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蛋白质的生物合成.ppt

蛋白质的生物合成

花结语
2011-12-05 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》,可适用于自然科学领域

蛋白质的生物合成(翻译)蛋白质的生物合成(翻译)蛋白质的生物合成即翻译就是将核酸中由种核苷酸序列编码的遗传信息解读为蛋白质一级结构中种氨基酸的排列顺序氨基酸mRNAtRNA核糖体酶及蛋白质因子ATP、GTP参与蛋白质生物合成的物质第一节蛋白质合成体系第一节蛋白质合成体系一、翻译模板mRNA及遗传密码遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质为多顺反子真核mRNA只编码一种蛋白质为单顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子mRNA上存在遗传密码mRNA分子上从至方向由AUG开始每个核苷酸为一组决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号称为三联体密码起始密码:AUG终止密码:UAAUAGUGA遗传密码表遗传密码表从mRNA端起始密码子AUG到端终止密码子之间的核苷酸序列各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)遗传密码的特点遗传密码的特点连续性编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读密码间既无间断也无交叉。方向性从mRNA端起始到端终止基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失可能导致框移突变简并性简并性遗传密码中除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外其余氨基酸有、、个或多至个三联体为其编码。遗传密码表遗传密码表通用性通用性蛋白质生物合成的整套密码从原核生物到人类都通用。证明各种生物进化自同一祖先摆动性转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律称为摆动配对反向配对密码mRNA’’’’反密码tRNAGCUCGICA前二对严格碱基配对第三对摆动配对密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象二、核蛋白体是多肽链合成的装置二、核蛋白体是多肽链合成的装置不同细胞核蛋白体的组成核蛋白体的组成核蛋白体的组成原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:E位:排出位三、tRNA与氨基酸的活化三、tRNA与氨基酸的活化反密码环氨基酸臂(一)氨基酰tRNA合成酶氨基酸的活化第一步反应第二步反应氨基酰AMPE+tRNA↓氨基酰tRNA+AMP+E每个氨基酸活化消耗个高能磷酸键氨基酰tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰tRNA合成酶具有校正活性氨基酰tRNA的表示方法:AlaAlatRNAMet真核生物:MettRNAi起始者tRNAMetMettRNAe肽链延长中fMet原核生物:fMettRNAiN甲酰甲硫氨酸转甲酰基酶(二)起始肽链合成的氨基酰tRNA第二节蛋白质生物合成过程第二节蛋白质生物合成过程翻译的起始翻译的延长翻译的终止整个翻译过程可分为:翻译过程从阅读框架的´AUG开始按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链直至终止密码出现一、肽链合成起始一、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物参与这一过程的蛋白称起始因子(IF)真核生物起始因子称eIF(一)原核生物翻译起始复合物形成(一)原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离mRNA在小亚基定位结合起始氨基酰tRNA的结合核蛋白体大亚基结合。IFIF核蛋白体大小亚基分离SD序列SD序列PuPuIFIFmRNA在小亚基定位结合IFIF起始氨基酰tRNA(fMettRNAifmet)结合到小亚基IFIFIFGTPGDPPi核蛋白体大亚基结合起始复合物形成IFIFIFGTPGDPPi(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核蛋白体大小亚基分离起始氨基酰tRNA结合小亚基mRNA在核蛋白体小亚基就位核蛋白体大亚基结合。真核生物翻译起始复合物形成过程二、肽链合成延长二、肽链合成延长指根据mRNA密码序列的指导次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链直到合成终止的过程肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行又称为核蛋白体循环每次循环增加一个氨基酸包括以下三步:进位成肽转位延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongationfactor,EF)原核生物:EFT(EFTu,EFTs)EFG真核生物:EF、EF(一)进位又称注册指根据mRNA下一组遗传密码指导使相应氨基酰tRNA进入核蛋白体A位核蛋白体有校正作用原核生物TuTsGTPGDPTuTs(二)成肽(二)成肽是由转肽酶催化的肽键形成过程数种大亚基蛋白组成转肽酶活性(三)转位(三)转位延长因子EFG有转位酶活性可结合并水解分子GTP促进核蛋白体向mRNA的'侧移动fMetfMet真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似但有不同的反应体系和延长因子。另外真核细胞核蛋白体没有E位转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。(四)真核生物延长过程三、肽链合成的终止三、肽链合成的终止当mRNA上终止密码出现后多肽链合成停止肽链从肽酰tRNA中释出mRNA、核蛋白体等分离这些过程称为肽链合成终止。终止相关的蛋白因子称为释放因子(releasefactor,RF)一是识别终止密码如RF特异识别UAA、UAG而RF可识别UAA、UGA。二是诱导转肽酶改变为酯酶活性相当于催化肽酰基转移到水分子OH上使肽链从核蛋白体上释放释放因子的功能原核生物释放因子:RFRFRF真核生物释放因子:eRFRF蛋白质生物合成是耗能过程细胞用于合成蛋白质消耗能量可占到所有生物合成总耗能的%。延长时每个氨基酸活化为氨基酰tRNA消耗个高能键进位、转位各消耗一个高能键每增加一个肽键实际消耗可能多于个高能键。多聚核蛋白体多聚核蛋白体mRNA和多个核蛋白体聚合物称多聚核蛋白体使蛋白质合成高速、高效进行。第三节蛋白质合成后加工和输送第三节蛋白质合成后加工和输送从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白主要包括:多肽链折叠为天然的三维结构一级结构的修饰空间结构的修饰一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质新生肽链N端在核蛋白体上一出现肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠形成完整空间构象一级结构是空间构象的基础细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成需要其他酶、蛋白辅助几种有促进蛋白折叠功能的大分子几种有促进蛋白折叠功能的大分子分子伴侣蛋白二硫键异构酶肽脯氨酰顺反异构酶热休克蛋白(heatshockprotein,HSP):应激反应性蛋白高温应激可诱导该蛋白合成增加。包括HSP、HSP和GreE族对某些能自发性折叠的蛋白质热休克蛋白可促进需要折叠的多肽链折叠为有天然空间构象的蛋白质分子伴侣分子伴侣是细胞一类保守蛋白质可识别肽链的非天然构象促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用结合保护待折叠多肽片段再释放该片段进行折叠。形成HSP和多肽片段依次结合、解离的循环。伴侣素GroELGroES系统促进蛋白质折叠过程伴侣素分子伴侣另一家族为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境。蛋白二硫键异构酶多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要二硫键异构酶在内质网腔活性很高可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。肽脯氨酰顺反异构酶多肽链中肽酰脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体绝大部分为反式构型肽酰脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间的转换肽酰脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶二、一级结构的修饰二、一级结构的修饰(一)肽链N端的修饰天然蛋白质大多数不以甲硫氨酸为N端第一位氨基酸。细胞内脱甲酰基酶或氨基肽酶可以除去N甲酰基、N端甲硫氨酸或N端附加序列(二)个别氨基酸的修饰Ser、Thr、Tyr磷酸化Gluγ羧基化Lys、Pro羟基化Cys间形成二硫键(三)多肽链的水解修饰某些无活性的蛋白前体可经蛋白酶水解生成活性的蛋白质、多肽三、空间结构的修饰三、空间结构的修饰(一)亚基聚合具有四级结构的蛋白质由两条以上的肽链通过非共价聚合形成寡聚体(二)辅基连接结合蛋白需要结合相应辅基成为天然功能蛋白质(三)疏水脂链的共价连接一些蛋白通过脂链嵌入疏水膜脂质双层定位成为特殊质膜内在蛋白才成为具有生物功能的蛋白质四、蛋白质合成后的靶向输送四、蛋白质合成后的靶向输送蛋白质合成后需要经过复杂机制定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位这一过程称为蛋白质的靶向输送。•蛋白质的靶向输送所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号主要为N末端特异氨基酸序列可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位这一序列称为信号序列。•信号序列(signalsequence)(二)线粒体蛋白的靶向输送导肽(二)线粒体蛋白的靶向输送导肽(三)细胞核蛋白的靶向输送核定位序列(一)分泌蛋白的靶向输送信号肽蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能干扰和抑制蛋白质生物合成过程利用真核、原核生物蛋白质合成体系的任何差异以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制一、抗生素类一、抗生素类抗生素是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物四环素族二、其他干扰蛋白质生物合成的物质二、其他干扰蛋白质生物合成的物质毒素(toxin)某些毒素能在肽链延长阶段阻断蛋白质合成而引起毒性白喉毒素的作用机理白喉毒素的作用机理白喉毒素干扰素的作用机理干扰素的作用机理干扰素诱导eIF磷酸化而失活抑制病毒蛋白质合成干扰素诱导病毒RNA降解干扰素诱导病毒RNA降解翻译答案更正翻译答案更正PA型选择题、C、A每延长一个氨基酸都要按照注册成肽转位的次序B型选择题、C、D、AX型选择题、E肽链的延长

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