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蛋白质的生物合成.ppt

蛋白质的生物合成

风云
2011-10-07 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《蛋白质的生物合成ppt》,可适用于高等教育领域

第十四章蛋白质的生物合成第十四章蛋白质的生物合成中心法则指出遗传信息的表达最终是合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质这种以mRNA上所携带的遗传信息,到多肽链上所携带的遗传信息的传递就好象以一种语言翻译成另一种语言时的情形相似所以称以mRNA为模板的蛋白质合成过程为翻译(translation)。翻译过程十分复杂需要mRNA、tRNA、rRNA和多种蛋白因子参与。在此过程中mRNA为合成的模板tRNA为运输氨基酸工具rRNA和蛋白质构成核糖体是合成蛋白质的场所蛋白质合成的方向为NC端。思考遗传信息传递的中心法则遗传信息传递的中心法则生物的遗传信息以密码的形式储存在DNA分子上表现为特定的核苷酸排列顺序。在细胞分裂的过程中通过DNA复制把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞。在子代细胞的生长发育过程中这些遗传信息通过转录传递给RNA再由RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序由蛋白质执行各种各样的生物学功能使后代表现出与亲代相似的遗传特征。后来人们又发现在宿主细胞中一些RNA病毒能以自己的RNA为模板复制出新的病毒RNA还有一些RNA病毒能以其RNA为模板合成DNA称为逆转录这是中心法则的补充。中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律揭示遗传的分子基础不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识而且以这方面的理论和技术为基础发展了基因工程给人类的生产和生活带来了深刻的革命。遗传信息流动示意图遗传信息流动示意图核糖体DNAmRNAtRNA目录目录第一节蛋白质合成体系第二节蛋白质合成的机理第三节肽链合成后的折叠与加工第四节蛋白质定位第一节蛋白质合成体系第一节蛋白质合成体系二、tRNA三、核糖体一、mRNA和遗传密码四、辅助因子mRNAmRNA(messengerRNA)是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板是遗传信息的载体。原核生物和真核生物mRNA的比较遗传密码遗传密码三联体密码的破译遗传密码的性质遗传密码:DNA(或mRNA)中的核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系称为遗传密码。密码子(codon):mRNA上每个相邻的核苷酸编码蛋白质多肽链中的一个氨基酸这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码。遗传密码字典三联体密码的破译三联体密码的破译年Gamov确认核酸分子中三个碱基决定一个氨基酸年Crick等用遗传学方法也证实三联体密码子学说是正确的Nirenberg以均聚物共聚物为模板指导多肽的合成,寻找到了破译遗传密码的途径Khorana以共聚物指导多肽的合成加快了破译遗传密码的步伐缺失或插入核苷酸引起三联体密码的改变缺失或插入核苷酸引起三联体密码的改变CATCATCATCATCATCATCATCACATCATCATCATCCATCACAXTCATCATCATCAXTXCATXCATCATCAT,以均聚物为模板指导多肽的合成以均聚物为模板指导多肽的合成PolyU为模板产生的多肽链为PolyPhePolyA为模板产生的多肽链为PolyLysPolyC为模板产生的多肽链为PolyPro以特定的共聚物为模板指导多肽的合成以特定的共聚物为模板指导多肽的合成()以多聚二核苷酸作模板可合成由个氨基酸组成的多肽,如以PolyUG为模板合成产物为PolyLysVal。()以多聚三核苷酸作为模板可得三种氨基酸组成的多肽。核糖体结合技术核糖体结合技术技术要点:保温硝酸纤维滤膜过滤分析留在滤膜上的核糖体AAtRNA确定与核糖体结合的AA以人工合成的三核苷酸为模板核糖体AAtRNA遗传密码字典遗传密码字典UACGUCAGUCAG第二位第一位(ˊ)第三位(ˊ)UCAGUCAGUCAG遗传密码的性质遗传密码的性质、密码是无标点符号的且相邻密码子互不重叠。、密码的简并性:由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并性(dogeneracy)对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(Synonymouscodon)。密码的简并性可以减少有害突变。、密码的摆动性(变偶性):密码的专一性主要是由第一第二个碱基所决定tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对时密码子的第一、二位碱基是严格的第三位碱基可以有一定的变动。Crick称这一为变偶性(wobble)、密码的通用性和变异性、组密码子中AUG既是的密码又是起始密码有三组密码不编码任何氨基酸而是多肽链合成的终止密码子:UAG、UAA、UGA。反密码子与密码子之间的碱基配对反密码子与密码子之间的碱基配对AUCG反密码子第一位碱基密码子第三位碱基GUCUAGIUCA年Crick根据立体化学原理提出:年Crick根据立体化学原理提出:()有些反密码子的第一个碱基(按)决定了该tRNA识别密码子的数目。()当一种氨基酸有几个密码子时只要他们的第一和第二个碱基中有一个不同则需要不同的tRNA来识别。()mRNA上的密码子的第一、第二个碱基与tRNA上的反密码子相应的碱基形成强的配对密码的专一性主要是由这两个碱基对的作用。人线粒体中变异的密码子人线粒体中变异的密码子UGA终止信号TrpAUAIleMetAGAArg终止信号AGGArg终止信号密码子正常情况下编码线粒体DNA编码原核细胞mRNA的结构特点原核细胞mRNA的结构特点´´先导区AGGAGGUSD区特点半衰期短许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在AUG作为起始密码AUG上游~个核苷酸处有一被称为SD序列的保守区SrRNA’端反向互补而使mRNA与核糖体结合。真核细胞mRNA的结构特点真核细胞mRNA的结构特点mG´pppN´p帽子结构功能使mRNA免遭核酸酶的破坏使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋白质被蛋白质合成的起始因子所识别从而促进蛋白质的合成。Poly(A)尾巴的功能是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性AAAAAAAOHtRNAtRNA(transferribonucleicasid)在蛋白质合成中处于关键地位它不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体还为准确无误地将活化的氨基酸运送到核糖体中mRNA模板上。、tRNA的结构特征、tRNA的功能()tRNA的接头(adaptor)作用´端上的氨基酸接受位点识别氨酰tRNA合成酶的位点核糖体识别位点反密码子位点()tRNA的突变与校正基因(回复突变reversemutation)密码子与反密码子的配对关系密码子与反密码子的配对关系反密码子tRNAAUCmRNA密码子基因间的校正突变基因间的校正突变GluHNCOOH第一个突变:由于DNA突变使mRNA分子中GAG变为UAGGAG(Glu)UAG(终止密码)HNCOOH核糖体核糖体核糖体是由rRNA(ribosomalribonucleicasid)和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的。、核糖体的功能、核糖体的结构和组成核糖体的组成核糖体的组成原核细胞S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图原核细胞S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段 原核 真核功能   IF   IF  eIF参与起始复合物的形成    IF  eIF、eIFC起始     CBPI与mRNA帽子结合       eIFABF参与寻找第一个AUG       eIF协助eIF、eIF、eIFC的释放       eIF协助S亚基从无活性的核糖体上解离   EFTu eEF协助氨酰tRNA进入核糖体延长 EFTs eEF帮助EFTu、eEF周转   EFG eEF移位因子   RF终止 eRF释放完整的肽链   RF第二节蛋白质合成的机理第二节蛋白质合成的机理一、氨基酸的活化二、原核生物多肽链的合成过程四、真核生物多肽链的合成三、多核糖体与核糖体循环氨基酸的活化氨基酸的活化氨基酸ATP氨酰腺苷酸EAMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化氨酰tRNAN甲酰甲硫氨酰tRNAiMet的形成N甲酰甲硫氨酰tRNAiMet的形成MettRNAiMetfMettRNAtMetNCHOFHFH转甲酰酶氨酰tRNA合成酶特点氨酰tRNA合成酶特点a、专一性:对氨基酸有极高的专一性每种氨基酸都有专一的酶只作用于L氨基酸不作用于D氨基酸。对tRNA具有极高专一性。b、校对作用:氨酰tRNA合成酶的水解部位可以水解错误活化的氨基酸。原核生物多肽链的合成过程原核生物多肽链的合成过程原核生物多肽链的合成分为三个阶段:肽链合成的起始、肽链的延伸、肽链合成的终止和释放。、肽链合成的起始、肽链的延长、肽链合成的终止及释放肽链合成的起始肽链合成的起始S亚基•mRNAIFIF复合物S•mRNA•GTPfMet–tRNAIFIF复合物S起始复合物mRNAS亚基IFIFS起始复合物某些原核生物mRNA中蛋白质合成起始区的序列某些原核生物mRNA中蛋白质合成起始区的序列肽链的延长肽链的延长进位肽键形成移位进位(TuTs)肽键形成´(EFG)肽链合成的终止及释放肽链合成的终止及释放()释放因子RF或RF进入核糖体A位。()多肽链的释放()S核糖体解离RF肽键的形成肽键的形成TuTs循环TuTs循环TsTsGDP多多核糖体与核糖体循环多多核糖体与核糖体循环合成完毕的肽链核糖体循环真核生物多肽链的合成(自学)真核生物多肽链的合成(自学)、真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂、起始氨基酸为Met不是fMet、肽链合成的起始:由S核糖体亚基首先识别mRNA的’端帽子然后沿mRNA移动寻找AUG、起始因子有种但只有种延长因子和种终止因子、真核细胞种线粒体、叶绿体的核糖体大小、组成及蛋白质合成过程都类似于原核细胞。肽链的折叠肽链的折叠肽链折叠是指从多肽链的氨基酸序列形成具有正确三维空间结构的蛋白质的过程。体内多肽链的折叠目前认为至少有两类蛋白质参与称为助折叠蛋白:()酶:蛋白质二硫键异构酶(PDI)()分子伴侣Lasky于年首先提出分子伴侣(mulecularchaperone)的概念这是一类在细胞内能帮助新生肽链正确折叠与装配组装成为成熟蛋白质但其本身并不构成被介导的蛋白质组成部分的一类蛋白因子在原核生物和真核生物中广泛存在。蛋白质的加工修饰蛋白质的加工修饰、肽链末端的修饰:N端fMet或Met的切除、信号序列的切除、二硫键的形成、部分肽段的切除、个别氨基酸的修饰、糖基侧链的添加、辅基的加入实例:胰岛素原的加工胰岛素原的加工胰岛素原的加工切除C肽后形成成熟的胰岛素分子切除信号肽后折叠成稳定构象的胰岛素原多核糖体多核糖体第一个编码区第一个编码区第二个编码区第二个编码区终止起始终止起始mRNAmRNA´´´´第四节蛋白质定位第四节蛋白质定位、分泌蛋白●信号肽假说简图●分泌蛋白质的合成和胞吐作用、线粒体与叶绿体蛋白●蛋白质向线粒体的定位机制信号肽假说简图信号肽假说简图ˊˊSRP循环mRNA内质网膜内质网腔信号肽酶信号肽一些真核细胞多肽链上N端的信号肽的结构一些真核细胞多肽链上N端的信号肽的结构分泌蛋白质的合成和胞吐作用分泌蛋白质的合成和胞吐作用内质网高尔基体泡泡泡融入质膜核糖体芽泡带有导肽的线粒体蛋白质前体跨膜运送过程示意图带有导肽的线粒体蛋白质前体跨膜运送过程示意图线粒体外膜线粒体内膜内外膜接触位点的蛋白质通道线粒体hsp受体蛋白hsp导肽蛋白酶切除导肽问答题问答题、试述遗传中心法则的主要内容。、遗传密码如何编码?简述其基本特点。、mRNA、tRNA、rRNA在蛋白质生物合成中各具什么作用?、肽链合成后的加工处理主要有哪些方式?、试比较下列生物分子结构单元的激活机制:蛋白质脂肪酸多糖名词解释中心法则   遗传密码   密码子  简并性翻译 冈崎片段多核糖体

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