牛逼的 蛋白质的生物合成 PPT
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蛋白质的生物合成ppt课件
mRNA
密码子
t R N A 反 密 码 碱 基I
U
C
m R N A 密 码 碱 基 A ， C ， U A ， G C ， G ， U
通用性
除了动物细胞中的线粒体和植物细胞中的叶绿体外， 从最简单的病毒、原核生物到人类都使用一套遗传密 码。
二、核糖体是肽链合成的场所
• 氨基酸首先在 核糖体内合成 蛋白质，再输 送至细胞其它 组分中。
三、肽链合成的终止
肽链合成终止包括： • 终止密码的辨认 • 肽链从肽-tRNA上水解 • mRNA从核糖体中分离 • 核糖体大小亚基的拆分
三、肽链合成的终止
• 释放因子RF： 终止过程中的蛋白质因子 辨认终止密码 促进肽链C端与tRNA 3’-OH酯键的水解， 使肽链从翻译中的核糖体上释放下来。
GCA CAG
密码之间没有 核苷酸间断
AGU
GUA
………….
• 除了色 氨酸和 蛋氨酸 外，其 余氨基 酸均有2 -6个三 联体为 其编码。
简并性
*
摆动性
• 密码与反密码配对辨认 时，有时并不完全按照 碱基互补规律。尤其是 密码的第三碱基对反密 码的第一位碱基，更常 出现这种摆动现象。
C－G－I 反密码子 G－C－C 密码子
氯霉素
• 能与原核生物的核糖体大亚基结合，抑 制转肽酶活性而阻断翻译的延长过程。
链霉素和卡那霉素
• 能与原核生物核糖体小亚基结合，改变 其构象，引起读码错误，使毒素类的细 菌蛋白失活。
• 结核杆菌敏感
嘌呤霉素
• 结构与酪氨酸-tRNA相似，从而取代一些 氨基酰-tRNA进入翻译进入翻译中的核糖 体的A位。
• 抗生素一般是细菌或真菌所产生的具有 抑制其它生物生长的物质。
蛋白质的生物合成课堂PPT
– GTP酶部位：GTP酶也称转位酶，简称G因子，能分解GTP分子，并将肽酰基tRNA由A部位移到P部位。
返回
tRNA的活化: 氨基酰-tRNA 合成酶催化tRNA与特定氨基酸结合
返回
tRNA的活化
• 氨基酸 + ATP + tRNA + H2O
氨基酰-tRNA + AMP + PPi
• 每一种氨基酸至少有一种对应的氨基酰-tRNA 合成酶。它既催
蛋白质
– A部位：也称受位，主要位于大亚基上，是接受氨酰基核-tR糖N体A的的部功位能。活性部位图示
– P部位：也称肽酰基部位或供位，主要在小亚基上，是肽酰基-tRNA移交新生肽链 的部位。
– E部位：也称退出位点，位于小亚基，是失去氨基酰的tRNA从核糖体退出的地方
– 肽基转移酶部位：肽基转移酶也称肽合成酶，简称T因子，位于大亚基上，其作用 是在肽链合成过程中催化氨基酸与氨基酸间形成肽键。
遗传密码的破译
• 第二个实验（核糖体结合技术）是1964年也是由美国的M.Nirenberg 等人完成的。即是用一个人工合成的三核苷酸代替mRNA，在含有核 糖体和 14C-氨基酰-tRNA的缓冲系统中，无需酶促核糖体便可以和带 有特定氨基酰-tRNA及三核苷酸结合，例如三核苷酸为pUpUpU时， 则只有14C-苯丙氨酰-tRNA结合到核体上。用硝酸纤维制成的滤膜过 滤，结合有氨基酰-tRNA的核糖体保留在滤膜上，未结合的氨基酰－ tRNA被洗脱，测定滤膜上的放射性，就可知道和核糖体上的三核苷 酸结合的是哪一种氨基酸。
AA
A G
AGU
GUC
CAU
CAC
UUA
AUG GC
酸推测)
第十一章蛋白质的生物合成ppt课件
一、翻译模板mRNA及遗传密码
（一） mRNA是遗传信息的携带者 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mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反 子(single cistron) 。
翻译的延长(elongation)
翻译的终止(termination )
一、原核生物的翻译过程
（一） 起始阶段
1.核蛋白体大小 30S 亚基分离； 50S
2.mRNA与小亚
IF-3
IF-1
30S + 50S
解聚
mRNA
基结合； 3.起始氨基酰-
IF-2，GTP
AUG
tRNA与小亚基
fMet
fMet
溶酶体蛋白 Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）
分泌蛋白的靶向输送
真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过 程首先要进入内质网。
信号肽(signal peptide)－－
各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序 列称信号肽。
信号肽的一级结构
信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网
EF-Ts 调节亚基
EF-1-βγ
有转位酶活性，促进mRNA-肽 EFG 酰-tRNA由A位前移到P位，促
进卸载tRNA释放
EF-2
1.进位
又称注册(registration)
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。
Tu TGsTP
Tu GDP
Ts GTP
遗 传 密 码 表
目录
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)。
蛋白质生物合成PPT课件演示教学.ppt
缬 脯 苏 天冬
缬 丙 酪 甘
缬 丙 丝 精
3. 简并性(degeneracy)
1. 核糖体大小亚基分离； 2. 核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附近； 3. fMet-tRNAfMet结合在核糖体P位 ； 4. 核糖体大亚基结合形成起始复合物。
一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成
（a）起始复合物的装配过程；（b）rRNA识别mRNA的核糖体结合位点，保证翻译起始在起始密码子处
密码子（codon）
起始密码子和终止密码子：
遗传密码表
遗传密码的特点
1. 方向性(directional)
翻译时遗传密码的阅读方向是5→3，即读码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5→3的方向逐一阅读，直至终止密码子。
N
C
肽链延伸方向
5
3
读码方向
2. 连续性(non-punctuated)
23S-rRNA 5S-rRNA
18S-rRNA
28S-rRNA 5.8S-rRNA 5S-rRNA
蛋白质
rpS 21种
rpL 36种
rpS 33种
rpL 49种
不同细胞核蛋白体的组成
核蛋白体的组成
核糖体在翻译中的功能部位
四、肽链生物合成需要酶类和 蛋白质因子
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化； 转肽酶(peptidase)，催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键;并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离； 转位酶(translocase)，催化核蛋白体向mRNA3’-端移动一个密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。
缬 丙 酪 甘
缬 丙 丝 精
3. 简并性(degeneracy)
1. 核糖体大小亚基分离； 2. 核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附近； 3. fMet-tRNAfMet结合在核糖体P位 ； 4. 核糖体大亚基结合形成起始复合物。
一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成
（a）起始复合物的装配过程；（b）rRNA识别mRNA的核糖体结合位点，保证翻译起始在起始密码子处
密码子（codon）
起始密码子和终止密码子：
遗传密码表
遗传密码的特点
1. 方向性(directional)
翻译时遗传密码的阅读方向是5→3，即读码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5→3的方向逐一阅读，直至终止密码子。
N
C
肽链延伸方向
5
3
读码方向
2. 连续性(non-punctuated)
23S-rRNA 5S-rRNA
18S-rRNA
28S-rRNA 5.8S-rRNA 5S-rRNA
蛋白质
rpS 21种
rpL 36种
rpS 33种
rpL 49种
不同细胞核蛋白体的组成
核蛋白体的组成
核糖体在翻译中的功能部位
四、肽链生物合成需要酶类和 蛋白质因子
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化； 转肽酶(peptidase)，催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键;并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离； 转位酶(translocase)，催化核蛋白体向mRNA3’-端移动一个密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。
蛋白质的生物合成(共106张PPT)
现 )和真菌中发现UAG可能是编码第22种氨基酸 pyrrolysine(吡咯赖氨酸)的密码子。
遗传密码动画
2022/9/17
12
遗传密码的特点
1.方向性(direction) 翻译时的阅读方向只能是5→3，即读
码从mRNA的起始密码子AUG开始，按 5→3的方向逐一阅读，直至终止密码子。
2022/9/17
为遗传密码(也称密码子)。 mRNA在核糖体小亚基就位；
-Ser-Lys-Leu-（PST序列） 顺反子(cistron)：遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。 氨基酰-tRNA合成酶
• 开放阅读框架(open reading frame,ORF)：从 开放阅读框区(open reading frame, ORF)
AMP-E或氨基酰-tRNA的酯键水解,再换上与密码子相对应
的氨基酸。
• 氨基酰-tRNA的表示方法：
• Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet
氨基酸的活化形式：氨基酰－tRNA 氨基酸的活化部位：α－羧基 氨基酸与tRNA连接方式：酯键 氨基酸活化耗能：2个~P
2022/9/17
23
核糖体的组成
核蛋
原核生物
真核生物
白体 蛋白质 S值 rRNA 蛋白质 S值 rRNA
小亚基 21种 30S 16S 33种 40S 18S
大亚基 36种 50S 23S 5S
49种
28S 60S 5.8S
5S
核蛋白体
70S
80S
2022/9/17
24
30S小亚基：有mRNA结合位点 50S大亚基： E位：排出位（Exit site）
• 氨基酰-tRNA合成酶：存在于胞液中，催化氨基酸的 活化。
遗传密码动画
2022/9/17
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遗传密码的特点
1.方向性(direction) 翻译时的阅读方向只能是5→3，即读
码从mRNA的起始密码子AUG开始，按 5→3的方向逐一阅读，直至终止密码子。
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为遗传密码(也称密码子)。 mRNA在核糖体小亚基就位；
-Ser-Lys-Leu-（PST序列） 顺反子(cistron)：遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。 氨基酰-tRNA合成酶
• 开放阅读框架(open reading frame,ORF)：从 开放阅读框区(open reading frame, ORF)
AMP-E或氨基酰-tRNA的酯键水解,再换上与密码子相对应
的氨基酸。
• 氨基酰-tRNA的表示方法：
• Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet
氨基酸的活化形式：氨基酰－tRNA 氨基酸的活化部位：α－羧基 氨基酸与tRNA连接方式：酯键 氨基酸活化耗能：2个~P
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核糖体的组成
核蛋
原核生物
真核生物
白体 蛋白质 S值 rRNA 蛋白质 S值 rRNA
小亚基 21种 30S 16S 33种 40S 18S
大亚基 36种 50S 23S 5S
49种
28S 60S 5.8S
5S
核蛋白体
70S
80S
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30S小亚基：有mRNA结合位点 50S大亚基： E位：排出位（Exit site）
• 氨基酰-tRNA合成酶：存在于胞液中，催化氨基酸的 活化。
第11章 蛋白质的生物合成(共96张PPT)
携带Met的tRNA有两种：
甲硫氨酸tRNAm：tRNAmMet 甲酰甲硫氨酸tRNAf：tRNAfMet
甲酰FH4
蛋白质生物合成：
原核细胞以fMet- tRNAf为起点； 真核细胞以Met- tRNAm为起点
甲酰基转移酶
甲酰甲硫 氨酰tRNAf
（2）起始
1 核糖体大小亚基分离 2 mRNA在核糖体小亚基定位结合 3 起始氨基酰-tRNA与起始密码子结合 4 核糖体大亚基结合，形成70S起始复合物
内含肽与外显肽基因进行同步转录和翻译，当翻译形成蛋白质前体 后，内含肽具有自我催化功能，可从蛋白质中自体切除，形成成熟 的具有活性的蛋白。
内含肽剪接是自我催化，机制不详。
2．二硫键的形成
mRNA中没有胱氨酸的密码子，而不少蛋白质都含有二硫 键，这是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的。
核糖体亚基
rRNAs
蛋白
RNA的特异顺序和功能
细菌
70S 50S 23S=2904b 31种(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互补
2.5×106D
5S=120b
66%RNA 30S 16S=1542b 21种(S1-S21) 16SRNA(CCUCCU)和S-D
顺序(AGGAGG)互补
哺乳动物
一级结构的核苷酸序列。 含量少，占总RNA的5%，容易降解。
开放阅读框
与蛋白质合成的正确起始有关。 避免mRNA被核酸酶降解，增强其稳定性。
遗传密码子（genetic codon）
mRNA分子中，从5’-3’ 每三个相邻的核苷酸组成的三联体，代表某个氨基酸或 其它信息，称为遗传密码子，也称三联体密码子。
U G AC
2. tRNA的功能
蛋白质的生物合成课件.ppt
如何转变?
密码子:mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组
成的三联体代表某一种氨基酸或其它信息,称为 密码子或三联密码.一个氨基酸密码子决定着一 个氨基酸。
遗传密码:mRNA中的核苷酸排列序列与蛋白
质中的氨基酸排列序列的关系。生物的遗传密码
是通用的。
四种核苷酸编成三联体可形成 43个即64个密码子.其中： 1.一个起始密码:AUG
小亚基:沿mRNA结合,沿5’ 3’ 方向移动.
大亚基:受位(A位): 结合氨基酰- tRNA
给位(P位):成肽
给位 (P位)
蛋 苏
大亚基
UGU
5’AUG ACA GUU
受位 (A位)
小亚基
3’
蛋白质生物合成过程
1、准备阶段： 氨基酸的活化与转运。
2、中心环节： 核蛋白体循环-活化氨基酸 在核蛋白体上的缩合组装。
氨基酸的活化与转运
1、反应式：
氨基酰-tRNA合成酶
AA + tRNA + ATP
氨基酰-tRNA+AMP+PPi 2、AA结合位置：
AA的α-羧基与tRNA活末端腺苷酸中 核糖2 ’或3’羟基以酯键相结合。
tRNA-CCA-OH（R-3’-OH）
核蛋白体循环（三阶段）
(1)、起始阶段 (2)、延伸阶段 (3)、终止阶段
基因操纵子调节系统示意图
调节基因 转录
操纵子
控制区
信息区
启动基因 操纵基因 RNA聚合酶
结构基因
DNA
（-）
（+） 转录
翻译
mRNA
阻遏蛋白
诱导剂
翻译 蛋白质
血红素对起始因子-2的调节作用
血红素
密码子:mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组
成的三联体代表某一种氨基酸或其它信息,称为 密码子或三联密码.一个氨基酸密码子决定着一 个氨基酸。
遗传密码:mRNA中的核苷酸排列序列与蛋白
质中的氨基酸排列序列的关系。生物的遗传密码
是通用的。
四种核苷酸编成三联体可形成 43个即64个密码子.其中： 1.一个起始密码:AUG
小亚基:沿mRNA结合,沿5’ 3’ 方向移动.
大亚基:受位(A位): 结合氨基酰- tRNA
给位(P位):成肽
给位 (P位)
蛋 苏
大亚基
UGU
5’AUG ACA GUU
受位 (A位)
小亚基
3’
蛋白质生物合成过程
1、准备阶段： 氨基酸的活化与转运。
2、中心环节： 核蛋白体循环-活化氨基酸 在核蛋白体上的缩合组装。
氨基酸的活化与转运
1、反应式：
氨基酰-tRNA合成酶
AA + tRNA + ATP
氨基酰-tRNA+AMP+PPi 2、AA结合位置：
AA的α-羧基与tRNA活末端腺苷酸中 核糖2 ’或3’羟基以酯键相结合。
tRNA-CCA-OH（R-3’-OH）
核蛋白体循环（三阶段）
(1)、起始阶段 (2)、延伸阶段 (3)、终止阶段
基因操纵子调节系统示意图
调节基因 转录
操纵子
控制区
信息区
启动基因 操纵基因 RNA聚合酶
结构基因
DNA
（-）
（+） 转录
翻译
mRNA
阻遏蛋白
诱导剂
翻译 蛋白质
血红素对起始因子-2的调节作用
血红素
蛋白质的生物合成(共74张PPT)
3)校正tRNA
tRNASu3+Tyr反密码子为CUA，能识别变异 产生的终止密码子UAG。
三、氨酰-tRNA合成酶
❖ 氨基酸在掺入肽链前，必须活化生成氨酰tRNA，获得足够的能量。
❖ 活化反应由各种氨酰-tRNA合成酶（AARS） 催化。
Ａ.氨酰－tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
❖ 包括：氨酰-tRNA与核糖体结合，转肽 与肽键形成和转位三个步骤。
肽链合成的延长因子
（一） 进位
Tu GTsTP
Tu GDP
Ts
GTP
5'
AUG
3'
目录
Ts 移走GDP，并与Tu 结合生成Tu-Ts复合体， 然后GTP替换Ts，生 成有活性的Tu-GTP
Poly(U) Poly(C) Poly(A) Poly(G)
poly(Phe) peptide
无细胞抽取物
poly(Pro) peptide poly(Lys) peptide poly(Gly) peptide
•核糖体 •各种tRNA •氨基酸 •AARS
•ATP, GTP
+ mRNA = 蛋白质
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
B. 氨酰-tRNA合成酶特点
a、专一性：
•对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专 一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。
•对tRNA具有极高专一性：一种AARS只能识别装
载同一种氨基酸的一组同工受体（tRNA分子）
b、校对作用：
• AARS具有底物结合位点（包括tRNA、氨 基酸和ATP结合位点）和水解位点。
5'
tRNASu3+Tyr反密码子为CUA，能识别变异 产生的终止密码子UAG。
三、氨酰-tRNA合成酶
❖ 氨基酸在掺入肽链前，必须活化生成氨酰tRNA，获得足够的能量。
❖ 活化反应由各种氨酰-tRNA合成酶（AARS） 催化。
Ａ.氨酰－tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
❖ 包括：氨酰-tRNA与核糖体结合，转肽 与肽键形成和转位三个步骤。
肽链合成的延长因子
（一） 进位
Tu GTsTP
Tu GDP
Ts
GTP
5'
AUG
3'
目录
Ts 移走GDP，并与Tu 结合生成Tu-Ts复合体， 然后GTP替换Ts，生 成有活性的Tu-GTP
Poly(U) Poly(C) Poly(A) Poly(G)
poly(Phe) peptide
无细胞抽取物
poly(Pro) peptide poly(Lys) peptide poly(Gly) peptide
•核糖体 •各种tRNA •氨基酸 •AARS
•ATP, GTP
+ mRNA = 蛋白质
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
B. 氨酰-tRNA合成酶特点
a、专一性：
•对氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有专 一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。
•对tRNA具有极高专一性：一种AARS只能识别装
载同一种氨基酸的一组同工受体（tRNA分子）
b、校对作用：
• AARS具有底物结合位点（包括tRNA、氨 基酸和ATP结合位点）和水解位点。
5'
蛋白质合成PPTPPT课件
蛋白质合成的细胞定位
总结词
蛋白质合成主要发生在细胞内的核糖体上，核糖体是 细胞内蛋白质合成的场所。
详细描述
核糖体是细胞内一种由RNA和蛋白质组成的颗粒状结 构，主要存在于细胞质中。核糖体在蛋白质合成过程中 起着至关重要的作用，它能够读取mRNA上的遗传信 息，将一个个氨基酸按照特定的顺序连接起来形成多肽 链。同时，核糖体还具有催化肽键形成的酶活性，促进 蛋白质合成的进行。除了核糖体外，细胞内还有其他一 些细胞器也参与了蛋白质的合成过程，如内质网、高尔 基体等。这些细胞器在蛋白质的修饰、加工和运输等方 面起着重要作用。
蛋白质合成PPT课件
目录
• 蛋白质合成简介 • 蛋白质合成的过程 • 蛋白质合成的调控 • 蛋白质合成与疾病的关系 • 研究展望
01
蛋白质合成简介
蛋白质合成的基本概念
总结词
蛋白质合成是指细胞内利用已有的小分子物质作为原料，通过一系列酶促反应将氨基酸 按照特定的顺序连接起来形成多肽链，进而形成具有特定结构和功能的蛋白质的过程。
翻译后加工与修饰
总结词
翻译后加工与修饰是蛋白质合成的重要环节，涉及多 种酶促反应和化学修饰。
详细描述
翻译后加工与修饰是蛋白质合成的最后阶段，涉及到 多种酶促反应和化学修饰。这些加工和修饰包括剪切 、磷酸化、糖基化、乙酰化等，有助于完善蛋白质的 结构和功能。这些加工和修饰过程通常在特定的细胞 器或细胞部位进行，需要特定的酶和化学环境的支持 。通过翻译后加工与修饰，蛋白质的结构和性质得以 最终确定，从而发挥其在细胞生命活动中的重要功能 。
04
蛋白质合成与疾病的关系
蛋白质合成异常与疾病的发生
癌症
蛋白质合成异常可能导 致细胞增殖失控，引发
第十四章蛋白质的生物合成(共59张PPT)
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2-4个或多至6个密码 子为之编码。
遗传密码的简并性
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。
• 有少数例外，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。
转位（translocation).
elF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB
原核生物核蛋白体结构模式 mRNA在小亚基定位结合；
COO-
Protein Biosynthesis System
指按照mRNA密码序列的指导，依次添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。
E位点 (exit site)去氨酰-tRNA结合位点。
RF
糖蛋白是通过蛋白质中天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基侧链上加上糖基形成的，胶原蛋白上的脯氨酸和赖氨酸为羟基化的。
5' 起始氨基酰-tRNA结合；
Protein target Transportation
UAG
3'
一、肽链合成起始
第三节
蛋白质合成后加工和输送
Posttranslational Processing & Protein Transportation
• 2．二硫键的形成 二硫键是蛋白质合成后通过 两个半胱氨酸的氧化作用生成的。
蛋白质前体的加工
新生多肽链的加工修饰
3．特定氨基酸的修饰 氨基酸侧链的修饰包括磷酸化( 如核糖体蛋白质)、糖基化(如各种糖蛋白)、甲基化(如 组蛋白、肌肉蛋白质)、乙基化(如组蛋白)、羟基化(如 胶原蛋白)和竣基化等。糖蛋白是通过蛋白质中天冬氨 酸、丝氨酸、苏氨酸残基侧链上加上糖基形成的，胶原 蛋白上的脯氨酸和赖氨酸为羟基化的。内质网是蛋白质 N-糖基化的主要场所。
遗传密码的简并性
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。
• 有少数例外，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。
转位（translocation).
elF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB
原核生物核蛋白体结构模式 mRNA在小亚基定位结合；
COO-
Protein Biosynthesis System
指按照mRNA密码序列的指导，依次添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。
E位点 (exit site)去氨酰-tRNA结合位点。
RF
糖蛋白是通过蛋白质中天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基侧链上加上糖基形成的，胶原蛋白上的脯氨酸和赖氨酸为羟基化的。
5' 起始氨基酰-tRNA结合；
Protein target Transportation
UAG
3'
一、肽链合成起始
第三节
蛋白质合成后加工和输送
Posttranslational Processing & Protein Transportation
• 2．二硫键的形成 二硫键是蛋白质合成后通过 两个半胱氨酸的氧化作用生成的。
蛋白质前体的加工
新生多肽链的加工修饰
3．特定氨基酸的修饰 氨基酸侧链的修饰包括磷酸化( 如核糖体蛋白质)、糖基化(如各种糖蛋白)、甲基化(如 组蛋白、肌肉蛋白质)、乙基化(如组蛋白)、羟基化(如 胶原蛋白)和竣基化等。糖蛋白是通过蛋白质中天冬氨 酸、丝氨酸、苏氨酸残基侧链上加上糖基形成的，胶原 蛋白上的脯氨酸和赖氨酸为羟基化的。内质网是蛋白质 N-糖基化的主要场所。
《蛋白质生物合成》幻灯片
mRNA是蛋白质合成模板
第十章 蛋白质的生物合成
二.蛋白质合成的场所----核糖体 1.存在 2.组成和类型 3.构造 4.大小亚基与mRNA的结合特性
rRNA与蛋白质构成核糖体
核糖体主要存在于粗面内质网
多核糖体
三. 转运氨基酸的工具—tRNA
tRNA作用氨基酸至mRNA模 板
三种RNA的作用小结
四.蛋白质合成的辅助因子
1.起始因子〔IF〕 IF1 IF2 IF3 2.延长因子〔EF〕 EF-Tu EF-Ts EF-G 3.终止因子〔RF〕
RF1 识别UAA UAG RF2 识别UAA UGA RF3〔RR〕
五.蛋白质的合成----翻译
1.氨基酸的活化
AA + ATP + 氨酰tRNA-合成酶 氨酰-AMP-酶+PPi
《蛋白质生物合成》幻灯 片
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蛋白质合成概述
mRNA是蛋白质合成模板
遗传密码的根本特性
遗传密码的根本特性
密码的简并行
密码的摆动性
密码的摆动性
密码的通用性和变异性
密码的防错系统
起始密码的选择
新生肽链的折叠
肽链合成演示
甲硫氨酰－tRNA启动蛋白质合 成
形成起始复合体
16SrRNA与SD序列的配对
肽链合成的起始
肽链延长
进位
转肽
移位
核蛋白体循环
蛋白质合成的终止
1条mRNA上有多个核糖体
蛋白质合成的抑制剂
蛋白质合成的物质条件
蛋白质合成后的靶向运输
信号肽的共同构造
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目录
40S
elF-3
② met Met Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP 60S Met ①
eIF-2B、eIF-3、 eIF-6 elF-5
③
ATP elF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB ADP+Pi
mRNA
④
各种elF释放 GDP+Pi
40S
60S 真核生物翻译起始 复合物形成过程
第二步反应
氨基酰-AMP-E ＋ tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋ AMP ＋ E
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
e IF-4A
真核 生物 eIF--4B eIF-4E eIF-4G eIF-5 eIF-6
（一）原核生物翻译起始复合物形成
1. 核蛋白体大小亚基分离； 2. mRNA在小亚基定位结合； 3. 起始氨基酰-tRNA的结合； 4. 核蛋白体大亚基结合。
目录
1. 核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
为三联体密码(triplet coden)。
起始密码(initiation coden): AUG 终止密码(termination coden):
UAA，UAG，UGA
目录
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
1) 热休克蛋白(heat shock protein, HSP)
是指细胞在应激原特别是环境高温诱导下所生成的 一
组蛋白质。 HSP70、HSP40和GrpE族
2) 伴侣素(chaperonins)
具有独特的双层7-9 元环状结构的寡聚蛋白,它们以依赖 ATP 的方式促进体内正常和应急条件下的蛋白质折叠。 GroEL和GroES家族
isomerase, PDI)
3. 肽-脯氨酰顺反异构酶 (peptide prolyl cistrans isomerase, PPI)
目录
•1. 分子伴侣
分子伴侣是细胞中一类保守蛋白质，可识别肽链的 非天然构象并与之结合，帮助多肽在体内折叠、组装、 转运或降解等，完成功能后与之分离，不构成这些蛋白 质执行功能时的组份。
EF-Tu
EF-Ts
EF-1-α
EF-1-βγ
EF-G
EF-2
目录
（一）进位
又称注册(registration)
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。
延长因子EF-T催化 进位（原核生物）
GTP Tu Ts
Ts Tu GDP
5'
AUG
GTP
3'
（二）成肽
目录
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
目录
肽链合成的延长因子
原核延长 因子 生物功能 促进氨基酰-tRNA进入A位， 结合分解GTP 调节亚基 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 对应真核延 长因子
主要包括
一、多肽链折叠为天然三维结构 二、肽链一级结构的修饰 三、空间结构的修饰
目录
一、多肽链折叠为天然功能构象蛋白质
新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的 折叠即开始。
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 象的基础。
目录
促进蛋白折叠功能的大分子:
1. 分子伴侣 (molecular chaperon) 2. 蛋白二硫键异构酶 (protein disulfide
目录
原核、真核生物各种起始因子的生物功能
起始因子 IF-1 原核 生物 EIF-2 EIF-3 eIF-2 eIF-2B，eIF-3 生物功能 占据A位防止结合其他tRNA 促进起始tRNA与小亚基结合 促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA敏感性 促进起始tRNA与小亚基结合 最先结合小亚基促进大小亚基分离 eIF-4F复合物成分，有解螺旋酶活性，促进mRNA结 合小亚基 结合mRNA，促进mRNA扫描定位起始AUG eIF-4F复合物成分，结合mRNA5＇帽子 eIF-4F复合物成分，结合eIF-4E和PAB 促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基 促进核蛋白体分离成大小亚基
2. mRNA在小亚基定位结合
5' IF-3
AUG
3' IF-1
S-D序列：mRNA 起始密码前的一段富含嘌 呤核苷酸的序列,可与核糖体小亚基16SrRNA上富含嘧啶序列相结合。
3. 起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到 小亚基
IF-2 GTP
5' IF-3
AUG
3' IF-1
目录
整个翻译过程可分为 ：
翻译的起始(initiation) 翻译的延长(elongation) 翻译的终止(termination )
目录
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)。
Met
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。又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)
包括以下三步： – 进位(entrance) – 成肽(peptide bond formation) – 转位(translocation)
蛋白质的生物合成 （翻译）
Protein Biosynthesis，Translation
目录
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 。
核苷酸三联体决定 氨基酸的对应关系
目录
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
Tyr Gly
Ser
Arg
Pro
Thr
Asp
目录
2. 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。
2. 简并性(degeneracy)
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。 • 少数例外，如动物细胞的线粒体、植物 细胞的叶绿体。
反密码环
tRNA的三级结构示意图
氨基酸的活化
（一）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酸 + tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
ATP
氨基酰- tRNA AMP＋PPi
目录
tRNA 与酶结 合模型
tRNA
ATP
氨基酰-tRNA合成酶
第一步反应
氨基酸 ＋ATP-E —→ 氨基酰-AMP-E ＋ PPi
框架(open reading frame, ORF)。
目录
遗传密码的特点
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。
目录
•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(frameshift mutation)。
目录
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。
目录
摆动配对
U
密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基
mRNA密码子 第3位碱基
I
U
G
A
C
U, C, A
蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。
目录
终止相关的蛋白因子称为释放因子(release factor, RF)
原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF
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。 二是诱导转肽酶变为酯酶活性，使肽链从核蛋白体 上释放。
目录
原核生物的多顺反子
5 PPP 3
蛋白质 真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
3
蛋白质
非编码序列 核蛋白体结合位点 编码序列 起始密码子 终止密码子
mRNA上存在遗传密码
mRNA分子上从5至3方向，由AUG开 始，每3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
Met-tRNAMet
目录
（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA
真核生物：
Met Met-tRNAi (initiator-tRNA)
原核生物： fMet-tRNAifMet (N-formyl methionine)
目录
第二节
蛋白质生物合成过程
The Process of Protein Biosynthesis