生物化学和分子生物学蛋白质的合成省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、 作者:孙露洋 倪菊华单位:北京大学第十五章 蛋白质合成Protein Biosynthesis第1页目录第一节 蛋白质合成体系第二节 氨基酸与tRNA连接第三节 肽链合成过程第四节 蛋白质合成后加工和靶向输送第五节 蛋白质合成干扰和抑制第2页重点难点熟悉了解掌握蛋白质合成概念及特点;蛋白质合成体系组成及各自功效;遗传密码特点;翻译后加工主要方式。蛋白质合成基本过程;原核生物与真核生物蛋白质合成异同;蛋白质合成后靶向输送机制。分子伴侣功效;各类蛋白质亚细胞定位分拣信号特点;抗生素和毒素对蛋白质合成影响第3页蛋白质合成体系Protein-synthesizing System 第一节第4页密码子
2、(codon)在mRNA开放阅读框区域,每3个相邻核苷酸为一组,编码 一个氨基酸,称为三联体密码(triplet code)或密码子。p遗传密码(genetic code)起始密码子和终止密码子 起始密码子(initiation codon):AUG 终止密码子(termination codon):UAA、UAG、UGA一、mRNA是蛋白质合成模板第5页第1个核苷酸(5端)第2个核苷酸第3个核苷酸(3端)UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止密码子终止密码子半胱氨酸半胱氨酸终止密码子色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸
3、组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸*甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG遗传密码表第6页p遗传密码特点:方向性(directional)连续性(non-punctuated)简并性(degeneracy)摆动性(wobble)通用性(universal)第7页密码子连续性(a)氨基酸排列次序对应于mRNA中密码子排列次序;(b)核苷酸插入造成移码突变第8页密码子摆动性第9页运载氨基酸:
4、氨基酸各由其特异tRNA携带,一个氨基酸可有几个对应tRNA,氨基酸结合在tRNA 3-CCA位置,结合需要ATP供能;充当“适配器”:每种tRNA反密码子决定了所携带氨基酸能准确地在mRNA上对号入座。ptRNA作用二、tRNA是氨基酸和密码子之间特异衔接子第10页合成肽链时mRNA与tRNA相互识别、肽键形成、肽链延长等过程全部在核糖体上完成,核糖体沿着模板mRNA链从5端向3端移动。p核糖体类似于一个移动多肽链“装配厂”三、核糖体是蛋白质合成场所第11页核糖体功效位点第12页p酶类:氨酰-tRNA合成酶肽酰转移酶转位酶 p蛋白质因子:起始因子(initiation factor,IF)延
5、长因子(elongation factor,EF)释放因子(release factor,RF)四、蛋白质合成需要各种酶类和蛋白质因子第13页种类生物学功效起始因子IF1IF2IF3占据核糖体A位,预防tRNA过早结合于A位促进fMet-tRNAfMet与小亚基结合阻止大、小亚基过早结合;增强P位结合fMet-tRNAfMet特异性延长因子EF-TuEF-TsEF-G促进氨酰-tRNA进入A位,结合并分解GTPEF-Tu调整亚基有转位酶活性,促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位;促进tRNA卸载与释放释放因子RF1RF2RF3特异识别终止密码UAA或UAG;诱导肽酰转移酶转变为酯酶特异识
6、别终止密码UAA或UGA;诱导肽酰转移酶转变为酯酶含有GTPase活性,当新合成肽链从核糖体释放后,促进RF1或 RF2与核糖体分离原核生物肽链合成所需要蛋白质因子第14页种类生物学功效起始因子eIF1eIF1AeIF2eIF2B,eIF3eIF4AeIF4BeIF4EeIF4GeIF4FeIF5eIF5B结合于小亚基E位,促进eIF2-tRNA-GTP复合物与小亚基相互作用原核IF1同源物,预防tRNA过早结合于A位含有GTPase活性,促进起始Met-tRNAMet与小亚基结合最先与小亚基结合起始因子;促进后续步骤进行eIF4F复合物成份,含有RNA解旋酶活性,解开mRNA二级结构,使其与
7、小亚基结合结合mRNA,促进mRNA扫描定位起始密码AUGeIF4F复合物成份,结合于mRNA5-帽结构eIF4F复合物成份,结合eIF4E和poly(A)结合蛋白(PABP)包含eIF4A、eIF4E、eIF4G复合物促进各种起始因子从小亚基解离,从而使大、小亚基结合含有GTPase活性,促进各种起始因子从小亚基解离,从而使大、小亚基结合延长因子eEF1eEF1eEF2与原核EF-Tu功效相同与原核EF-Ts功效相同与原核EF-G功效相同释放因子eRF识别全部终止密码真核生物肽链合成所需要蛋白质因子第15页氨基酸与tRNA连接The Attachment of Amino Acid onto
8、 its tRNA第二节第16页氨基酸与tRNA连接专一性由氨酰-tRNA合成酶决定。氨酰-tRNA合成酶含有高度专一性,既能识别特异氨基酸,又能识别应该结合该种氨基酸tRNA。所以,氨酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。一、氨酰-tRNA合成酶识别特定氨基酸和tRNAp反应过程氨基酸+tRNA氨酰-tRNAATP AMPPPi氨酰-tRNA合成酶第17页氨酰-tRNA合成酶催化ATP分解为焦磷酸与AMP;第一步反应第二步反应AMP、酶、氨基酸三者结合为中间复合体(氨酰-AMP-酶),其中氨基酸羧基与磷酸腺苷磷酸以酐键相联而活化;第三步反应活化氨基酸与tRNA 3-CCA末
9、端腺苷酸核糖2或3位游离羟基以酯键结合,形成对应氨酰-tRNA。第18页氨酰-tRNA合成第19页二、肽链合成起始需要特殊起始氨酰-tRNA起始氨酰-tRNA:Met-tRNAiMet参加肽链延长甲硫氨酰-tRNA:Met-tRNAMetp真核生物p原核生物起始氨酰-tRNA:fMet-tRNAfMet第20页肽链合成过程Synthesis Process of Peptide Chain第三节第21页p 原核生物翻译起始复合物形成一、翻译起始复合物装配开启肽链合成核糖体大小亚基分离mRNA与核糖体小亚基结合fMet-tRNAfMet结合在核糖体P位翻译起始复合物形成。p 真核生物翻译起始复合
10、物形成43S前起始复合物形成mRNA与核糖体小亚基结合核糖体大亚基结合第22页mRNAS-D序列第23页原核翻译起始复合物形成第24页真核翻译起始复合物形成第25页二、在核糖体上重复进行三步反应延长肽链 p翻译起始复合物形成后,核糖体从mRNA5端向3端移动,依据密码子次序,从N端开始向C端合成多肽链p在核糖体上重复进行进位、成肽和转位,每循环1次,肽链上即可增加1个氨基酸残基p真核生物肽链延长机制与原核生物基本相同,但亦有差异,如二者所需延长因子不一样,真核生物需要eEF1、eEF1和eEF2这三类延长因子,其功效分别对应于原核生物EF-Tu、EF-Ts和EF-G。另外,在真核生物,一个新氨
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