蛋白质作业,译文
蛋白质翻译
蛋白质翻译蛋白质的生物合成??翻译一切生命现象不能离开蛋白质,由于代谢更新,即使成人亦需不断合成蛋白质(约400g/日)。
蛋白质具有高度特异性。
不同生物,它们的蛋白质互不相同。
所以食物蛋白质不能为人体直接利用,需经消化、分解成氨基酸,吸收后方可用来合成人体蛋白质。
mRNA含有来自DNA的遗传信息,是合成蛋白质的“模板”,各种蛋白质就是以其相应的mRNA为“模板”,用各种氨基酸为原料合成的。
mRNA不同,所合成的蛋白质也就各异。
所以蛋白质生物合成的过程,贯穿了从DNA分子到蛋白质分子之间遗传信息的传递和体现的过程。
mRNA生成后,遗传信息由mRNA传递给新合成的蛋白质,即由核苷酸序列转换为蛋白质的氨基酸序列。
这一过程称为翻译(translation)。
翻译的基本原理见图14-1。
由图14-1可见,mRNA穿过核膜进入胞质后,多个核糖体(亦称核蛋白体,图中为四个)附着其上,形成多核糖体。
作为原料的各种氨基酸在其特异的搬运工具(tRNA)携带下,在多核糖体上以肽键互相结合,生成具有一定氨基酸序列的特定多肽链。
合成后从核糖体释下的多肽链,不一定具有生物学活性。
有的需经一定处理,有的需与其他成分(别的多肽链或糖、脂等)结合才能形成活性蛋白质。
第一节参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质合成的物质,除氨基酸外,还有mRNA(“模板”)、tRNA(“特异的搬运工具”)、核糖体(“装配机”)、有关的酶(氨基酰tRNA合成酶与某些蛋白质因子),以及ATP、GTP等供能物质与必要的无机离子等。
一、mRNA与遗传密码天然蛋白质有1010~1011种,组成蛋白质的氨基酸却只有20种。
这20种氨基1酸排列组合的不同,形成了形形色色的蛋白质。
蛋白质中氨基酸的序列如何决定?(一)三联体密码与密码的简并研究表明,密码子(codon)共有64个,每个密码子是由三个核苷酸(称为三联体,triplet)组成的。
有的氨基酸有多个密码子,这种现象称为简并(degenerate),如UUU和UUC都是苯丙氨酸的密码子,UCU、UCC、UCA、UCG、AGU和AGC都是丝氨酸的密码子,同一氨基酸的不同密码子称为同义词(synonyms)。
蛋白质翻译PPT课件
释放因子的功能
一是识别终止密码 ,如RF-1特异识别 UAA、 UAG;而RF-2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。
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原 核 肽 链 合 成 终 止 过 程
• 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同 一祖先。
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4. 摆动性(wobble)
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。
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摆动配对
U
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密码子、反密码子配对的摆动现象
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。
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2. 简并性(degeneracy)
目录
3. 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。
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COO-
RF
5'
UAG
3'
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原核生物蛋白质合成的能量计算
氨基酸活化:2个~P
ATP
起始: 1个
GTP
延长: 2个
GTP
终止: 1个
GTP
结论:每合成一个肽键至少消耗4个~P。
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多聚核蛋白体 (polysome)
分子生物学--蛋白质的翻译课件
Initiation requires factors and free subunits
(2)细菌中有三种起始因子 IF-3:稳定30S亚基;辅助 30S亚基与mRNA上起始点特 异性结合; IF-1:与30S亚基结合在A位, 阻止氨酰-tRNA进入;阻止 30S与50S亚基结合。 IF-2:结合特定起始因子 tRNA,控制它进入核糖体; 有核糖体依赖GTP酶活性;
5.1.2 氨酰-tRNA合成酶引入的两种错误
◆蛋白质合成真实性主要决定于:
tRNA能否把正确的氨基酸放到新生多肽链的 正确位置。 ◆氨酰-tRNA合成酶会引入两种错误:
一种是将错误的氨基酸加在正确的tRNA上; 另一种是将正确的氨基酸加在错误的tRNA上。 前者现错的可能性更大。
Error rates differ at each stage of gene expression
Eplroontegiantibo5yn.2tRr.ai3bno蛋ssfoe白rmfer质omm合ovpee成spta的idloyn三l-gtR个mNRA阶NtAo段,aem简xitne介onadcinygl-tRNA
Termination Polypeptide chain is released from tRNA, and ribosome dissociates from mRNA
I: 次黄嘌呤
1.4.4 读码的连续性
生物合成过程中,mRNA的编码方向是 5`→3`,从N端向C端延伸肽链。一条肽链 合成起始后,密码子按3个一框读下去不重 叠也不跳格,直到终止。
2 蛋白质合成中使用的RNA
概述 2.1 mRNA 2.2 tRNA 2.3 rRNA
分子生物学-蛋白质的翻译课件
详细描述
核糖体通过识别mRNA上的起始密码子与mRNA结合,形成 翻译起始复合物。这个过程需要消耗能量,以确保核糖体正 确地定位在起始密码子上。
起始复合物的形成
总结词
起始复合物的形成是翻译过程的重要步骤,它涉及到多个蛋白质和RNA分子的相互作 用。
详细描述
起始复合物的形成涉及多个步骤。首先,核糖体与mRNA结合后,需要招募翻译起始 因子,如IF3和IF2。这些因子帮助核糖体正确地定位在起始密码子上,并确保翻译的准 确性。随后,氨酰-tRNA结合到核糖体的A位点上,准备开始多肽链的合成。至此,起
肽链的延长
01
02
03
肽键的形成
氨基酸在加入到肽链中后, 通过肽键的形成相互连接, 形成多肽链。
转肽酶的作用
转肽酶在肽键形成过程中 起催化作用,促进氨基酸 之间的连接。
核糖体的移动
随着肽链的延长,核糖体 沿着mRNA移动,确保下 一个密码子被正确识别和 翻译。
终止密码子的识别
终止密码子的种类
终止密码子有UAA、UAG和UGA三种,它们作为翻译终止的信号 被核糖体识别。
翻译的起始
02
起始密码子
总结词
起始密码子是mRNA上的一个特定 序列,用于标记蛋白质合成的起始位 置。
详细描述
起始密码子是mRNA上的三个连续的 核苷酸,通常为AUG。它不仅标记了 翻译开始的位点,还决定了从这里开 始合成多肽链的方向。
核糖体与mRNA的结合
总结词
核糖体是负责蛋白质合成的细胞器,它通过与mRNA的结合 开始翻译过程。
无意义校正是指当mRNA上的终止密码子提前出现时,核 糖体会提前终止多肽链的合成。这种机制有助于减少多肽 链的错误合成。
蛋白质翻译
EF-Tu 促进氨基酰-tRNA进入A位,结 合分解GTP
EF-Ts 调节亚基 EFG 有转位酶活性,促进mRNA-肽酰 -tRNA由A位前移到P位,促进卸 载tRNA释放
S-D序列
3. 起始氨基酰tRNA与小亚基结合
IF-2 GTP
5' IF-3
AUG
3' IF-1
4. 核蛋白体大亚基结合
GTP IF-2 GDPPi
5' IF-3
AUG
3' IF-1
Pi GTP IF-2 -GTP GDP
5' IF-3
AUG
3' IF-1
起始过程消耗1个GTP。
◆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; • mRNA在核蛋白体小亚基就位; • 核蛋白体大亚基结合。
一、 mRNA是翻译的模板
• 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子 (cistron)。
• 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(polycistron)。
• 真核生物一个mRNA只编码一种蛋白质,为单 顺反子(single cistron)。
第二节
蛋白质生物合成过程
The Process of Protein Biosynthesis
蛋白质合成中 mRNA模板的方向:5′→ 3′; 蛋白质的合成方向:N端→ C端。
蛋白质生物合成过程包括三大步骤:
①氨基酸的活化与搬运 ②肽链的形成 ③多肽链合成后的加工修饰
一、氨基酸的活化与搬运
氨基酸的活化以及活化氨基酸与tRNA的结合, 均由氨基酰tRNA合成酶催化完成。其反应过 程为:
蛋白质。翻译。遗传密码
4. Transport and storage 运 输与储存
5. Signaling 传递信号 6.Immunity 免疫
Antibodies
7. Regulation 调节
Transcription factors
蛋白质生物合成的分子基础
mRNA tRNA 核糖体 20种aa
蛋白质合成的模板 模板与氨基酸之间的接合体 蛋白质合成的场所
肽链的终止及释放 核糖体从 mRNA上解离,准备新一轮 合成反应。
Two aspects of Translation 翻译的两个重要方面
1. Information (coding) Problem 信息编码问题
2. Chemical Problem 蛋白质合成的化学问题
第一个问题
Information (coding) Problem 信息编码问题
核苷酸的插入或删除实验
用该实验证明mRNA模板上每三个核苷酸组成一个密码子。
1. The Genetic Code 遗传密码(P260)
遗传密码:mRNA 中蕴藏的遗传信息的碱基顺序称 为遗传密码。
Triplet code(三联子密码):mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋 白质多肽链上的一个氨基酸,这3个核苷酸就称为三联子密 码,也叫密码子 (codon) 。
蛋白质的种类成千上万
功能: 1)催化:酶蛋白;
5)调节:激素、组蛋白;
2)防御:Ab、IFN等;
6)支持:膜系统;
3)运动:肌球(动)蛋白; 7)运输:载脂蛋白E 、血红素;
4)营养贮存:卵清蛋白; 8)其他:信号转导等。
可以说,没有蛋白质,就没有生命!
Function of proteins P22
分子生物学完整—蛋白质翻译ppt课件
②准备各种负载tRNA,如Thr、Phe或Lys的tRNA混合物,并将 其中的一种氨基酸(如Phe)用放射性元素标记。
③将密码子、负载tRNA及核糖体一起放入硝酸纤维滤膜。游离 的密码子和负载tRNA会被洗脱而通过滤膜,核糖体无法通过 滤膜。但与密码子对应的tRNA能与密码子一起与核糖体结合 而留在滤膜上。
• TψC臂:常由5bp的茎和 7nt的环组成。负责核糖体 的识别。
• 反密码子臂:常由5bp的 茎和7nt的环组成。
• D臂:含有二氢尿嘧啶。 茎的长度常为4bp。
• 额外臂:4-21nt不等。
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tRNA上碱基的修饰 完整最新ppt
tRNA的稀有碱基非常丰 富,约有70余种。每个 tRNA分子至少有2个稀有 碱基,最多有19个。
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7
4.1.1 三联子密码及其破译
• 遗传密码的破译是多位科学家经过一系列 的数学推理和试验研究,于1966年解决。
• 基因密码的破译先后经历了二十世纪五十 年代的数学推理阶段和1961-1965年的实 验研究阶段。
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8
•719.542年.物2理.学1家G遗amov传首先密对遗码传密的码进推行探测讨,提 出不可能是一个碱基或两个碱基决定一个氨基酸
亮氨酸
精氨酸
丝氨酸
植物 终止码 异亮氨酸 亮氨酸 精氨酸
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• 密码子与反密码子的相互作用。
tRNA的反密码子在核糖体内是通过碱基的反向配对与 mRNA上的密码子相互作用的。
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摆动假说(wobble hypothesis)
在密码子与反密码子的配对中,前两对严格遵 守碱基配对原则,第三对碱基有一定的自由度, 可以“摆动”,因而使某些tRNA可以识别1个 以上的密码子。
[理学]第十章 蛋白质翻译
Tyr-tRNA 阅读 UAG 密码子
AUG UAG UAA AUC UAC AUG
释放因子
抑制突变
Leu
Tyr
Tyr
图 14-17 带有突变反密码子的 tRNA 可抑制无义突变
错义抑制
三、核糖体的结构与功能
(一)核糖体的结构
核 糖 体 的 组 成
原核和真核生物核糖体的组成及功能
核糖体亚基 rRNAs 细菌 70S 50S 23S=2904b 2.5×106D 5S=120b 66%RNA 30S 16S=1542b
甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨酸,起始AA-tRNA为
fMet-tRNAfMet
2、同工tRNA
代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。 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, 能被相同的氨基酰-tRNA合成酶识别。
3、校正tRNA
无义突变: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
胸腺嘧啶核糖核苷、假尿嘧啶核苷(Ψ)、二氢 尿苷(D)和肌苷(I)
● anti-codon两侧碱基的修饰,以提高配对的稳定性 codon/anti-codon 的稳定性
G C多 > A = T多
A,U多的 anti-codon, 其两侧多发生修饰
●
发生修饰的碱基对摇摆配对的碱基存在结合力的
差异,导致了部分的codon bias
3’
CCAOH
5’
I
5’
CCG GGC
3’
tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相 识别,把所带氨基酸放到肽链的一定位置。
(三) tRNA的种类
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1.Properties of the Peptide Bond肽键的特性In x-ray studies ofcrystalline peptides, Linus Pauling and Robert Corey foundthat 通过X—射线研究晶体肽,鲍霖和罗伯特发现the C-N bond in the peptide link is intermediate inlength (1.32 Å) between a肽键中的C—N键长(1.32A)处于typical C-N single bond (1.49 Å)and a C〓N double bond (1.27 Å).典型C—N单键键长(1.49A)和C—N双键键长(1.27)之间They alsofound that thepeptide bond is planar (all four atoms attached to the他们还发现肽键是平面的(即与C—N键相连的四个原子位于同一平面)C-Ngroup are located in the same plane) and that the twoα-carbon atoms因此与C—N键相连的α碳原子attached to the C-N are always trans to eachother (on opposite sides of thepeptide bond):通常处于反式(即在肽键的对立边):(a)What does the length of the C-N bond in the peptidelinkage indicate about itsstrength and its bond order(i.e., whether it is single, double, or triple)?(a)根据肽链中的C—N键的键长可以推测出它怎样的键能和结构?(例如,是否是单键,双键或三键)(b) What do the observations of Pauling and Corey tellus about the ease of rotation about the C-N peptide bond?(b)鲍霖和科里关于C—N肽平面易旋转的发现告诉我们什么?2. Structural and Functional Relationships in FibrousProteins在纤维状蛋白中结构和功能的关系William Astbury discovered that the x-ray patternof wool shows a repeating威廉发现羊毛的X射线衍射图像展现了一个structural unit spaced about 5.2 Åalong the length of the wool fiber.重复的结构单元,在羊毛纤维上占据约5.2埃的长度When he steamed andstretched the wool, the x-ray pattern showed a new repeating 当他蒸煮并拉伸羊毛之后,X射线衍射图像呈现出一个新的结构单元structural unit at a spacing of 7.0 Å. Steaming and stretchingthe wool and then letting 大约占据7.0埃的长度。
蒸煮绷紧的羊毛再让它收缩之后,it shrink gave an x-ray pattern consistentwith the original spacing of about 5.2 Å.X射线衍射图像与原始的图像一致,又回复到5.2埃。
Although theseobservations provided important clues to the molecular structureof尽管这些发现为羊毛分子的结构的破解提供了很重要的线索wool, Astbury was unable to interpret them at the time.但是在当时他并没有能力解释它们。
(a)Given our current understanding of the structure ofwool, interpret Astbury’sobservations.(a)根据我们现在对羊毛结构的认识,试着解释阿斯特伯里的发现。
(b) When wool sweaters or socks are washed in hot wateror heated in a dryer, they shrink. Silk, on the other hand,does not shrink under the same conditions. Explain. (b)羊毛衫或者羊毛袜用热水洗或者在烘干机里受热之后,它们会缩小。
然而,丝绸在同样的条件下却不会缩小,为什么?3. Disulfide Bonds Determine the Properties of ManyProteins二硫键决定许多蛋白质的特性A number of natural proteins are very rich indisulfide bonds, and their mechanical许多天然蛋白质都富含二硫键,他们的机械性质properties (tensilestrength, viscosity, hardness, etc.) are correlated with the degreeof(如张力、粘性、硬度等)取决于二硫键的键合程度disulfide bonding. For example, glutenin, a wheat proteinrich in disulfide bonds, is例如,麦谷蛋白,一种富含二硫键的小麦蛋白,responsible for the cohesiveand elastic character of dough made from wheat flour.就是小麦面粉和的生面团既有粘性又有弹性的原因Similarly,the hard, tough nature of tortoiseshell is due to theextensive disulfide同样的,龟甲粗糙坚硬的特性也是因为它的α角蛋白中含有大量的二硫键bonding in its α-keratin.(a)What is the molecular basis for the correlation betweendisulfide-bond content andmechanical properties ofthe protein?(a)二硫键含量与蛋白质机械性质的相关性的分子基础是什么?(b) Most globular proteins are denatured and lose theiractivity when briefly heated to65 o C. However, globular proteinsthat contain multiple disulfide bonds often must beheated longer at higher temperatures to denature them. Onesuch protein is bovine pancreatic trypsin inhibitor (BPTI),which has 58 amino acid residues in a single chain and containsthree disulfide bonds. On cooling a solution of denaturedBPTI, the activity of the protein is restored. What isthe molecular basis for this property?(b)大多数球蛋白被瞬间加热到65摄氏度时,会变性失活。
然而,含有很多二硫键的球蛋白,如果想让它变性,需要在更高的温度下加热更长的时间。
一种蛋白质叫牛胰岛素抑制剂,它的一条单链中含有58个氨基酸残基,其中包括3个二硫键。
在冷却牛胰岛素抑制剂溶液之后,蛋白质的活性又恢复了。
这一特性的分子基础是什么?4. Amino Acid Sequence and ProteinStructure氨基酸序列和蛋白质结构Ourgrowing understanding of how proteins fold allows researchersto make随着我们对蛋白质折叠方式的了解逐步深入,研究者可以根据predictions about protein structure basedon primary amino acid sequence data.一级氨基酸序列的数据对蛋白质结构进行预测。
(a)In the amino acid sequence above, where would youpredict that bends or βturnswould occur?(a)在上述氨基酸序列中,请推测在哪会发生弯曲或者是β转角?(b) Where might intrachain disulfide cross-linkages beformed?(b)在哪会形成链内的二硫键交联?(c) Assuming that this sequence is part of a larger globularprotein, indicate theprobable location (the external surfaceor interior of the protein) of the following amino acidresidues: Asp, Ile, Thr, Ala, Gln, Lys. Explain your reasoning.(c)假定这段序列是一个很大的球蛋白的一部分,请推测以下氨基酸残基的可能位置(位于外表面或是蛋白质的内部),并说明原因。
Asp, Ile, Thr, Ala, Gln, Lys.。