13 第十二章 蛋白质的合成.ppt

第1页：第十二章蛋白质的合成封面

第十二章蛋白质的合成

第2页：第一节mRNA上的密码语言

• 蛋白质合成（Translation-翻译）
• mRNA碱基语言蛋白质氨基酸语言（密码语言——全生物界通用）第一节mRNA上的密码语言IAMANCHINESETTAAGCAGC1.1密码子（相当于单词）4种碱基如何表示22种氨基酸呢？排列组合

第3页：mRNA上由三个碱基决定一个氨基酸类型

• mRNA上由三个碱基决定一个氨基酸类型的“单词”形式，称三联体密码子或密码子。
• 研究方法排列组合444×4＝16＜224444×4×4＝64＞22够了。

第4页：多聚苯丙氨酸苏氨酸Thr组氨酸His苏

多聚苯丙氨酸苏氨酸Thr组氨酸His苏、组氨酸交替出现的多肽对人工

第5页：苯丙氨酸亮氨酸丝氨酸亮氨酸异亮氨酸甲硫氨

苯丙氨酸亮氨酸丝氨酸亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸或起始符脯氨酸苏氨酸丙氨酸酪氨酸终止符组氨酸谷氨酰胺天冬酰胺赖氨酸天冬氨酸谷氨酸半胱氨酸终止符色氨酸精氨酸丝氨酸精氨酸甘氨酸缬氨酸密码子表通用性、兼并性、第三位碱基专一性较小

第6页：遗传密码的基本特性

1.2 遗传密码的基本特性1、遗传密码无标点符号：阅读框架(reading frames)：通常从一个正确起点（AUG）开始，3个一组，一个不漏的读下去至终止密码。若删/增，即引起突变(移码突变）。

第7页：无标点符号

无标点符号、读码不重叠甲硫氨酸天冬酰胺精氨酸谷氨酸甘氨酸AUG AAUAGAG AAGGCCG……一个碱基突变,会如何？碱基丢失赖氨酸丙氨酸后续全变酪氨酸UU一个碱基突变一个氨基酸改变但如果是密码子第三个碱基改变，氨基酸有可能不变。、一定的防突变功能C

第8页：不重叠性

2 、不重叠性：即读码规则是不重叠的。但少数病毒RNA基因中有例外。

第9页：大多数情况下

大多数情况下1个aa可有几种不同的密码子编码即简并性。同义密码子：编码同一aa的密码子。如：UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG都编码Leu。意义：①DNA碱基有较大变化时，仍保持多肽链中aa顺序不变。②减少有害突变，保证了物种的稳定性。3、简并性：

第10页：摆动性

4、摆动性：密码子的专一性主要由前2个碱基决定。第三位碱基的改变不重要：如：His：CAU、CAC；第3位均为嘧啶；Glu：CAA、CAG；第3位均为嘌呤。意义：降低了由于第3个碱基发生突变造成的误差。

第11页：密码的半通用性

5、密码的半通用性：大部分生物中遗传密码是相同的，线粒体基因组有例外。

第12页：起始与终止

• 6、起始与终止：
• 终止密码：UAA、UAG、UGA，3个不编码aa的，为终止密码，不能被tRNA阅读，只被肽链释放因子识别。
• 起始密码：AUG，编码甲硫氨酸（原核为甲酰甲硫氨酸），为起始密码。少数原核生物是GUG（缬氨酸）

第13页：第二节蛋白质的合成工厂

第二节蛋白质的合成工厂——

第14页：大亚基

大亚基(3rRNA+40Pr)小亚基(1rRNA+34Pr)20~22（原18）nm

第15页：停靠位点

mRNAPA2tRNA停靠位点

第16页：反密码子

反密码子？氨基酸臂-载运氨基酸

第17页：tRNA是翻译官兼操作工

tRNA是翻译官兼操作工。反密码子—识别密码子

第18页：蛋白质生物合成的分子机制

• 三、蛋白质生物合成的分子机制
• mRNA解读方向：5’ →3’
• 肽链延伸方向：从N端向C端进行。5’3’N端C端

第19页：蛋白质生物合成的分子机制过程

• 过程
• aa的激活；
• 肽链合成的启动；
• 肽链延长；
• 肽链合成终止释放；
• 肽链折叠和加工。

第20页：氨基酸的活化

（一）氨基酸的活化（氨酰-tRNA的合成）aa-tRNA合成酶：具高度专一性，表现在：1）对aa；2）对tRNA，从而保证了pr合成的忠实性。aa-tRNA合成酶

第21页：反应过程

反应过程分两步，在细胞质中完成：1）aa-AMP-E 复合物形成：需Mg2+、Mn2+；2）aa从aa-AMP-E 转移到相应的tRNA上：E +E--E

第22页：起始氨酰tRNA的表示

表示：如：用于起始的第一个aa为N-甲酰甲硫氨酸（fMet），起始用的氨酰-tRNA表示为：fMet-tRNAfMet也可简写成：fMet-tRNA

第23页：在核糖体上合成肽链

（二）在核糖体上合成肽链以E.coli为例1、肽链合成的起始（initiation)：1)起始所需材料：核糖体30S亚基、50S亚基；带起始密码的mRNA；fMet-tRNAfMet；起始因子（IF1、IF2、IF3）；2个GTP；Mg2+。

第24页：通常在起始密码上游有S-D序列

通常在起始密码上游有S-D序列（富含嘌呤），有利于与16S rRNA互补，有利于mRNA与rRNA的结合。故又称核蛋白结合位点（ribosomal binding site RBS)①S-D序列：

第25页：原核细胞合成pr都从fMet开始

②原核细胞合成pr都从fMet开始；由细胞内甲酰化酶催化Metα-NH2甲酰化，

第26页：起始因子

③起始因子（initiation factors,IF) ：IF3：阻止30S亚基与50S亚基结合；IF2：具GTP水解酶的作用；IF1：协调IF2、IF3离开小亚基。

第27页：起始过程

• 2）起始过程：①大小亚基分开；②形成复合物；30S· mRNA· IF3③形成30S起始复合物④形成有生物学功能的70S起始复合物。
• 此时空着的A位点准备接受下一个aa-tRNA。

第28页：肽链延伸

2、肽链延伸（elongation)：所需组分：70S起始复合物aa2-tRNA2转肽酶（肽酰转移酶peptidyl transferase）延伸因子：EFTu、EFTs移位因子（移位酶，G因子）2个GTP Mg2+

第29页：反应分三步

• 反应分三步：1）进入A位点：
• Tu-GTP与aa2-tRNA2结合成复合物，
• aa2-tRNA2与A位点上mRNA密码子结合，
• 重新生成Tu-GTP。除fMet-tRNAfMet外，所有aa-tRNA进入A位点都需先与Tu-GTP结合。

第30页：肽键形成

• 2）肽键形成：
• P位点上fMet与tRNA脱离，
• 在转肽酶作用下，其羧基与A位上的aa2-tRNA2的氨基形成肽键，成2肽。
• 此时，P位空出。

第31页：肽链合成的移位

• 3）移位：
• 在移位酶(G)作用下，肽酰-tRNA从A→P。消耗GTP。
• 核糖体沿mRNA 5’→3’移动了1个密码子的距离，使原来A位上的肽酰-tRNA到P位，原来P位上无负载的tRNA离开核糖体。
• 重复至肽链必需长度。

第32页：肽链合成的终止与释放

3、肽链合成的终止与释放1）所需材料：70S核糖体、带终止密码的mRNA、释放因子（RF1、RF2、RF3）。

第33页：释放因子

2）释放因子（release factor,RF)的功能：RF1：识别终止密码UAA、UAG；RF2：帮助识别终止密码UAA、UAG；RF1 和RF2 还可使P位上的转肽酶活性转变成水解酶活性，使肽酰-tRNA进入水相而不去A位。RF3：协助肽链从P位点释放。

第34页：肽链合成的终止

3)终止(termination)包括两步：A、RF与mRNA终止信号结合，激活转肽酶；B、水解肽链和tRNA间的键，新合成肽链、tRNA、mRNA离开核糖体，后者即解离成大、小亚基，进入下一轮反应。

第35页：多肽的合成过程

多肽的合成过程1.识别起始符，P位安插甲硫氨酸-tRNA2.新的合适的氨基酸-tRNA插入A位

第36页：P位上的氨基酸以肽键连接至A位氨基酸上

3.P位上的氨基酸以肽键连接至A位氨基酸上；4.核糖体延mRNA5`→3`移动，空tRNA从P位脱落，肽-tRNA被移动至P位；5`→3`肽键P A

第37页：肽链延伸的重复步骤

5.重复2、3、4步5`→3`P A

第38页：识别终止码

6.识别终止码，各自分离。

第39页：

第40页：第三节肽链合成后的加工处理

第三节肽链合成后的“加工处理”met1.切除甲硫氨酸（与起始符对应）；信号肽指导新形成的蛋白质去各自合适的位置。2.到位置后切除信号肽；3.糖基化修饰（对于糖蛋白）；4.多亚基、辅基缔合；去甲酰化酶、氨肽酶催化下，切去1或几个aa。个别aa的修饰：羟基化、磷酸化、甲基化、乙酰化、糖化、酯化等。5.二硫键的形成——胰岛素6.

第41页：第四节蛋白质合成的抑制与干扰

• 第四节蛋白质合成的抑制与干扰（一）抗生素的作用：1、四环素族：包括金、土等。
• 占据A位点，抑制aa-tRNA与核糖体结合。

第42页：氯霉素

• 2、氯霉素：
• 与70S核糖体结合，抑制肽链延伸；
• 对真核细胞的毒性可能与线粒体蛋白质合成受抑制有关。

第43页：链霉素

• 3、链霉素：
• 与30S核糖体结合，改变其构象，引起读码错误，使细菌毒素蛋白失活。

第44页：嘌呤霉素

• 4、嘌呤霉素：
• 可取代一些aa-tRNA进入核糖体A位点，在转肽酶作用下，与aa以酰胺键结合成肽酰-嘌呤霉素，此物易从核糖体上脱落，使蛋白质合成中断。

第45页：红霉素

• 5、红霉素；
• 与大亚基（23S rRNA）结合，抑制蛋白质合成。