蛋白质生物合成kp.pptx
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1、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Protein Biosynthesis System第1页/共87页目录目录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:主要酶和蛋白质因子: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第2页/共87页目录目录一、模板一、模板-mRNA(一)结构(一)结构Start of genetic messageCapEndTail5-端非翻译区端非翻译区 5 3
2、 3-端非翻译区端非翻译区 开放阅读框架开放阅读框架 从从mRNA 5-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(open reading frame,ORF)。第3页/共87页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PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG-5 3 蛋白质蛋白质AAA 第4页/共87页目录目录(二)遗传密码(二)遗传密码在在mRNA的开放阅读框架区,以每的
3、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。1、密码子(、密码子(codon)第5页/共87页目录目录起始密码:起始密码:AUG 终止密码:终止密码:UAA,UAG,UGA 遗传密码:遗传密码:64种种有意义密码:有意义密码:61种种第6页/共87页目录目录遗遗传传密密码码表表第7页/共87页目录目录2、遗传密码的特点、遗传密码的特点1.方向性方向性NC肽链延伸方向肽链延伸方向53读码方向读码方向第8页/共87页目录目录2.连续性连续性 5.
4、5.A U GA U G G C AG C A G U AG U A C A UC A U U A AU A A 3 3AlaValHisMet终止密码终止密码第9页/共87页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。缬缬 脯脯 苏苏 天冬天冬缬缬 丙丙 酪酪 甘甘缬缬 丙丙 丝丝 精精第10页/共87页目录目录3.简并性简并性除色氨酸和甲硫氨酸仅有除色氨酸和甲硫氨酸仅有1个密码子,个密码子,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其编码。为其编码。第11页/共87页目
5、录目录各种氨基酸的密码子数目各种氨基酸的密码子数目第12页/共87页目录目录4.通用性通用性第13页/共87页目录目录已发现少数例外,如动物细胞的线粒体、已发现少数例外,如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。植物细胞的叶绿体。通用密码通用密码 线粒体密码线粒体密码AUA 异亮异亮 蛋、起始蛋、起始AGA 精精 终止终止AGG 精精 终止终止UGA 终止终止 色色第14页/共87页U3 2 11 2 3摆摆动动配配对对5.摆动性摆动性第15页/共87页目录目录5.摆动性摆动性 mRNA上密码子的前两位碱基与反密码子严格遵上密码子的前两位碱基与反密码子严格遵守碱基配对规律,而密码子的第三位碱基与反
6、密码守碱基配对规律,而密码子的第三位碱基与反密码子的第一位碱基并不严格遵守碱基配对规律,称为子的第一位碱基并不严格遵守碱基配对规律,称为摆动配对。摆动配对。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,CUG第16页/共87页目录目录二、场所二、场所-核蛋白体核蛋白体(一)组成(一)组成第17页/共87页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-rRN
7、A28S-rRNA5.8S-rRNA5S-rRNA蛋白质蛋白质rpS 21种种rpL 36种种rpS 33种种rpL 49种种 不同细胞核蛋白体的组成不同细胞核蛋白体的组成第18页/共87页核蛋白体核蛋白体的组成的组成第19页/共87页目录目录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 第20页/共87页目录目录原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位:氨基酰位位:氨基酰位(aminoacyl site)P位:肽酰位位:肽酰位(peptidyl site)E位:排出位位:排出位(exit site)第21页/共87页目录目录1.mRNA与小亚基结合,大
8、亚基上有转肽酶的活性。与小亚基结合,大亚基上有转肽酶的活性。2.存在三个位点:存在三个位点:P位,位,A位,位,E位。位。3.核蛋白体对进入的氨基酰核蛋白体对进入的氨基酰-tRNA 具有校正作用。具有校正作用。(二)核蛋白体的特点(二)核蛋白体的特点第22页/共87页目录目录三、适配器三、适配器-tRNA-tRNA第23页/共87页二级结构三级结构反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂(一)(一)tRNA的构象的构象第24页/共87页目录目录三、适配器三、适配器-tRNA-tRNA(二)(二)tRNA的作用的作用1、运载氨基酸、运载氨基酸2、充充当当“适适配配器器”:每每种种tRNA的的反反密密码码
9、子子决决定定了了所所携携带带的的氨氨基基酸酸能能准准确确地地在在mRNA上上对对号号入入座。座。第25页/共87页第26页/共87页目录目录四、酶类、蛋白质因子等四、酶类、蛋白质因子等(一)重要的酶类(一)重要的酶类氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶转肽酶转肽酶(peptidase)转位酶转位酶(translocase)第27页/共87页目录目录(二)蛋白质因子(二)蛋白质因子起始因子(起始因子(initiation factor,IF)延长因子(延长因子(elongation factor,EF)释放因子(释放因子(release factor,RF)第28页/共87页目录目录参与原核生物翻
10、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的的敏感性敏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
11、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,能酶活性,能介导介导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第29页/共87页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类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,参与多个翻译步骤多功能因子,参与多个翻译步骤eIF-2促进起始促进起始tRNA与小亚基结合
12、与小亚基结合eIF-2B,eIF-3最先结合小亚基,促进大小亚基分离最先结合小亚基,促进大小亚基分离eIF-4AeIF-4F复合物成分,有复合物成分,有RNA解螺旋酶活性,能解除解螺旋酶活性,能解除mRNA5-端的发夹结构,使其与小亚基结合端的发夹结构,使其与小亚基结合eIF-4B结合结合mRNA,促进,促进mRNA扫描定位起始扫描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F复合物成分,结合复合物成分,结合mRNA 5帽子帽子eIF-4GeIF-4F复合物成分,结合复合物成分,结合eIF-4E、eIF-3和和PolyA 结合蛋白结合蛋白eIF-5促进各种起始因子从小亚基解离,进而结合大亚基促进各种起
13、始因子从小亚基解离,进而结合大亚基eIF-6促进核蛋白体分离成大小亚基促进核蛋白体分离成大小亚基延长因子延长因子eIF1-促进氨基酰促进氨基酰-tRNA进入进入A位,结合分解位,结合分解GTP,相当于,相当于EF-TueIF1-调节亚基,相当于调节亚基,相当于EF-TseIF-2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,相当于卸载与释放,相当于EF-G 释放因子释放因子eRF识别所有终止密码子,具有原核生物各类识别所有终止密码子,具有原核生物各类RF的功能的功能第30页/共87页目录目录ATP、GTP,Mg2+、K+
14、等。等。(三)能源物质及离子(三)能源物质及离子第31页/共87页目录目录第二节第二节氨基酸的活化氨基酸的活化Activation of Amino Acids第32页/共87页目录目录(一)概念(一)概念 氨基酸与特异的氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰结合形成氨基酰-tRNA的的过程称为氨基酸的活化。过程称为氨基酸的活化。第33页/共87页目录目录(二)反应过程(二)反应过程氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶第34页/共87页目录目录2、氨基酰、氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和合成酶对底物氨基酸和tRNA都都有高度特异性
15、。有高度特异性。氨基酰氨基酰-tRNA合成酶的特性合成酶的特性tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成合成酶酶ATP1、每活化一个氨基酸需要消耗、每活化一个氨基酸需要消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键3、氨基酰、氨基酰-tRNA合成酶具有校合成酶具有校正活性。正活性。第35页/共87页目录目录(三)氨基酰(三)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氨基酸的三字母缩写氨基酸的三字母缩写 例如:例如:第36页/共87页目录目
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