真核生物

1、李曉玲編寫(xiě)與制作,1,三峽大學(xué),,,李曉玲編寫(xiě)與制作,2,三峽大學(xué),第七章 蛋白質(zhì)的生物合成,李曉玲編寫(xiě)與制作,3,三峽大學(xué),《本章主要內(nèi)容》,8.1 蛋白質(zhì)生物合成的概述8.2 蛋白質(zhì)生物合成的過(guò)程 8.3蛋白質(zhì)生物合成后的加工,李曉玲編寫(xiě)與制作,4,三峽大學(xué),重點(diǎn)掌握：1.蛋白質(zhì)生物合成的過(guò)程2.原核和真核生物蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程的異同難點(diǎn)：蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制了解：tRNA和核糖體的結(jié)構(gòu)、功能與種類(lèi),本章學(xué)習(xí)要求,李曉玲

2、編寫(xiě)與制作,5,三峽大學(xué),20種氨基酸（AA）作為原料 酶及眾多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、無(wú)機(jī)離子,8.1 蛋白質(zhì)生物合成的概述,三種RNAmRNA（messenger RNA, 信使RNA）rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白體RNA）tRNA（transfer RNA, 轉(zhuǎn)移RNA）,參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)包括：,李曉玲編寫(xiě)與制作,6,三峽大學(xué),一、翻譯模板mRNA及遺傳密碼,* mRNA

3、是遺傳信息的攜帶者,遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱(chēng)為順?lè)醋?cistron)。 原核生物的一段mRNA常常編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，這種mRNA被稱(chēng)為多順?lè)醋樱╬oly cistron）。,真核生物的一段mRNA常常只能編碼一條多肽鏈，這種mRNA被稱(chēng)為單順?lè)醋樱╯ingle cistron）。,李曉玲編寫(xiě)與制作,7,三峽大學(xué),多順?lè)醋?單順?lè)醋?李曉玲編寫(xiě)與制作,8,三峽大學(xué),* mRNA上存在遺傳密碼,mRNA分子上從5

4、?至3?方向，由AUG開(kāi)始，每3個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號(hào)，稱(chēng)為三聯(lián)體密碼（triplet code） 起始密碼（initiation coden）: AUG 終止密碼（termination coden）: UAA，UAG，UGA,李曉玲編寫(xiě)與制作,9,三峽大學(xué),遺

5、傳密碼表,,李曉玲編寫(xiě)與制作,10,三峽大學(xué),從mRNA 5?端起始密碼子AUG到3?端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個(gè)蛋白質(zhì)多肽鏈，稱(chēng)為開(kāi)放閱讀框架(open reading frame, ORF)。,李曉玲編寫(xiě)與制作,11,三峽大學(xué),1、連續(xù)性（Commaless）,移碼突變（框移突變）,,,李曉玲編寫(xiě)與制作,12,三峽大學(xué),2、簡(jiǎn)并性（Degeneracy） 遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸

6、僅有一個(gè)密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個(gè)或多至6個(gè)三聯(lián)體為其編碼。這稱(chēng)為遺傳密碼的簡(jiǎn)并性。 編碼同一氨基酸的幾組簡(jiǎn)并密碼子上第一二位 堿基多相同，而第三位堿基改變往往不影響氨基酸翻譯。,李曉玲編寫(xiě)與制作,13,三峽大學(xué),李曉玲編寫(xiě)與制作,14,三峽大學(xué),3、擺動(dòng)性（Wobble） 密碼子與反密碼子配對(duì)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不遵從堿基配對(duì)規(guī)律的情況，稱(chēng)為遺傳密碼的擺動(dòng)現(xiàn)象。,A U C,李曉玲編寫(xiě)與制作,15,三峽大學(xué),

7、密碼子、反密碼子配對(duì)的擺動(dòng)現(xiàn)象,李曉玲編寫(xiě)與制作,16,三峽大學(xué),4、通用性（Universal）,從病毒直到人類(lèi)，細(xì)胞核DNA指導(dǎo)的蛋白質(zhì)合成都使用同一套遺傳密碼。,,李曉玲編寫(xiě)與制作,17,三峽大學(xué),二、核蛋白體是肽鏈合成的裝置,（1）P位：即肽位(peptidyl site)，或給位，在延長(zhǎng)成肽之后，3′端連接肽鏈的肽酰tRNA占據(jù)的位置，肽鏈轉(zhuǎn)位至此，延長(zhǎng)繼續(xù)。 （2）A位：即氨基酰位(aminoacyl site)，或稱(chēng)受位

8、，每次延長(zhǎng)，氨基酰tRNA就加入到A位上，延長(zhǎng)成肽中，此位因接受肽?；?，故名受位。 （3）E位：排出位(exit site),,李曉玲編寫(xiě)與制作,18,三峽大學(xué),原核生物翻譯過(guò)程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:,A位：氨基酰位(aminoacyl site),P位：肽酰位(peptidyl site),E位：排出位(exit site),李曉玲編寫(xiě)與制作,19,三峽大學(xué),不同細(xì)胞核蛋白體的組成,李曉玲編寫(xiě)與制作,20,三峽大學(xué),核蛋白體的

9、組成,李曉玲編寫(xiě)與制作,21,三峽大學(xué),原核生物翻譯過(guò)程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:,A位：氨基酰位(aminoacyl site),P位：肽酰位(peptidyl site),E位：排出位(exit site),,,,,目 錄,李曉玲編寫(xiě)與制作,22,三峽大學(xué),三、tRNA與氨基酸的活化,反密碼環(huán),氨基酸臂,A C C,,,1 2 3,李曉玲編寫(xiě)與制作,23,三峽大學(xué),tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖,李曉玲編寫(xiě)與制作,24,三峽大學(xué),（一）

10、氨基酰-tRNA合成酶,tRNA分子的反密碼環(huán)與mRNA上的密碼配對(duì)。 tRNA的3’-末端-CCA-OH是氨基酸的結(jié)合位點(diǎn)。 由密碼 — 反密碼 - 氨基酸之間的“對(duì)號(hào)入座”，保證了從核酸到蛋白質(zhì)信息傳遞的準(zhǔn)確性。,李曉玲編寫(xiě)與制作,25,三峽大學(xué),氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase),氨基酸的活化,李曉玲編寫(xiě)與制作,26,三峽大學(xué),第一步反應(yīng),氨基酸 ＋ATP-E —→ 氨基酰-AMP-

11、E ＋ PPi,李曉玲編寫(xiě)與制作,27,三峽大學(xué),第二步反應(yīng),氨基酰-AMP-E ＋ tRNA ↓ 氨基酰-tRNA ＋ AMP ＋ E,李曉玲編寫(xiě)與制作,28,三峽大學(xué),氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。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-tRNASerMet-tRNAMe

12、t,李曉玲編寫(xiě)與制作,29,三峽大學(xué),（二）氨基酰tRNA的表示方法,氨基酰-tRNA書(shū)寫(xiě)規(guī)則：aa-tRNAaa；Arg-tRNAArg； 原核生物：起始密碼（AUG、GUG、UUG） —— 編碼N-甲酰甲硫氨酸 fMet、tRNAfMet， fMet-tRNAfMet；真核生物：起始密碼（AUG）

13、—— 編碼甲硫氨酸 Met、Met-tRNAiMet； 翻譯過(guò)程：密碼（AUG） —— 編碼甲硫氨酸 Met、Met-tRNAeMet。,李曉玲編寫(xiě)與制作,30,三峽大學(xué),7.2 蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程,一、翻譯的起始二、翻譯的延伸三、翻譯的終止,李曉玲編寫(xiě)與制作,31,三峽大學(xué),一、翻譯的起始,原核生物（細(xì)菌）為例：,李曉玲編寫(xiě)與制作,32,三峽大學(xué),原核生物起始因子,IF3：（1）與小亞基結(jié)合后，小亞基才能與mRNA結(jié)合，附著

14、到mRNA核糖體結(jié)合位點(diǎn)SD序列（2）防止大亞基與小亞基締合（解離活性）IF2：（1）形成IF2-GTP-fMet-tRNAf三元復(fù)合物，將起始fMet-tRNAf帶到小亞基的P位點(diǎn)。（2）在核糖體中具有GTPase活性IF1：穩(wěn)定起始復(fù)合物，增強(qiáng)IF2、IF3的活性。,李曉玲編寫(xiě)與制作,33,三峽大學(xué),翻譯起始又可被分成3步：,第一步：在IF-1和IF-3作用下mRNA模板通過(guò)SD序列與30S小亞基相結(jié)合。,IF-3,IF

15、-1,李曉玲編寫(xiě)與制作,34,三峽大學(xué),Shine及Dalgarno等證明幾乎所有原核生物mRNA上都有一個(gè)5‘-AGGAGGU-3’序列，這個(gè)富嘌呤區(qū)與30S亞基上16S rRNA3’端的富含嘧啶區(qū)序列5'-ACCUCCU-3'相互補(bǔ)。,SD序列,李曉玲編寫(xiě)與制作,35,三峽大學(xué),IF-3,IF-1,第二步：在IF-2和GTP的幫助下，fMet-tRNAfMet上的tRNA上的反密碼子與mRNA上的起始密碼子配對(duì)。,m

16、RNA,,李曉玲編寫(xiě)與制作,36,三峽大學(xué),IF-3,IF-1,IF-2,,GTP,GDP,Pi,第三步：帶有tRNA、mRNA和3個(gè)翻譯起始因子的小亞基復(fù)合物與50S大亞基結(jié)合，GTP水解，釋放翻譯起始因子。,,李曉玲編寫(xiě)與制作,37,三峽大學(xué),70S起始復(fù)合物,李曉玲編寫(xiě)與制作,38,三峽大學(xué),真核生物翻譯起始的特點(diǎn)（與原核生物對(duì)比）,●核糖體較大,為８０Ｓ；●起始因子比較多；● mRNA 5′端具有m7GpppNp帽子結(jié)構(gòu)●

17、 Met-tRNAMet ● mRNA的5′端帽子結(jié)構(gòu)和3′端polyA都參與形成翻譯起始復(fù)合物,李曉玲編寫(xiě)與制作,39,三峽大學(xué),真核生物翻譯起始復(fù)合物形成(區(qū)別原核生物),原核生物中30S小亞基首先與mRNA模板相結(jié)合，再與fMet-tRNAfMet結(jié)合，最后與50S大亞基結(jié)合。而在真核生物中，40S小亞基首先與Met-tRNAMet相結(jié)合，再與模板mRNA結(jié)合，最后與60S大亞基結(jié)合生成80S·mRNA·M

18、et-tRNAMet起始復(fù)合物。,李曉玲編寫(xiě)與制作,40,三峽大學(xué),真核生物起始因子,eIF2: 形成eIF2-GTP-Met-tRNAi復(fù)合物􀂄eIF-4F: 帽子結(jié)合復(fù)合物，由eIF-4A、eIF-4E和eIF-4G組成。eIF-4E: 帽子結(jié)合蛋白eIF-4A: 具有解旋酶功能，解除mRNA5′非翻譯區(qū)的二級(jí)結(jié)構(gòu)eIF-4G: 將eIF-4E與eIF-3連接，召集小亞基至mRNA􀂄eI

19、F-4B: 與eIF-4A共同作用除去mRNA5′非翻譯區(qū)的二級(jí)結(jié)構(gòu)􀂄eIF3: 40S核糖體亞基結(jié)合蛋白，幫助小亞基與eIF2-GTP-Met-tRNAi-mRNA復(fù)合物結(jié)合；形成前起始復(fù)合物􀂄eIF1: 穩(wěn)定40S-mRNA-Met-tRNAi復(fù)合物􀂄eIF5: 協(xié)助釋放eIF2, eIF3和eIF6起始因子,與GTP水解有關(guān)􀂄eIF6: 抗締合因子，與

20、游離的大亞基結(jié)合阻止其與小亞基締合,李曉玲編寫(xiě)與制作,41,三峽大學(xué),真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過(guò)程,李曉玲編寫(xiě)與制作,42,三峽大學(xué),李曉玲編寫(xiě)與制作,43,三峽大學(xué),3. 肽鏈的延伸,肽鏈延伸由許多循環(huán)組成，每加一個(gè)氨基酸就是一個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)包括：①AA-tRNA與核糖體結(jié)合 ②肽鍵的生成 ③移位。,李曉玲編寫(xiě)與制作,44,三峽大學(xué),肽鏈合成的延長(zhǎng)因子,李曉玲編寫(xiě)與制作,45,三峽大學(xué),①AA-tRNA與核糖體結(jié)合,需要消耗GTP

21、，并需EF-Tu、EF-Ts兩種延伸因子,起始復(fù)合物形成以后，第二個(gè)AA-tRNA在延伸因子EF-Tu及GTP的作用下，生成AA-tRNA·EF-Tu·GTP復(fù)合物，然后結(jié)合到核糖體的A位上。,李曉玲編寫(xiě)與制作,46,三峽大學(xué),通過(guò)延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu?GTP復(fù)合物,重新參與下一輪循環(huán),EF-Tu-GTP,+ EF-Ts,EF-Tu-Ts + GDP,EF-Tu-GDP+ EF-Ts,EF-T

22、u-Ts + GTP,,,,李曉玲編寫(xiě)與制作,47,三峽大學(xué),李曉玲編寫(xiě)與制作,48,三峽大學(xué),是由轉(zhuǎn)肽酶/肽基轉(zhuǎn)移酶催化,②肽鍵形成,李曉玲編寫(xiě)與制作,49,三峽大學(xué),核糖體向mRNA3’端方向移動(dòng)一個(gè)密碼子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子,③移位,李曉玲編寫(xiě)與制作,50,三峽大學(xué),李曉玲編寫(xiě)與制作,51,三峽大學(xué),真核生物---只有一個(gè)終止因子（eRF）,4. 肽鏈的終止,終止因子,李曉玲編寫(xiě)與制作,52,三峽大學(xué),原核肽鏈

23、合成終止過(guò)程,李曉玲編寫(xiě)與制作,53,三峽大學(xué),7.3 蛋白質(zhì)生物合成后的加工,新生多肽鏈大多數(shù)是沒(méi)有功能的，必須經(jīng)過(guò)加工修飾才能轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘牡鞍踪|(zhì)。,①N端fMet或Met的切除,細(xì)菌蛋白質(zhì)N端的甲?；鼙幻摷柞；杆?，原核生物和真核生物N端的甲硫氨酸在多肽鏈合成完畢之前被切除。,李曉玲編寫(xiě)與制作,54,三峽大學(xué),李曉玲編寫(xiě)與制作,55,三峽大學(xué),②二硫鍵的形成,mRNA中沒(méi)有胱氨酸的密碼子，而不少蛋白質(zhì)都含有二硫鍵？,李曉玲編寫(xiě)

24、與制作,56,三峽大學(xué),氨基酸側(cè)鏈的修飾包括磷酸化(如核糖體蛋白質(zhì))、糖基化(如各種糖蛋白)、甲基化(如組蛋白、肌肉蛋白質(zhì))、乙基化(如組蛋白)、羥基化(如膠原蛋白)和羧基化等。糖蛋白是通過(guò)蛋白質(zhì)中天冬氨酸、絲氨酸、蘇氨酸殘基側(cè)鏈上加上糖基形成的，膠原蛋白上的脯氨酸和賴(lài)氨酸為羥基化的。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)N-糖基化的主要場(chǎng)所。,③特定氨基酸的修飾,李曉玲編寫(xiě)與制作,57,三峽大學(xué),④切除新生鏈中非功能片段,不少多肽類(lèi)激素和酶的前體要經(jīng)過(guò)加工才

25、能變?yōu)榛钚苑肿印?新合成得到前胰島素原，切去信號(hào)肽變成胰島素原，再切去B-肽變成有活性的胰島素。,李曉玲編寫(xiě)與制作,58,三峽大學(xué),,李曉玲編寫(xiě)與制作,59,三峽大學(xué),7.4 蛋白質(zhì)生物合成抑制劑,抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理,李曉玲編寫(xiě)與制作,60,三峽大學(xué),李曉玲編寫(xiě)與制作,61,三峽大學(xué),嘌呤霉素作用示意圖,嘌呤霉素是一類(lèi)AA-tRNA的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，能夠結(jié)合在核糖體的A位上，抑制AA-tRNA的進(jìn)入。它所帶的氨基與AA-tRNA

26、上的氨基一樣，能與生長(zhǎng)中的肽鏈上的羧基反應(yīng)生成肽鏈，這個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物是一條3'羧基端掛了一個(gè)嘌呤霉素殘基的小肽，肽酰嘌呤霉素隨后從核糖體上解離下來(lái)，所以嘌呤霉素是通過(guò)提前釋放肽鏈來(lái)抑制蛋白質(zhì)的合成的。,李曉玲編寫(xiě)與制作,62,三峽大學(xué),復(fù)習(xí)思考題,名詞解釋?zhuān)篠D序列1.氨基酸在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中是怎樣被活化的? 2.簡(jiǎn)述原核生物蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程。3.原核細(xì)胞和真核細(xì)胞在合成蛋白質(zhì)的起始過(guò)程有什么區(qū)別? 4.蛋白質(zhì)合成后的加