蛋白质合成PPT

原核细胞70S核糖体的A位、P位及 mRNA结合部位示意图
P 位（结
合或接受肽 基的部位）
A位（结合或
50S
接受AA- tRNA 的部位）
5
3
mRNA
30S
与mRNA结合部位
anticodon
一个 核糖体中占有2个tRNA和40bp长的mRNA
Codon 密码子
4、辅助性蛋白
在蛋白质的合成体系中，除了mRNA、 tRNA、rRNA和核糖体外，还需要一系 列辅助因子，这些因子都是蛋白质。
多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋 白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核 糖体上进行的。
两类核蛋白体: 结合型：位于粗面内质网，合成分泌蛋白（含信号肽）. 游离型：游离于胞质中,参与细胞固有蛋白的合成
核蛋白体
（1）组成：蛋白质＋r RNA 真核生物核蛋白体（40S+60S=80S） 原核生物核蛋白体（30S+50S=70S） （ 2）功能区 mRNA结合部位：位于小亚基，序列特异识别 受位（A位）：位于大、小亚基结合处，结合AAtRNA； 给位（P位）：主要位于大亚基，结合肽酰tRNA和起始Met-tRNA，肽基转移部位； 转肽酶中心、GTP：位于大亚基，形成肽键的部 位。
34 protein
5S rRNA 50 S 大 亚 基
有一段能与tRNA Met序列 互补的片段
23S rRNA
23S rRNA靠近5‘端有一段12个核苷酸的序列与 5S rRNA上的序列互补。
核蛋白体（原核生物）
34种蛋白质 21种蛋白质 50
多肽链
30
核蛋白体（原核生物）
多核糖体：一个mRNA分子与一定数目的 单个核糖体结合形成念珠状，每个核糖体 可以独立完成一条肽链合成。
蛋白质合成要消耗大量能量，约占全部生物合成反 应总耗能量的90%（由ATP、GTP提供）。
原核生物和真核生物的合成机制相似。
遗 传 信 息 流 动 示 意 图
DNA
原核生物:细菌 中mRNA转录翻 译降解同时进 行。
0分钟，转录开始；
0.5分钟，核糖体 开始翻译；
mRNA
1.5分钟，5’端 mRNA开始降解；
呤的序列互补，在mRNA分子与小亚基结合时充当主要“接待者”。
大肠杆菌5S、16S、23S rRNA分别含有120、1542、
2904个核苷酸。
一个区域含有保守序列CGAAC， 功能：与tRNA分子T ¢C 环上的GT ¢CG序列相互 作用的部位 另一个区域含有保守序列GCGCCGAAUGGUAGU， 与 23SrRNA中一段序列互补， 功能： 5S rRNA与50S核糖体大亚基相互作用的位点。
真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子
阶段 原核
IF1 IF2 eIF2 参与起始复合物的形成
真核
功
能
IF3
起始 因子
eIF3、eIF4C
CBP I eIF4A B F 与mRNA帽子结合 参与寻找第一个AUG
eIF5
eIF6 EF-Tu eEF1
协助eIF2 、 eIF3、eIF4C的释放
协助60S亚基从无活性的核糖体上解离 协助氨酰-tRNA进入核糖体
（NA (messenger RNA)是蛋白质生物合成过程中
直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体。。
原核生物和真核生物mRNA的比较
每个mRNA分子带有多于一条多肽链的遗传信息
（1）遗传密码（genetic code）
遗传密码： DNA（或mRNA）中的核苷酸序列与蛋 白质中氨基酸序列之间的对应关系称为遗传密码。
IF3协助30S亚基通过其16SrRNA的3‘端与mRNA起始密码子 的5’端的碱基配对结合;
密码子（codon）：mRNA上每3个相邻的核苷酸编码 蛋白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为 一个密码子或三联体密码。
P295
（2）遗传密码的特点
通用性：对所有生物都适用，部分生物的线粒体、叶绿体
密码子除外；
方向性：5ˊ端→3ˊ端；UAU、UAC酪氨酸、CAU组氨酸 连续性：密码子与密码子之间是没有间隔的，阅读 密码子时从一个特定的起点一直读下去，中间不能留 空，碱基的插入或缺失可导致移码。 不重叠性：密码是无标点符号的且相邻密码子互不 重叠；。 起始密码：5ˊ端第一个AUG表示起动信号，并代表
核糖体的组成
5S rRNA 23S rRNA
L1 L2 L3 L32
32 proteins of large subunit (L1 ~ L32)
50S subunit
S1 S2 S3 S21
16S rRNA
Prokaryotic
21 proteins of small subunit (S1 ~ S21)
30S subunit
70S prokaryotic ribosome
5S rRNA 5.8S rRNA
L1
L2
L3
L50
28S rRNA
S1
50 proteins of large subunit (L1 ~ L50) 60S subunit
S2 S3 S33
18S rRNA
Eukaryotic
33 proteins of small subunit (S1 ~ S33)
40S subunit
80S eukaryotic ribosome
核蛋白体
P位
小亚基负责特异序列识别，起始部分识别、密码子与反密码子的相互作用等， mRNA结合位点在小亚基上；
大亚基负责氨基酸及携带等，功能：肽键的形成、
AA-tRNA 与肽基–tRNA结合等。A、P转肽酶中心主要在大亚基上。
核 蛋 白 体
第六节
蛋白质的生物合成
复制
DNA
转录 逆转录 RNA 蛋白质
翻译
复制
生物的遗传信息以密码的形式储存在 DNA分子上，表现 为特定的核苷酸排列顺序 。在细胞分裂的过程中，通过 DNA 复制把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子 代细胞。在子代细胞的生长发育过程中，这些遗传信息通过 转录传递给 RNA，再由 RNA 通过翻译转变成相应的蛋白质
可能的序列： 5‘AUG UUA CGU AAU GCU GUC GAA UCU AUU UUU ACA 起始密码？
5‘AUG UUA CGU AAU GCU GUC GAA UCU AUU UUU ACA UAA 3’
原则： 在mRNA的序列中位于上游的潜在 的起始位点（如AUG）决定着阅读的框架
tRNA与氨基酸 结合位点
反密码环
反密码子位点
二级结构：五臂四环三叶草型
搬运工具—tRNA
T-CG与核糖体 结合位点
实验表明， tRNA必须具备倒“L”型的三级结构才具 有携带氨基酰的功能
搬运工具—tRNA
适配器
3、多肽链的"装配机"——核蛋白体
核糖体是由rRNA（ribosomal ribonucleic asid）和
核糖体
tRNA
2.0分钟，RNA聚 合酶在3’端终止; 3.0分钟，mRNA 继续降解，核糖体 完成翻译。
37OCmRNA转录速度45bp/s,蛋白质 15aa/s,转录和翻译 5000bp mRNA相当于 180KDa的蛋白质,整个过程需要2分钟.
真核生物
动物细胞中转录速度同细菌,45个核苷酸/秒,真 核生物很多基因很大,转录一个10000bp基因需 5分钟,mRNA半衰期4-24小时. 真核生物mRNA平均长度1500bp
1分钟内, 转录起始,5’端被修饰; 6分钟, 3’端被切割释放; 20分钟, 3’端加poly(A); 25分钟, mRNA被转运到细胞质; >4小时, 核糖体翻译mRNA
一、 蛋白质的生物合成体系
原料：20种氨基酸
模板：mRNA（信使核糖核酸） 场所：核蛋白体 氨基酸的“搬运工具”：tRNA 酶与蛋白质因子：启动、延长、终止因子 能量：ATP、GTP 无机离子
多肽链上的氨基酸排列顺序， 由蛋白质执行各种各
样的生物学功能，使后代表现出与亲代相似 的遗传特征。
后来人们又发现，在宿主细胞中一些 RNA病毒能以自己 的RNA为模板复制出新的病毒RNA，还有一些 RNA病毒能 以其 RNA 为模板合成 DNA，称为逆转录这是中心法则的补 充。
翻译 translation
（原 核生 物）
与16SrRNA配对部位
与起始tRNA配对的部位
一些细菌和病毒mRNA5’端的富含嘌呤碱基的SD核苷酸序列
R17噬菌体A蛋白
16SrRNA结构保守，全部压缩在30S小亚基内，与小亚基中蛋白质结合成为小 亚基的主要成分。
16SrRNA 3‘端一段ACCUCCUUA，与mRNA 5’端翻译起始区富含嘌 在16SrRNA临近3‘端处还有一段与23SrRNA互补的序列，在30S与50S亚基的 P301 结合中起作用。
延长 EF-Ts
因子 EF-G RF-1
eEF1
eEF2
帮助EF-Tu 、 eEF1周转
移位因子
终止
因子 RF-2
eRF
释放完整的肽链
P303
IF(initiation factor)作为起始因子,为非核糖体蛋白质,这 些因子不同于核糖体蛋白质,它们仅是临时性地与核 糖体发生作用参与蛋白质的起始,之后从核糖体复合 物上解离下来,而核糖体蛋白质则一直结合在同一核 糖体上.
中心法则指出，遗传信息的表达最终是
合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质，这种
以mRNA上所携带的遗传信息,到多肽链上所
携带的遗传信息的传递，就好象以一种语言
翻译成另一种语言时的情形相似。
以mRNA为模板的蛋白质合成过程为 翻译。
生命以蛋白质为基础，所有生物都含 有蛋白质。地球上的生物体含有1010-1011 种不同的蛋白质，各种生物都有其特殊的 蛋白质。
（ 2）反密码子（anticodon）
tRNA反密码环中间的3个核苷酸，可与mRNA密 码子配对 。 P21 反密码子的第一位核苷酸（5ˊ端）常为I。
P299
搬运工具—tRNA （核酸和氨基酸联系的适配器）
3‘
氨基酸接受位点
与氨酰-tRNA合成酶 结合
氨基酸臂
（二氢尿嘧啶环）
核蛋白体的 结合位点
反密码子与密码子之间的碱基配对
反密码子第一位碱基 密码子第三位碱基
A
C
U
G U
G
C
A G U
U
I
C
A
2、氨基酸的搬运工具——tRNA
一种tRNA可携带一种氨基酸；而一种氨基酸可由数 种tRNA携带 （大肠杆菌60种，高等真核生物120-130种） （1）tRNA与蛋白质合成的功能区 氨基酸臂……与氨基酸结合 DHU环……与氨酰-tRNA合成酶(忠实性和保守性)结合 反密码环……识别密码子 TψC环…….与核蛋白体结合
简并性(degenerate)：一个以上密码子体现一个氨 基酸遗传信息（Trp和Met除外，仅有1个密码子 ）。 其原因是由于密码子与反密码子之间存在不稳定配对 （摆动性或摇摆性）。
对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子(Synonymous codon)
密码的简并性可以减少有害突变 。 摇摆性（wobble）： mRNA密码子的第三个核苷 酸（3ˊ端） 与tRNA反密码子第一个核苷酸（5ˊ端 ）配对时，有时不遵守严格的碱基配对原则，除AU、G-C外，还可有其它配对方式。 I（次黄嘌呤）是最 常见的摆动现象。
一个高等生物的细胞内约有3000多种不 同的蛋白质，这些蛋白质分别担负着不同 的生物功能。 一个正常生长的细胞内，时刻都在进行 着蛋白质的生物合成。新的蛋白质分子不 断地合成出来，旧的蛋白质分子不断地被 更新。
蛋白质合成非常复杂，真核生物细胞合成蛋白质需 要70多种核糖体蛋白质，20多种活化氨基酸的酶， 10多种辅助酶和其他蛋白质因子参加，同时还要100 多种附加的酶类、40多种tRNA、 r RNA ，总计有 300多种不同的大分子参与多肽的合成。 一个典型细菌细胞干重的35%物质参与蛋白质的合 成过程。 蛋白质合成速度非常惊人，大肠杆菌在37OC蛋白 质合成速度15个aa/s（45bp/s RNA,800bp/s DNA）。
甲酰蛋氨酸(细菌)或蛋氨酸(高等动物) ；
终止密码：UAA、UAG或UGA（不编码氨基酸）；
遗传密码字典
第二位
第一位
（5ˊ）
U
C
A
G
第三位
（3ˊ）
U
U C A G U C A G U C A G U C A G
C
A
G
一个氨基酸序列为Met-Leu亮-Arg精-Asn天冬酰胺Ala丙-Val缬-Glu谷-Ser丝-Ile异亮-Phe苯丙-Thr苏的短 肽的核糖核苷酸序列？（起始终止密码子）