合成的场所——核糖体
- 蛋白质合成的场所——核糖体
- 化学组成：蛋白质与rRNA
- 结构：大亚基与小亚基
第18页：二级结构图解
第19页：二级结构
16S rRNA二级结构模型
第20页：核糖体的立体结构图谱
第21页：核糖体的立体结构
核糖体的立体结构模型
第22页：核糖体上的功能部位
- 核糖体上的功能部位
- A部位
- P部位
- 肽酰基转移酶部位
- GTP酶部位单击此处
第23页：蛋白质的生物合成过程
- 二、蛋白质的生物合成过程
- 方向：N-端→C-端
- mRNA的阅读方向：5` →3`
- 原料：氨基酸（必须先活化为氨酰tRNA）
- 合成分为三个阶段：起始、延伸和终止
第24页：氨基酸的活化——氨酰t RNA的合成
- 氨基酸的活化——氨酰tRNA的合成
- AA的活化：AA+ATP+tRNA→AA-tRNA + AMP + Pi
- 活化过程分两步：1)氨基酸与ATP生成氨酰AMP2)氨酰AMP转化为氨酰tRNA
第25页：肽链合成的起始构型图
第26页：肽链合成的起始
第27页：起始氨基酸
- 起始氨基酸
- 原核生物：N-甲酰甲硫氨酸（fMet）
- 真核生物：Met
- 表示方法：tRNAmMettRNAfMet
第28页：起始过程1.核糖体激活2.f Met-t
起始过程1.核糖体激活2.fMet-tRNAfMet-30S复合物的形成3.70S起始复合物的形成
第29页：核糖体激活关系图
第30页：核糖体激活
1.核糖体激活
第31页：f Met-t RN Af Met-30
2.fMet-tRNAfMet-30S复合物的形成
第32页：起始复合物的形成
3. 70S起始复合物的形成
第33页：肽链的延伸1对照图
第34页：肽链的延伸1.氨酰t RNA的进入2
肽链的延伸1.氨酰tRNA的进入2.肽键的形成3.移位
第35页：新的氨酰-t RNA进入A
1.新的氨酰-tRNA进入A位
第36页：延伸因子Tu和Ts的作用
延伸因子Tu和Ts的作用
第37页：肽键的形成
2.肽键的形成
第38页：移位
3.移位
第39页：肽链的终止
肽链的终止
第40页：肽链的延长及终止单击此处
肽链的延长及终止单击此处
第41页：蛋白质的生物合成过程单击此处
蛋白质的生物合成过程单击此处
第42页：蛋白质合成所需的能量4
- 三、蛋白质合成所需的能量4总计
- 1GTP →GDP+Pi核糖体的移位1GTP →GDP+Pi肽键的形成1GTP →GDP+Pi肽链的起始2ATP→AMP+PiAA活化
第43页：蛋白质生物合成的特点肽链的合
蛋白质生物合成的特点肽链的合成是在A位进行的肽链的合成方向是N-端→C-端mRNA的阅读方向是5` →3`每延长一个AA残基需要消耗4个高能磷酸
第44页：多核糖体
四、多核糖体
第45页：真核细胞蛋白质的简图
第46页：真核细胞蛋白质的生物合成真核细胞中蛋白质
- 五.真核细胞蛋白质的生物合成真核细胞中蛋白质合成的基本过程与原核细胞中的相似，但真核细胞的蛋白质合成过程中包括更多的蛋白质组分，并且有些步骤更复杂。
- （1）原核生物翻译与转录是偶联的，而真核生物不存在这种偶联关系。
- （2）核糖体更大。
- （3）起始氨基酸和起始tRNA。
- （4）起始信号。
第47页：起始复合物真核较原核有更多的
（5）起始复合物真核较原核有更多的起始因子（用elf 表示），而且相互作用更复杂。已知的起始因子有9 种.
第48页：延长因子和终止因子真核生物
（6）延长因子和终止因子真核生物中的延长因子EFlα和EFlßγ与原核生物的EF-Tu 和EF-Fs 是极相似的.EFlα-GTP 使氨酰-tRNA 进入核糖体的A 位，而EFlßγ催化EFlα-GDP 和EFlα-GTP 的相互转变。真核的EF2和原核的EF-G 一样，作用于GTP 促进移位。真核的终止信号只能被一种释放因子eRF识别，其作用需要GTP。
第49页：蛋白质合成的抑制剂蛋白质合成的几乎每
- 六.蛋白质合成的抑制剂蛋白质合成的几乎每一步会被这种或另一种抗生素专一地抑制，所以抗生素已成为研究蛋白质合成的有用工具。
- 嘌呤霉素（puromycin）由链霉菌产生，是了解最清楚的一种抑制性抗生素。其结构与氨酰-tRNA的3ˊ端很相似，因此能与核糖体的A位结合，并且参与肽键的形成，产生肽基嘌呤霉素。嘌呤霉素只类似于tRNA的3ˊ端，它不参与从核糖体的移位和分离，且很快与肽的羧基末端结合，导致过早地终止多肽的合成。
- 四环素（tetracycline）通过阻断核糖体的A位、抑制氨酰-tRNA的结合来抑制细菌中蛋白质的合成。
- 氯霉素（chloramphenicol）通过阻断细菌核糖体中（以及线粒体和叶绿体中）肽基的转移来抑制蛋白质的合成；它无法影响真核生物胞质蛋白质的合成。
第50页：放线菌酮（cycloheximide）
- 放线菌酮（cycloheximide）能抑制真核生物80S核糖体的肽酰基转移酶，而不抑制细菌70S核糖体（以及线粒体和叶绿体中）中的肽酰基转移酶。
- 链霉素（streptomycin）是一种碱性三糖。链霉素能与30S-亚基结合从而抑制蛋白质的合成;此30S-链霉素复合体是一种效率很低且很不稳定的起始解离而终止翻译的复合体。链霉素结合在30S亚基上时亦能改变氨基酰-tRNA在A位点上与其对应的密码子配对的精确性和效率。细菌对链霉素的抗性是由于30S小亚基中某一个肽链产生突变之故。
- 红霉素(erythromycin)与50S大亚基结合，并阻断移位作用因而将肽酰-tRNA“冻结”在A位点上。对红霉素产生抗性是由于50S大亚基中某一个蛋白质产生突变之故。
- 还有一些蛋白质合成的抑制剂对人体和其他哺乳动物是有害的。白喉毒素（diphtheria toxin）可催化真核生物延伸因子eEF2中白喉酰胺（修饰的组氨酸）残基的ADP核糖基化作用而失活。蓖麻毒素（ricin）是一种剧毒的蓖麻籽蛋白质，它会引起23S rRNA中一个特定腺苷发生去嘌呤作用，使真核生物核糖体的60S亚基失去活性。
第51页：蛋白质合成后的加工对于不同的蛋白质来说
- 七.蛋白质合成后的加工对于不同的蛋白质来说，加工过程有所不同，没有统一的模式，概括地说，可以有下列几种方式。1.氨基末端和羧基末端的修饰
- 所有的多肽都是以N-甲酰甲硫氨酸（原核生物）或甲硫氨酸（真核生物）开始的。但是，甲酰基、氨基末端的甲硫氨酸残基以及其他额外的氨基末端和羧基末端的一些残基最终可能被酶法除去，因此不存在于最后的功能性蛋白质中。
- 在多种真核蛋白中，其翻译后氨基末端残基的氨基都要被乙酰化，羧基残基有时也被修饰。
第52页：切除部分肽段有些新合成的多肽链要在专一性
2.切除部分肽段有些新合成的多肽链要在专一性的蛋白酶的作用下切除部分肽段才能具有活性。例如酶原要切除部分肽段才能形成有活性的酶。还有些肽链的N-末端存在着15～30个氨基酸的一段顺序，其功能与将此蛋白质多肽链输送到细胞的特定部位(细胞器)有关，所以称为信号肽。在肽链被输送到某特定部位后，此信号肽即被切除。
第53页：氨基酸残基的修饰在蛋白质合成中多种氨基
3.氨基酸残基的修饰在蛋白质合成中多种氨基酸均可发生修饰，包括羟基化、糖基化、磷酸化、酰基化、羧化作用、甲基化。（1）羟基化：肽链中某些氨基酸的侧链被修饰，这都是在翻译后的加工过程中被专一的酶催化而形成的。例如脯氨酸被羟基化生成羟脯氨酸，胶原蛋白在合成后，其中的某些脯氨酸和赖氨酸残基发生羟化。脯氨酸的羟化有助于胶原蛋白螺旋的稳定。
（2）糖基化：在多肽链合成过程中或在合成之后常以共价键与单糖或寡糖侧链连接，生成糖蛋白。这些糖可连接在天冬酰胺的酰胺上(N-连接寡糖)或连接在丝氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上(O-连接寡糖)，糖基化是多种多样的，可以在同一条肽链上的同一位点连接上不同的寡糖，也可以在不同位点上连接上寡糖。糖基化是在酶催化反应下进行的。糖蛋白是一类重要的蛋白，许多膜蛋白和分泌蛋白均是糖蛋白.
第54页：磷酸化
- （3）磷酸化
- 磷酸化发生在翻译后，由各种蛋白质激酶催化，将磷酸基团连接于丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的羟基上。在磷酸酯酶的作用则发生脱磷酸作用。（4）酰基化：蛋白质的乙酰化普遍存在于原核生物和真核生物中。乙酰化有两个类型：一类是由结合于核糖体的乙酰基转移酶将乙酰-CoA 的乙酰基转移至正在合成的多肽链上，当将N-端的甲硫氨酸除去后，便乙酰化；另一类型是在翻译后由细胞质的酶催化发生乙酰化。此外，细胞核内的组蛋白的内部赖氨酸也可以乙酰化。（5）羧化作用：一些蛋白质的谷氨酸和天冬氨酸可发生羧化作用。例如，血液凝固蛋白酶原的谷氨酸在翻译后羧化成γ-羧基谷氨酸，后者可以与Ca2+螯合。这依赖于维生素K 的羧化酶的催化作用。（6）甲基化：在一些蛋白质中赖氨酸被甲基化。如肌肉蛋白和细胞色素c 中含有一甲二甲基赖氨酸。大多数生物的钙调蛋白含有三甲基赖氨酸。有些蛋白质中的一些谷氨酸链羧基也发生甲基化。
第55页：二硫键的形成肽链内或两条肽链间的二硫键
4.二硫键的形成肽链内或两条肽链间的二硫键是在肽链形成后-SH 基被氧化而形成的。二硫键在形成蛋白质的空间结构中起着重要作用，有助于保护蛋白质分子的天然构象。5.亚基之间、亚基与辅基之间的聚合具有四级结构的蛋白质由几个亚基组成，因此必须经过亚基之间的聚合过程才能形成具有特定构象和生物功能的蛋白质。对于结合蛋白来说，含有辅基成分，所以也要与辅基部分结合后才能具有生物功能。
第56页：蛋白质构象的形成新生肽连在细胞内特定的
七、蛋白质构象的形成新生肽连在细胞内特定的部位，在多种蛋白质的帮助下卷曲成正确构象，大多数蛋白质的折叠是边翻译边折叠的，至少有两类因子参与了折叠过程：–酶：二硫键异构酶、脯氨酰顺反异构酶–分子伴侣：由若干在结构上不相关的蛋白质家族组成，但它们具有共同的功能，在细胞内帮助其他多肽链的结构完成正确的组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质在执行功能时的结构组分。蛋白质折叠
第57页：蛋白质合成后的运原理图
第58页：蛋白质合成后的运送
八.蛋白质合成后的运送无论是原核生物还是真核生物，新合成的蛋白质必须转运到特定的亚细胞位置或运输到胞外才能发挥其相应活性。信号肽蛋白质运输1、2
第59页：蛋白质的降解蛋白质的一生蛋白质降解的
九.蛋白质的降解蛋白质的一生蛋白质降解的两种体系：1.溶酶体无选择降解蛋白质2.泛肽参与的有选择性的蛋白质降解
第60页：赫尔什科切哈诺沃罗斯2004年诺贝尔化学
- 赫尔什科切哈诺沃罗斯2004年诺贝尔化学奖被授予以色列科学家阿龙
- 切哈诺沃、阿夫拉姆
- 赫什科和美国科学家欧文
- 罗斯，以表彰他们发现了细胞是如何摧毁有害蛋白质的（即泛素调节的蛋白质降解）。
第61页：本章重点
- 本章重点
- 遗传密码的特点
- 三种RNA的功能
- 核糖体的结构
- 蛋白质的合成步骤
- 肽链的合成特点
- 蛋白质合成中的能量计算
