生物化学精品课件-广西医科大学-第15章 蛋白质的生物合成.ppt

蛋白质的生物合成Protein Biosynthesis 蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由 4 种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序 。 蛋白质生物合成体系Protein Biosynthesis System 参与蛋白质生物合成的体系 原料：20种氨基酸(AA) 酶及众多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、无机离子 一、翻译模板mRNA及遗传密码 mRNA是遗传信息的携带者 遗传密码表 从mRNA 5?端起始密码子AUG到3?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(open reading frame, ORF)。 1、连续性(commaless) 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。 2、方向性 5/-3/ 3、 简并性(degeneracy) 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2、3、4个或多至6个三联体为其编码。 3. 简并性(degeneracy) 4. 通用性(universal) 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。 5. 摆动性(wobble) 密码子、反密码子配对的摆动现象 二、tRNA与氨基酸的活化 tRNA的三级结构示意图 tRNA与酶结合的模型 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(proofreading activity) 。 氨基酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet 真核生物： Met-tRNAiMet 原核生物： fMet-tRNAifMet 三、核糖体是多肽链合成的场所 核糖体的组成 第 二 节蛋白质生物合成过程 The Process of Protein Biosynthesis 翻译的起始(initiation) 翻译的延长(elongation) 翻译的终止(termination ) 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 (translational initiation complex)。 参与起始过程的多种蛋白质因子称为起始因子（initiation factor IF） 真核生物(eukaryote)中为eIF （一）原核生物翻译起始复合物形成 核蛋白体亚基分离； 30S起始复合物形成 70S起始复合体形成 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。 延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation factor, EF) 原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts) EF-G 真核生物：EF-1 、EF-2 又称注册(registration) （二）转肽 （三）移位 延长因子EF-G有转位酶( translocase )活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3侧移动 。 多聚核蛋白体(polysome) 真核细胞与原核细胞蛋白质生物合成的异同 翻译与转录不偶联 mRNA上的“帽”与“尾”结构 无SD序列 核糖体更大 （一）真核生物翻译起始复合物形成 （三）真核生物蛋白质合成的终止 释放因子只有一种eRF,需其他蛋白质因子协助终止肽链合成。 翻译后加工Posttranslational Processing 主要包括 从核糖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。 一、一级结构的修饰 （一）N端的修饰 （二）共价修饰：羟基化、糖基化、磷酸化、 乙酰化、羧基化、甲基化 （三）水解修饰 （四）二硫键形成 鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰 一、一级结构的修饰 （一）N端的修饰 （二）共价修饰：羟基化、糖基化、磷酸化、 乙酰化、羧基化、甲基化 （三）水解修饰 （四）二硫键形成 二、高级结构的修饰 新生肽链的折叠 亚基聚合 辅基连接 （一）新生肽链的折叠 新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，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，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。 一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构