生物信息的传递(下)

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
① 去甲酰化:
脱甲酰化酶 甲酰蛋氨酸-肽 甲酸 + 蛋氨酸-肽
② 去蛋氨酰基: 蛋氨酸氨基肽酶 蛋氨酰-肽 蛋氨酸 + 肽
2、二硫键的形成 两个Cys的氧化形成二硫键
半胱氨酸
-OOC-CH-CH
+NH 3
-SH + HS-CH2-CH-COO2
-HH
+NH 3
-OOC-CH-CH
+NH 3
Байду номын сангаас
-S S-CH2-CH-COO2
原核生物
•16S rRNA
•5.8S rRNA
•18S rRNA
•28S rRNA
三、核糖体的功能
•包括至少5个活性中心:
•mRNA结合部位
•结合或接受AA-tRNA部位 •结合或接受肽基tRNA的部位 •肽基转移部位 •形成肽键的部位(转肽酶的中心) •负责肽链合成的各种因子的结合位点
功能位点
第四章 生物信息的传递(下)
从mRNA到蛋白质
第一节 遗传密码-三联子
(一)三联子密码及其破译 •多聚同一核苷酸的翻译
•核糖体结合技术
•多聚重复核苷酸的翻译
遗传密码
阅读方向为5‘-3’
(二)遗传密码的性质
•1.密码的连续性
•2.密码的简并性 •3.密码的方向性 •4.密码的摆动性 •5.密码的普遍性与特殊性
肽酰结合位 点(P位)
AAC
肽基转移 酶位点
氨酰接受位 点 (A位)
肽酰-tRNA
UAC
氨酰-tRNA
E
mRNA结 合位点
大亚基
P
A
小亚基
原核生物翻译过程中核糖体结构模式
P位:肽酰位 (peptidyl site) A位:氨基酰位 (aminoacyl site) E位:排出位 (exit site)
•二级结构:三叶草型 •三级结构:倒L型 •稀有核苷含量多
二、tRNA的三级结构(p117)
三、tRNA的功能
在蛋白质合成中,起着运载氨基酸的作用, 按照mRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺 序将氨基酸转运到核糖体的特定部位。
•3’端CCA-OH上的氨基酸接受臂 •识别氨酰tRNA合成酶的位点
转肽反应过程
3. 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,促进核糖体向mRNA 的3'侧移动相当于一个密码的距离,同时使肽 酰基tRNA从A位移到P位。此步骤需GTP和 Mg2+参与。
移位反应过程
核糖体循环的反应过程
进 位
转肽 移 位
多肽链合成的延长因子
Missense suppression
五、氨酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA ATP
*
氨基酰- tRNA
AMP + PPi
绝对专一性
*
氨基酰- tRNA 合成酶
校正活性
氨基酰tRNA合成酶催化的反应:
第一步:活化反应 氨基酸 +ATP+E → 氨基酰-AMP-E + PPi
第二步:转移反应
多聚核糖体
(polysome)
——使蛋白质 合成高速、高 效进行。
多聚核糖体

由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同 时进行多肽链的翻译所形成的念球状结 构称为多聚核蛋白体(polysome)。
电镜下的多聚核蛋白体现象
五、蛋白质前体的加工
(一)一级结构的加工修饰
1、N端fMet或Met的切除 •脱甲酰基酶或氨基肽酶
1、无义突变与无义突变校正
在蛋白质的结构基因中,一个核苷酸的改变可 能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子 (UAG、UGA、UAA),使蛋白质合成提前终止, 合成无功能的或无意义的多肽,这种突变就称 为无义突变.
Nonsense suppressor
2、错义突变与错义突变校正
错义突变是由于结构基因中某个核苷酸的变化使 一种氨基酸的密码变成另外一种氨基酸的密码. 错义突变的校正tRNA通过反密码子区的改变 把正确的氨基酸加到肽链上,合成正常的蛋白质
. .
三、肽链的延长
• 延长阶段由一循环反应过程来完成,每次循 环增加一个氨基酸残基。
• 在翻译起始复合体形成的基础上,活化氨基 酸在核糖体上反复翻译mRNA上的密码并缩 合生成多肽链的循环反应过程,称为核糖体 循环。 • 核糖体循环包括多肽链合成的进位、转肽、 脱落和移位三步反应。
1. 进位 即与mRNA下一个密 码相对应的氨基酰 tRNA进入核糖体的A 位。此步骤需GTP, Mg2+,和EF-T参与。
•核糖体识别位点
•反密码子位点
四、tRNA的种类(p119)
(一)起始tRNA和延伸tRNA
一类特异地识别mRNA模板上起始密码子的
tRNA叫起始tRNA,其他tRNA为延伸tRNA.
•原核起始tRNA携带fMet •真核起始tRNA携带Met
(二)同工tRNA
携带相同氨基酸而反密码子不同的 一组tRNA称为同功受体tRNA
移码突变(p109)
2、密码的简并性
•大多数氨基酸都存在几个密码,由一种以上 密码子编码同一个氨基酸的现象称为密码子的 简并性(degeneracy)。
•确定同一个氨基酸的不同密码称为同义密码 (synonymous codons)。 •密码的简并性可以减少碱基突变造成的有害 效应。 •在标准遗传密码表中,只有一个密码子的氨 基酸是Trp和Met。
GTP
COORF
5'
UAG
3'
原核生物释放因子:RF-1,RF-2,RF-3 真核生物释放因子:eRF

RF的生物学功能主要有:

识别终止密码,如RF-1特异识别UAA、UAG; 而RF-2可识别UAA、UGA。

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。
+NH 3
二硫键
胱氨酸
3、特定氨基酸的修饰
蛋白质侧链的修饰作用包括:磷酸化、糖基化、甲 基化、乙基化、羟基化和羧基化等. –羟脯氨酸,羟赖氨酸的羟化; –含-OH的丝氨酸,苏氨酸,酪氨酸的磷酸化; –组蛋白的乙基或甲基化
第四节 蛋白质合成的生物学机制
参与蛋白质生物合成的物质包括

三种RNA
–mRNA(messenger RNA, 信使RNA) –rRNA(ribosomal RNA, 核蛋白体RNA) –tRNA(transfer RNA, 转移RNA)

20种氨基酸(AA)作为原料
酶及众多蛋白因子,如IF、eIF ATP、GTP、无机离子
原因:tRNA 的数目(>20余种)大于氨基酸数目
同工tRNA的特性:
同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基 酸的各种同义密码,又要有某种结构上的共同 性,能被AA- tRNA合成酶识别.
(三)校正tRNA(suppressor tRNA) 校正tRNA的类型: •错义突变校正 •无义突变校正
~10bases 5’
AUG
3) 起始氨酰tRNA( fMet-tRNAfMet )结合到小亚基
起始 fMet-tRNAfMet在IF2-GTP帮助下,进入小
亚基P位,并对应模板mRNA的起始密码AUG。
IF-2 GTP
5' IF-3
AUG
3' IF-1
4) 核糖体大亚基结合,起始复合体形成
IF2结合的GTP被水解,三种IF脱离,50S大亚 基与30S小亚基、模板mRNA以及起始fMettRNAfMet构成起始复合体。
四 、肽链合成的终止和释放
• 核糖体沿mRNA链滑动,不断使多肽链延长,
直到终止信号进入A位。 I. 识别:RF识别终止密码,进入核糖体的A位
II. 水解:RF使转肽酶变为酯酶,多肽链与tRNA之 间的酯键被水解,多肽链释放 III. 脱离:模板mRNA、RF以及空载tRNA与核糖体 脱离
多 肽 链 合 成 的 终 止 过 程
-GTP IF-2 -GDP
Pi
5' IF-3
AUG
3' IF-1
(二)真核生物翻译起始复合物形成

真核生物翻译起始复合体的形成过程与
原核生物类似,但参与的蛋白因子更多。

核糖体大小亚基分离;

③ ④
起始氨基酰-tRNA结合;
mRNA在核糖体小亚基就位; 核糖体大亚基结合。
elF-3
② Met Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP met
2
Tu -GTP Ts Tu -GTP
2
GTP Pi Tu -GDP Tu Ts
Ts
GDP
2. 转肽
是由肽基转移酶(peptidyltransferase)催化
的肽键形成过程。
在肽基转移酶的催化下,将给位上的tRNA所
携带的fMet基或肽酰基转移到受位上的氨基酰
tRNA上,与其-氨基缩合形成肽键。
1、密码的连续性
5‘
3‘
起始密 码子
•读码无标点、无重叠,阅读方向为5’→3’
遗传密码的连续性
open reading frame, ORF(p108)
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)。
遗传密码的简并性
3、密码的方向性
• 指阅读mRNA模板上的三联体密码时,
只能沿5’→3’方向进行。
5‘
起始密 码子 3‘
4、密码的摆动性
1966年,Crick提出摆动假说(Wobble hypothesis) •tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对 时,密码子的第一位、第二位碱基配对是严格 的,第三位碱基可以有一定变动,这种现象称 为密码的摆动性或变偶性(wobble)。
(一)原核生物翻译起始复合物形成
1、翻译起始需要的几种成分:
1) 30S小亚基
2) 模板mRNA
3) fMet-tRNAfMet 4) 三个翻译起始因子(IF-1、IF-2 、 IF-3) 5) GTP 6) 50S大亚基
7) Mg 2+
2、翻译起始包括以下几个步骤:
核糖体大小亚基分离; mRNA在小亚基定位结合; 起始氨酰-tRNA的结合;
原核生物: fMet-tRNAifMet
Met + tRNA +ATP → Met-tRNAfMet +AMP +PPi
甲酰基转移酶 四氢叶酸
fMet-tRNAfMet
二、翻译的起始
mRNA和起始氨酰-tRNA分别与核蛋白体 结合而形成翻译起始复合物. • 原核生物翻译起始复合物形成
• 真核生物翻译起始复合体形成
•IA、U、C配对。
A U C
5、密码的普遍性与特殊性
•在各种生物中几乎完全通用,具有普遍性。
•在真核细胞线粒体中, •UGA不是终止密码子,是Trp的密码子; •AUA不是Ile的密码子,而是Met的密码子; •AGA和AGG不是Arg密码子,而是终止密码子。
第二节 tRNA
一、tRNA的二级结构
核糖体大亚基结合。
1) 核糖体大、小亚基分离
IF-1和IF-3与小亚基结合,促进核糖体大、小亚
基拆离,为新一轮合成作准备。
IF-1 IF-3
2) mRNA在小亚基的精确定位结合:
5' IF-3
AUG
3' IF-1
SD sequence
The site for ribosome binding UAAGGAGGU:complementary with 16s rRNA
第二步:转移反应
氨基酰-AMP-E + tRNA

氨基酰-tRNA + AMP + E
tRNA与 酶结合的 模型
tRNA
ATP
氨基酰-tRNA合成酶
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
氨基酰-AMP-E + tRNA

氨基酰-tRNA + AMP + E
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
第三节 核糖体
一、核糖体的结构
二、rRNA
•5S rRNA •23S rRNA
蛋白质生物合成的过程
•氨基酸的活化
•肽链合成的起始
•肽链的延长
•肽链合成的终止和释放
•新合成多肽链的折叠和加工处理
一、氨基酸的活化
氨基酸 + tRNA
氨基酰-tRNA合成酶 ATP 氨基酰- tRNA AMP+PPi
•第一步:活化 •第二步:转移
氨基酰tRNA合成酶催化的反应:
第一步:活化反应 氨基酸 +ATP-E → 氨基酰-AMP-E + PPi

ATP elF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB ADP+Pi
mRNA
40S
60S
elF-5
Met ④
各种elF释放 GDP+Pi

eIF-2B、eIF-3、 eIF-6
40S
60S 真核生物翻译起始 复合体形成过程
Met
帽子结 合蛋白
Poly A结合 蛋白
原核和真核生物中各种起始因子的生物功能
相关文档
最新文档