《蛋白質(zhì)的生物合成》PPT課件

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1、第 十 二 章 翻 譯 翻 譯 ： translation 即 蛋 白 質(zhì) 生 物 合 成 。 把 核 酸 中 四 種 符 號(hào) (AGCT/U)組 成 的 遺傳 信 息 ， 以 遺 傳 密 碼 破 讀 的 手 段 轉(zhuǎn) 變?yōu)?蛋 白 質(zhì) 的 氨 基 酸 排 列 順 序 的 過 程 。 第 一 節(jié) 、 參 與 蛋 白 質(zhì) 合 成 的 物 質(zhì) 各 種 RNA、 核 糖 體 、 氨 基 酸 、 酶 起 始 階 段 ： 起 始 因 子 延 長 階 段 ： 延 長 因 子 終 止 階 段 ： 核 糖 體 釋 放 因 子 一 、 mRNA是 翻 譯 的 模 板 原 核 生 物 的 一 種 mRNA往 往 編

2、 碼 幾 種 功能 相 近 的 蛋 白 質(zhì) 。 真 核 生 物 的 mRNA比 原 核 生 物 多 ， 但 一個(gè) RNA分 子 一 般 只 帶 有 一 種 蛋 白 質(zhì) 的 編碼 信 息 。 遺 傳 密 碼 的 特 點(diǎn) 連 續(xù) 性 (commaless)： 密 碼 之 間 沒 有 間 斷 簡 并 性 (degeneracy)： 大 多 數(shù) 氨 基 酸 有 26個(gè) 密 碼 擺 動(dòng) 性 (wobble)： 密 碼 的 第 三 位 堿 基 與 反密 碼 的 第 一 位 堿 基 配 對(duì) 不 嚴(yán) 格 通 用 性 (universal)： 全 世 界 生 物 共 用 連 續(xù) 性G C A G U A C A

3、 U G U C不 連 續(xù) 的 讀 法 ：G C A C A G A G U G U A .密 碼 之 間 沒 有核 苷 酸 間 斷 簡 并 性 除 了 色氨 酸 和蛋 氨 酸外 ， 其余 氨 基酸 均 有 2 -6個(gè) 三聯(lián) 體 為其 編 碼 。 * 擺 動(dòng) 性 密 碼 與 反 密 碼 配 對(duì) 辨 認(rèn)時(shí) ， 有 時(shí) 并 不 完 全 按 照堿 基 互 補(bǔ) 規(guī) 律 。 尤 其 是密 碼 的 第 三 堿 基 對(duì) 反 密碼 的 第 一 位 堿 基 ， 更 常出 現(xiàn) 這 種 擺 動(dòng) 現(xiàn) 象 。 mRNA 密 碼 子 tRNA 反 密 碼 堿 基 I U C mRNA 密 碼 堿 基 A， C， U A，

4、 G C， G， U C G I 反 密 碼 子G C C 密 碼 子 通 用 性除 了 動(dòng) 物 細(xì) 胞 中 的 線 粒 體 和 植 物 細(xì) 胞 中 的 葉 綠 體 外 ，從 最 簡 單 的 病 毒 、 原 核 生 物 到 人 類 都 使 用 一 套 遺 傳 密碼 。 二 、 核 糖 體 是 肽 鏈 合 成 的 場 所 氨 基 酸 首 先 在核 糖 體 內(nèi) 合 成蛋 白 質(zhì) ， 再 輸送 至 細(xì) 胞 其 它組 分 中 。 核 糖 體 由 大 、小 亞 基 構(gòu) 成 。亞 基 中 含 有 不同 的 蛋 白 質(zhì) 和RNA。 二 、 核 糖 體 是 肽 鏈 合 成 的 場 所 大 亞 基 ： tRNA

5、結(jié) 合 位 點(diǎn) ： P位 ： 給 出 AA， 釋 放 tRNA A位 ： 接 受 tRNA-AA 轉(zhuǎn) 肽 酶 ， 合 成 肽 鍵 轉(zhuǎn) 位 酶 小 亞 基 ： 識(shí) 別 起 始 位 點(diǎn) 與 mRNA形 成 復(fù) 合 物 三 、 tRNA和 氨 基 酰 tRNA tRNA在 蛋 白 質(zhì) 翻 譯 中 起 接 合 的 作 用 。 tRNA的 氨 基 酸 臂 上 攜 帶 氨 基 酸 。 tRNA分 子 的 反 密 碼 環(huán) 與 mRNA上 的 密 碼 配對(duì) 。 密 碼 -反 密 碼 -氨 基 酸 三 聯(lián) 體 保 證 了 翻 譯 的準(zhǔn) 確 性 。 氨 基 酰 -tRNA的 生 成 氨 基 酰 -AMP-E +

6、tRNA 氨 基 酰 -tRNA + AMP + E 氨 基 酸 ATP E 氨 基 酰 AMP-E + PPi E : 氨 基 酰 -tRNA合 成 酶 ， 具 高 度 專 一 性 1 . 存 在 于 胞 質(zhì) 中 2 . 需 ATP供 能 , 需 Mg+, Mn+ 3 . 有 二 個(gè) 識(shí) 別 位 點(diǎn) 氨 基 酰 -tRNA的 書 寫 Arg-tRNAarg Met-tRNAmetm fMet-tRNAmetf 原 核 生 物 起 始 密 碼 子 需 要 在Met-tRNAmetf上 進(jìn) 行 甲 酰 化 ，而 真 核 生 物 不 需 要 。 Met-tRNAmetf+FH4-CHO 轉(zhuǎn) 甲 酰

7、 基 酶 fMet-tRNA metf 第 二 節(jié) 、 蛋 白 質(zhì) 生 物 合 成 過 程 起 始 延 長 終 止 原 核 生 物 的 翻 譯 起 始 起 始 因 子 (IF)： 胞 液 中 的 可 溶 性 因 子 。 已 知 有 三 種 ： IF-1： 促 進(jìn) IF-3與 小 亞 基 結(jié) 合 IF-2： 使 fMet-tRNAmetf 與 小 亞 基 結(jié) 合 IF-3： 使 大 小 亞 基 分 離 核 糖 體 結(jié) 合 序 列 ： 原 核 生 物 的 mRNA有 一非 常 保 守 的 序 列 ， 與 核 糖 體 的 16S-rRNA結(jié)合 ， 引 導(dǎo) mRNA進(jìn) 入 核 糖 體 ， 這 樣 的

8、序 列稱 為 S-D序 列 ， 也 叫 核 糖 體 結(jié) 合 序 列 。 核 糖 體 結(jié) 合 序 列 原 核 生 物 起 始 過 程 70S核 糖 體 IF3 IF1 30S小 亞 基 IF3 IF1 + 50S大 亞 基 fmet-tRNA fmet先 形 成 fmet tRNAfmet IF2 GTP， 再 與小 亞 基 和 mRNA形 成 復(fù) 合 物 ， 最 后 形 成 70S起 始 復(fù) 合 物 。 P位 為 mRNA上 的 AUG及 fmet tRNAfmet 所 占 據(jù) , A位 空 缺 。 70S mRNA fmet tRNAfmet 70S起 始 復(fù) 合 物fmet-tRNAfme

9、t+GTP+IF2 fmet tRNAfmet IF2 GTP +mRNA30S mRNA fmet tRNAfmet GTP IF1 IF2 IF3 50S IF1,IF2,IF3,GDP+Pi 原 核 生 物 起 始 過 程 真 核 生 物 的 翻 譯 起 始 起 始 因 子 （ eIF） ： 有 10種 起 始 甲 硫 氨 酰 tRNAmet無 甲 酰 化 mRNA結(jié) 構(gòu) 有 所 不 同 核 糖 體 有 所 不 同 原 核 生 物 與 真 核 生 物 的 翻 譯 起 始 比 較 真 核 生 物 的 翻 譯 起 始 二 、 肽 鏈 的 延 長 核 糖 體 循 環(huán) ： 翻 譯 過 程 中 的

10、 肽 鏈 延 長 ， 延 長 因 子 ： 延 長 過 程 所 需 的 蛋 白 質(zhì) 因 子稱 (EF)。 核 糖 體 循 環(huán) 分 為 注 冊(cè) 、 成 肽 和 轉(zhuǎn) 位 三 個(gè)步 驟 。 二 、 肽 鏈 的 延 長 原 核 生 物 功 能 真 核 生 物 EF-TuEF-Ts 協(xié) 助 氨 基 酰 -tRNA 進(jìn)入 A 位 , 結(jié) 合 GTP EF-1 EF-G 轉(zhuǎn) 位 酶 , 協(xié) 助 mRNA前 移 ,由 A 位 進(jìn) 至 P位 ; 釋 放 tRNA EF-2 注 冊(cè) 注 冊(cè) ： 氨基 酰 -tRNA根 據(jù) 遺 傳密 碼 的 指引 ， 進(jìn) 入核 糖 體 的A位 。 m RNA 成 肽 和 轉(zhuǎn) 位 成

11、肽 由 轉(zhuǎn) 肽 酶 催 化 ， 反 應(yīng) 在 A位 上 進(jìn) 行 ，即 P位 上 的 蛋 氨 酸 退 位 到 A位 成 肽 。 成 肽后 無 負(fù) 載 的 tRNA從 核 糖 體 上 脫 落 下 來 。 轉(zhuǎn) 位 ： 在 A位 上 的 肽 連 同 mRNA從 A位 進(jìn) 入P位 。 由 轉(zhuǎn) 位 酶 催 化 。 這 實(shí) 際 上 是 肽 -tRNA-mRNA與 核 糖 體 位 置 的 相 對(duì) 變 更 。 注 冊(cè) 、 成 肽 和 轉(zhuǎn) 位 三 個(gè) 步 驟 多 次 反 復(fù) ，肽 鏈 就 不 斷 延 長 。 三 、 肽 鏈 合 成 的 終 止 肽 鏈 合 成 終 止 包 括 ： 終 止 密 碼 的 辨 認(rèn) 肽 鏈

12、從 肽 -tRNA上 水 解 mRNA從 核 糖 體 中 分 離 核 糖 體 大 小 亞 基 的 拆 分 三 、 肽 鏈 合 成 的 終 止 釋 放 因 子 RF： 終 止 過 程 中 的 蛋 白 質(zhì) 因 子 辨 認(rèn) 終 止 密 碼 促 進(jìn) 肽 鏈 C端 與 tRNA 3-OH酯 鍵 的 水 解 ， 使肽 鏈 從 翻 譯 中 的 核 糖 體 上 釋 放 下 來 。 RF-1： UAA和 UAG； RF-2： UAA和 UGA； RF-3： 結(jié) 合 GTP， 促 進(jìn) RF-1和 RF-2對(duì) 核 糖 體的 結(jié) 合 。 翻 譯 的 終 止 過 程 當(dāng) 翻 譯 到 A位 出 現(xiàn) mRNA的 終 止 密

13、 碼 時(shí) ，由 RF-1或 RF-2識(shí) 別 終 止 密 碼 ， 進(jìn) 入 A位 。 釋 放 因 子 的 結(jié) 合 誘 導(dǎo) 核 糖 體 上 的 轉(zhuǎn) 肽 酶將 合 成 的 肽 鏈 轉(zhuǎn) 移 到 水 分 子 ， 將 P位 上 肽鏈 從 tRNA分 離 出 來 。 通 過 GTP水 解 GDP及 Pi， 使 殘 留 在 核 糖 體上 的 tRNA和 各 種 釋 放 因 子 脫 離 ， 最 后 核糖 體 從 mRNA上 脫 落 下 來 。 翻 譯 的 終 止 示 意 圖 翻譯的終止示意圖 翻 譯 的 終 止 示 意 圖 多 聚 核 糖 體 在 一 條 mRNA上 常有 多 個(gè) 核 糖 體 呈串 珠 狀 排 列

14、 ， 核糖 體 是 以 多 核 糖體 形 式 存 在 。 多 核 糖 體 的 形 成是 由 于 一 條 mRNA鏈 上 多 個(gè) 部 位 有核 糖 體 在 進(jìn) 行 蛋白 質(zhì) 合 成 ， 這 樣可 以 大 大 加 速 蛋白 質(zhì) 合 成 的 速 度 ，mRNA得 到 充 分 的利 用 。 翻 譯 全 過 程 IF-1IF-3IF-2GTP fMet起 始 翻 譯 全 過 程IF-1IF-3IF-2 GTP fMet fMet核 糖 體 循 環(huán) 翻 譯 全 過 程fMet 核 糖 體 循 環(huán) fMet 翻 譯 全 過 程終 止 IF-1IF-3 核 糖 體 循 環(huán)原 核 生 物 中 ：復(fù) 制 、 轉(zhuǎn)

15、錄 、 翻 譯 同 步 ，多 肽 合 成 后 ， 進(jìn) 入 大 亞基 的 管 腔 內(nèi) ， 經(jīng) 滑 面 內(nèi)質(zhì) 網(wǎng) 進(jìn) 高 爾 基 體 ， 進(jìn) 行后 加 工 。 翻 譯 后 加 工 翻 譯 后 加 工 ： posttranslational procession 蛋 白 質(zhì) 合 成 后 ， 還 必 須 進(jìn) 行 后 加 工 ，才 能 表 現(xiàn) 出 生 理 活 性 ， 這 些 蛋 白 質(zhì) 的修 飾 過 程 稱 為 翻 譯 后 加 工 。 翻 譯 后 加 工 去 除 N-甲 酰 基 或 N-蛋 氨 酸 個(gè) 別 氨 基 酸 的 修 飾 亞 基 聚 合 輔 基 連 接 水 解 修 飾 分 泌 性 蛋 白 質(zhì) 去

16、 除 N-甲 酰 或 N-蛋 氨 酸 由 脫 甲 酰 基 酶 或 氨 基 肽 酶 催 化 可 與 翻 譯 同 步 個(gè) 別 氨 基 酸 的 修 飾 脯 氨 酸 羥 脯 氨 酸 賴 氨 酸 羥 賴 氨 酸 磷 酸 化 ： Ser、 Thr、 Tyr 二 硫 鍵 的 形 成 ： 空 間 相 鄰 的 二 個(gè) Cys氧 化 而 成 亞 基 聚 合 具 有 四 級(jí) 結(jié) 構(gòu) 的 蛋 白 質(zhì) 由 兩 條 以 上 肽 鏈通 過 非 共 價(jià) 鍵 聚 合 ， 形 成 寡 聚 體 ， 才 有生 物 活 性 。 Hb： 22 PKC： R2C2 輔 基 連 接 蛋 白 質(zhì) 分 為 單純 蛋 白 質(zhì) 和 結(jié)合 蛋 白 質(zhì)

17、 兩 類 。 如 糖 蛋 白 、 脂蛋 白 等 都 需 要加 工 后 才 能 生成 。 水 解 修 飾 在 真 核 生 物 中 ， 往 往 會(huì) 有 一 條 已 合 成 的多 肽 鏈 經(jīng) 翻 譯 后 加 工 產(chǎn) 生 多 種 不 同 活 性的 蛋 白 質(zhì) 或 肽 。信 號(hào) 肽 ACTH -LT -MSH Endophin-MSH103肽 POMC 分 泌 性 蛋 白 質(zhì) 分 泌 蛋 白 質(zhì) ： 合 成 后 分 泌 到 血 液 循 環(huán) 中 ， 或 再到 靶 細(xì) 胞 去 發(fā) 揮 功 能 的 蛋 白 質(zhì) 。 信 號(hào) 肽 ： 具 疏 水 性 的 肽 段 ， 可 使 蛋 白 質(zhì) 移 向 細(xì)胞 膜 并 與 細(xì)

18、 胞 膜 結(jié) 合 ， 然 后 將 合 成 的 蛋 白 質(zhì) 送出 細(xì) 胞 。 大 多 數(shù) 分 泌 性 蛋 白 質(zhì) 是 一 種 蛋 白 質(zhì) 前 身 。 肽 類 激 素 、 血 漿 蛋 白 、 凝 血 因 子 、 抗 體 蛋 白 、蛋 白 酶 等 第 四 節(jié) 、 抗 生 素 對(duì) 翻 譯 的 抑 制 作 用 抗 生 素 一 般 是 細(xì) 菌 或 真 菌 所 產(chǎn) 生 的 具 有抑 制 其 它 生 物 生 長 的 物 質(zhì) 。 抗 生 素 因 具 有 殺 菌 或 抑 制 細(xì) 菌 生 長 的 作用 而 被 廣 泛 用 于 臨 床 ， 部 分 用 于 科 研 。 某 些 抗 生 素 可 抑 制 翻 譯 四 環(huán) 素

19、 抑 制 起 始 氨 基 酰 -tRNA與 原 核 生 物 或 真 核細(xì) 胞 的 核 糖 體 小 亞 基 的 結(jié) 合 而 抑 制 翻 譯 由 于 不 能 透 過 真 核 細(xì) 胞 膜 ， 故 只 能 對(duì) 原核 細(xì) 胞 的 翻 譯 過 程 發(fā) 生 抑 制 。 氯 霉 素 能 與 原 核 生 物 的 核 糖 體 大 亞 基 結(jié) 合 ， 抑制 轉(zhuǎn) 肽 酶 活 性 而 阻 斷 翻 譯 的 延 長 過 程 。 鏈 霉 素 和 卡 那 霉 素 能 與 原 核 生 物 核 糖 體 小 亞 基 結(jié) 合 ， 改 變其 構(gòu) 象 ， 引 起 讀 碼 錯(cuò) 誤 ， 使 毒 素 類 的 細(xì)菌 蛋 白 失 活 。 結(jié) 核 桿

20、 菌 敏 感 嘌 呤 霉 素 結(jié) 構(gòu) 與 酪 氨 酸 -tRNA相 似 ， 從 而 取 代 一 些氨 基 酰 -tRNA進(jìn) 入 翻 譯 進(jìn) 入 翻 譯 中 的 核 糖體 的 A位 。 對(duì) 原 核 和 真 核 都 有 作 用 放 線 菌 酮 抑 制 核 糖 體 轉(zhuǎn) 肽 酶 只 對(duì) 真 核 生 物 有 特 異 性 作 用 用 于 科 研 白 喉 毒 素 白 喉 桿 菌 產(chǎn) 生 對(duì) 真 核 生 物 有 劇 毒 的 毒 素 蛋 白 質(zhì) 共 價(jià) 修 飾 EF-2， 生 成 EF-2的 腺 苷 二 磷 酸 核糖 衍 生 物 ， 使 EF-2失 活 。 抗 生 素 對(duì) 翻 譯 的 抑 制 作 用四 環(huán) 素 族氯 霉 素放 線 菌 酮嘌 呤 霉 素鏈 霉 素 和 卡 那 霉 素 小 結(jié) 翻 譯 中 的 三 種 RNA: m RNA、 t RNA、 r RNA 對(duì) RNA的 討 論 共 有 三 次 1. 結(jié) 構(gòu) 上 2. 生 物 合 成 3. 功 能 上 翻 譯 的 三 個(gè) 過 程 : 1. 起 始 ： IF 、 eIF 2. 延 長 ： EF 3. 終 止 ： RF、 RR 相關(guān)的三個(gè)三