蛋白质生物合成—翻译和翻译后过程省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、蛋白质生物合成蛋白质生物合成 翻译及翻译后过程翻译及翻译后过程第1页将存在于将存在于将存在于将存在于mRNAmRNA上代表一个多肽核苷酸残基序列转换为上代表一个多肽核苷酸残基序列转换为上代表一个多肽核苷酸残基序列转换为上代表一个多肽核苷酸残基序列转换为多肽链氨基酸残基序列过程多肽链氨基酸残基序列过程多肽链氨基酸残基序列过程多肽链氨基酸残基序列过程nn氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA酶、蛋白质因子、酶、蛋白质因子、酶、蛋白质因子、酶、蛋白质因子、ATPATP、GTPGTP翻译(翻译(Translation)第2页参加蛋白质生物合
2、成物质参加蛋白质生物合成物质1.三种三种三种三种RNAmRNARNAmRNA、rRNArRNA、tRNAtRNA2.2020种氨基酸(种氨基酸(种氨基酸(种氨基酸(AAAA)作为原料)作为原料)作为原料)作为原料3.酶及众多蛋白因子,如酶及众多蛋白因子,如酶及众多蛋白因子,如酶及众多蛋白因子,如IFIF、eIFeIF4.ATPATP、GTPGTP、无机离子、无机离子、无机离子、无机离子第3页CAACAACUGCUGCAGCAGACAACAUAUUAUAUGAUGAUAAUACAACAAUUUUUUGAUGAUCAGCAGUAUUAU5533-GlnGln-Leu-Leu-GlnGln-Thr-
3、Thr-TyrTyr-Met-Met-IleIle-Gln-Gln-PhePhe-Asp-Asp-GlnGln-Tyr-Tyr-一、生物合成模板一、生物合成模板mRNA遗传密码遗传密码遗传密码遗传密码(geneticcode)(geneticcode)能编码蛋白质氨基酸序列能编码蛋白质氨基酸序列能编码蛋白质氨基酸序列能编码蛋白质氨基酸序列基因中核苷酸体系基因中核苷酸体系基因中核苷酸体系基因中核苷酸体系第4页mRNAmRNA分子上从分子上从分子上从分子上从5 5 3 3 方向,由起方向,由起方向,由起方向,由起始密码子始密码子始密码子始密码子AUGAUG开始,每开始,每开始,每开始,每3 3个核
4、苷酸组个核苷酸组个核苷酸组个核苷酸组成三联体,决定肽链上某一个氨基成三联体,决定肽链上某一个氨基成三联体,决定肽链上某一个氨基成三联体,决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成起始、终止信号,酸或蛋白质合成起始、终止信号,酸或蛋白质合成起始、终止信号,酸或蛋白质合成起始、终止信号,称为三联体密码。称为三联体密码。称为三联体密码。称为三联体密码。密码子密码子起始密码:起始密码:起始密码:起始密码:AUGAUG终止密码:终止密码:终止密码:终止密码:UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA第5页遗传密码性质遗传密码性质1.简并性简并性简并性简并性:指一个氨基酸含有:指一个氨基酸含有:指一个氨基酸含有:指
5、一个氨基酸含有2 2个或个或个或个或2 2个以上密码子个以上密码子个以上密码子个以上密码子2.摆动性摆动性摆动性摆动性:密码子与反密码子配对,有时会出现不遵从:密码子与反密码子配对,有时会出现不遵从:密码子与反密码子配对,有时会出现不遵从:密码子与反密码子配对,有时会出现不遵从碱基配对规律情况,称为遗传密码摆动现象碱基配对规律情况,称为遗传密码摆动现象碱基配对规律情况,称为遗传密码摆动现象碱基配对规律情况,称为遗传密码摆动现象3.通用性通用性通用性通用性:除个别细胞器特殊密码子外,蛋白质生物合:除个别细胞器特殊密码子外,蛋白质生物合:除个别细胞器特殊密码子外,蛋白质生物合:除个别细胞器特殊密码
6、子外,蛋白质生物合成整套密码,从简单生物到人类都通用成整套密码,从简单生物到人类都通用成整套密码,从简单生物到人类都通用成整套密码,从简单生物到人类都通用4.连续性连续性连续性连续性:mRNAmRNA读码方向从读码方向从读码方向从读码方向从5353,两个密码子之间,两个密码子之间,两个密码子之间,两个密码子之间无任何核苷酸隔开无任何核苷酸隔开无任何核苷酸隔开无任何核苷酸隔开5.偏爱性偏爱性偏爱性偏爱性:密码子使用频率差异:密码子使用频率差异:密码子使用频率差异:密码子使用频率差异第6页第7页阅读框架阅读框架(readingframes)开放阅读框开放阅读框开放阅读框开放阅读框(openread
7、ingframe,ORF):(openreadingframe,ORF):从起始密码从起始密码从起始密码从起始密码AUGAUG到终止密码处正确可阅读序列到终止密码处正确可阅读序列到终止密码处正确可阅读序列到终止密码处正确可阅读序列第8页原核生物原核生物mRNA特点特点S-DS-D序列:序列:序列:序列:原核生物原核生物原核生物原核生物mRNAmRNA起始密码起始密码起始密码起始密码AUGAUG上游上游上游上游813813核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸处,存在一段处,存在一段处,存在一段处,存在一段5-UAAGGAGG-35-UAAGGAGG-3保守序列,称为保守序列,称为保守序列,称为保守序列,称为
8、S-DS-D序列序列序列序列。是。是。是。是mRNAmRNA与核蛋白体识别、结合位点与核蛋白体识别、结合位点与核蛋白体识别、结合位点与核蛋白体识别、结合位点第9页真核生物真核生物mRNA特点特点真核生物没有真核生物没有真核生物没有真核生物没有S-DS-D序列,序列,序列,序列,靠帽子结构识别核糖体靠帽子结构识别核糖体靠帽子结构识别核糖体靠帽子结构识别核糖体真核生物起始密码位于真核生物起始密码位于真核生物起始密码位于真核生物起始密码位于KozakKozak序列序列序列序列(CCACCCCACCAUGAUGGG)中,中,中,中,增加翻译起始效率增加翻译起始效率增加翻译起始效率增加翻译起始效率第10
9、页二、生物合成场所二、生物合成场所核蛋白体核蛋白体(Ribosomes)第11页原核生物原核生物原核生物原核生物真核生物真核生物真核生物真核生物核蛋核蛋核蛋核蛋白体白体白体白体小亚基小亚基小亚基小亚基大亚基大亚基大亚基大亚基核蛋核蛋核蛋核蛋白体白体白体白体小亚基小亚基小亚基小亚基大亚基大亚基大亚基大亚基S S70S70S30S30S50S50S80S80S40S40S60S60SrRNArRNA16S-rRNA16S-rRNA5S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA23S-rRNA18S-18S-rRNArRNA28S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA
10、5.8S-rRNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质rpS21rpS21种种种种rpL34rpL34种种种种rpS33rpS33种种种种rpL49rpL49种种种种核蛋白体蛋白及核蛋白体蛋白及rRNA组成特点组成特点第12页小亚基与小亚基与mRNA结合结合第13页大亚基大亚基P P位位位位(peptidyl site)(peptidyl site):结合肽酰结合肽酰结合肽酰结合肽酰tRNAtRNA部位部位部位部位A A位位位位(aminoacyl site)(aminoacyl site):结合氨基酰结合氨基酰结合氨基酰结合氨基酰tRNAtRNA部位部位部位部位E E位位位位(exit site)(ex
11、it site):排出位排出位排出位排出位P位位A位位第14页三、氨基酸活化与转运三、氨基酸活化与转运tRNAACC氨基酸臂氨基酸臂氨基酸臂氨基酸臂反密码环反密码环第15页氨基酸活化氨基酸活化氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA(aminoacyl-tRNAsynthetase)synthetase)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16页氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 ATP-EATP-E氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰-AMP-E-AMP-EPPiPPi氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰
12、-AMP-E-AMP-EtRNAtRNA 氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰-tRNA-tRNAAMPAMPEE第17页蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程1.氨基酸活化氨基酸活化2.多肽链合成起始多肽链合成起始3.肽链延长肽链延长4.肽链终止和释放肽链终止和释放5.蛋白质合成后加工修饰蛋白质合成后加工修饰第18页一、肽链合成起始一、肽链合成起始(initiation)甲硫氨酰甲硫氨酰甲硫氨酰甲硫氨酰tRNAtRNA与与与与mRNAmRNA结合到核蛋白体上,结合到核蛋白体上,结合到核蛋白体上,结合到核蛋白体上,生成翻译起始复合物生成翻译起始复合物生成翻译起始复合物生成翻译起始复合物第19页(一)原核生物
13、翻译起始(一)原核生物翻译起始核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离起始因子起始因子起始因子起始因子IF3IF3、IF1IF1介导,介导,介导,介导,利利于小亚基与于小亚基与mRNA,fMet-tRNAfMet结合结合mRNAmRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合在小亚基定位结合在小亚基定位结合经过经过5端端S-D序列序列(AGGA)配配对结合到核蛋白体小亚基上对结合到核蛋白体小亚基上16S-rRNA近近3-末端处末端处(UCCU)起始氨基酰起始氨基酰起始氨基酰起始氨基酰-tRNA-tRNA结合结合结合结合fMet-tRNAifMet和和和和IF-2
14、IF-2及及及及GTPGTP形成复合物形成复合物形成复合物形成复合物核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合70S70S起始复合物形成起始复合物形成起始复合物形成起始复合物形成第20页起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfmet)结合结合到小亚基上到小亚基上核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合第21页起始因子起始因子IF和和eIF 原核:起始因子原核:起始因子原核:起始因子原核:起始因子 三种;三种;三种;三种;IF-lIF-l、2 2和和和和3 3 真核:起始因子真核:起始因子真核:起始因子真核:起始因子 十种;十种;十种;十种;eIFeIF 翻译
15、起始:翻译起始:翻译起始:翻译起始:1 1)IF-3IF-3结合核蛋白体结合核蛋白体结合核蛋白体结合核蛋白体30S30S亚基,使大、小亚基拆离亚基,使大、小亚基拆离亚基,使大、小亚基拆离亚基,使大、小亚基拆离2 2)IF-1IF-1帮助帮助帮助帮助IF-3IF-3结合和亚基拆离结合和亚基拆离结合和亚基拆离结合和亚基拆离3 3)单独)单独)单独)单独30S30S亚基易于与亚基易于与亚基易于与亚基易于与mRNAmRNA及起始及起始及起始及起始tRNAtRNA结合结合结合结合4 4)IF-2IF-2促进促进促进促进fMet-tRNAfMet-tRNA结合结合结合结合mRNAmRNA及核蛋白体及核蛋白
16、体及核蛋白体及核蛋白体第22页(二)真核生物翻译起始复合物形成(二)真核生物翻译起始复合物形成1.1.起始因子起始因子起始因子起始因子eIF3eIF3结合到核糖体结合到核糖体结合到核糖体结合到核糖体(80S80S)小亚基()小亚基()小亚基()小亚基(40S40S)上,使大亚)上,使大亚)上,使大亚)上,使大亚基(基(基(基(60S60S)与小亚基解离)与小亚基解离)与小亚基解离)与小亚基解离2.2.甲硫酰甲硫酰甲硫酰甲硫酰tRNAtRNA(Met-tRNAiMet-tRNAimetmet)结结结结合合合合3.3.mRNAmRNA结合(需结合(需结合(需结合(需帽结合蛋白帽结合蛋白帽结合蛋白帽
17、结合蛋白CBPCBP)第23页metmet40S40S60S60SMeMet tMetMet40S40S60S60SmRNAmRNAeIF-2BeIF-2B、eIF-3eIF-3、eIF-6elF-3elF-3GDP+Pi各种各种各种各种elFelF释放释放释放释放elF-5ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PABMetMet-tRNAMet-tRNAi iMetMet-elF-2-elF-2-GTPGTP真核生物翻译起始复真核生物翻译起始复合物形成过程合物形成过程第24页二、肽链合成延长二、肽链合成延长依据依据mRNA密码序列指导,次序添密码序列指导,次序添加
18、氨基酸从加氨基酸从N端向端向C端延伸肽链,直端延伸肽链,直到合成终止过程到合成终止过程第25页肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行,肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行,又称为又称为核蛋白体循环核蛋白体循环(ribosomalcycle),每,每次循环增加一个氨基酸次循环增加一个氨基酸l l进位进位进位进位(entrance)/(entrance)/注册(注册(注册(注册(registrationregistration)l l成肽成肽成肽成肽(peptidebondformation)(peptidebondformation)l l转位转位转位转位(translocation)(trans
19、location)第26页延伸过程所需蛋白因子延伸过程所需蛋白因子延长因子延长因子(elongationfactor,EF)原核延长因子原核延长因子原核延长因子原核延长因子生物功效对应真核延长对应真核延长对应真核延长对应真核延长因子因子因子因子EF-TuEF-Tu促进氨基酰促进氨基酰促进氨基酰促进氨基酰-tRNA-tRNA进入进入进入进入A A位,结合位,结合位,结合位,结合分解分解分解分解GTPGTPEF-1-EF-1-EF-TsEF-Ts调整亚基EF-1-EF-1-EFGEFG有有有有转位酶活性转位酶活性转位酶活性转位酶活性,促进,促进,促进,促进mRNA-mRNA-肽酰肽酰肽酰肽酰-tR
20、NAtRNA由由由由A A位前移到位前移到位前移到位前移到P P位,促进卸载位,促进卸载位,促进卸载位,促进卸载tRNAtRNA释放释放释放释放EF-2EF-2第27页又称注册又称注册(registration)(registration)(一)进位(一)进位指依据指依据mRNAmRNA下一下一组遗传密码指导,使对组遗传密码指导,使对应氨基酰应氨基酰-tRNA-tRNA进入核进入核蛋白体蛋白体A A位。位。第28页延长因子延长因子延长因子延长因子EF-TEF-TEF-TEF-T催化进位(原核生物)催化进位(原核生物)催化进位(原核生物)催化进位(原核生物)第29页(二)成肽(二)成肽转肽酶转肽
21、酶转肽酶转肽酶(transpeptidase)(transpeptidase)催化形成肽键催化形成肽键催化形成肽键催化形成肽键第30页(三)转位(三)转位(Translocation)延长因子延长因子延长因子延长因子EF-GEF-G有有有有转位酶活性,结转位酶活性,结转位酶活性,结转位酶活性,结合并水解合并水解合并水解合并水解GTPGTP,使核蛋白体向使核蛋白体向使核蛋白体向使核蛋白体向mRNA3mRNA3侧移动侧移动侧移动侧移动第31页进进位位转转位位成肽成肽第32页三、肽链合成终止三、肽链合成终止(Termination)1.1.终止密码识别及肽链从肽终止密码识别及肽链从肽终止密码识别及肽
22、链从肽终止密码识别及肽链从肽酰酰酰酰-tRNA-tRNA水解出。水解出。水解出。水解出。2.2.mRNAmRNA从核蛋白体中分从核蛋白体中分从核蛋白体中分从核蛋白体中分离及大小亚基拆开离及大小亚基拆开离及大小亚基拆开离及大小亚基拆开3.3.终止过程需释放因子终止过程需释放因子终止过程需释放因子终止过程需释放因子(RF(RF)。)。)。)。第33页释放因子释放因子(release factor,RF)(release factor,RF):与肽链合成:与肽链合成终止相关蛋白因子终止相关蛋白因子1.1.识别终止密码,如识别终止密码,如识别终止密码,如识别终止密码,如RF-1RF-1特异识别特异识别
23、特异识别特异识别UAAUAA、UAGUAG;而;而;而;而RF-2RF-2可识可识可识可识别别别别UAAUAA、UGAUGA2.2.诱导转肽酶改变为酯酶活性,催化肽酰基转移到诱导转肽酶改变为酯酶活性,催化肽酰基转移到诱导转肽酶改变为酯酶活性,催化肽酰基转移到诱导转肽酶改变为酯酶活性,催化肽酰基转移到-OH-OH上,使上,使上,使上,使肽链从核蛋白体上释放。肽链从核蛋白体上释放。肽链从核蛋白体上释放。肽链从核蛋白体上释放。原核生物释放因子:原核生物释放因子:原核生物释放因子:原核生物释放因子:RF-1RF-1,RF-2RF-2,RF-3RF-3真核生物释放因子:真核生物释放因子:真核生物释放因子
24、:真核生物释放因子:eRFeRF第34页四、核蛋白体循环四、核蛋白体循环多聚核蛋白体多聚核蛋白体(polysome)1.1.细胞内一条细胞内一条细胞内一条细胞内一条mRNAmRNA链上结合链上结合链上结合链上结合着多个核糖体着多个核糖体着多个核糖体着多个核糖体2.2.每个核糖体都独立完成一条每个核糖体都独立完成一条每个核糖体都独立完成一条每个核糖体都独立完成一条多肽链合成多肽链合成多肽链合成多肽链合成 3.3.蛋白质合成高速、高效进行蛋白质合成高速、高效进行蛋白质合成高速、高效进行蛋白质合成高速、高效进行第35页蛋白质生物合成调整蛋白质生物合成调整1.阅读框架漂移、重合和阅读框架漂移、重合和阅
25、读框架漂移、重合和阅读框架漂移、重合和5-AUG5-AUG作用作用作用作用2.翻译错误:氨基酰合成酶校正翻译错误:氨基酰合成酶校正翻译错误:氨基酰合成酶校正翻译错误:氨基酰合成酶校正3.RNARNA结构:帽子、结构:帽子、结构:帽子、结构:帽子、poly(A)poly(A)尾、空间结构尾、空间结构尾、空间结构尾、空间结构4.蛋白质生物合成阻断剂:蛋白质生物合成阻断剂:蛋白质生物合成阻断剂:蛋白质生物合成阻断剂:抗生素类抗生素类抗生素类抗生素类大环内酯类、氯霉素、氨基糖苷类、四环素大环内酯类、氯霉素、氨基糖苷类、四环素大环内酯类、氯霉素、氨基糖苷类、四环素大环内酯类、氯霉素、氨基糖苷类、四环素抗
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