蛋白质的生物合成翻译.ppt
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1、蛋白质的生物合成 (翻译),第 八 章,论述题,试述蛋白质生物合成体系 讨论原核生物与真核生物蛋白质合成的异同,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 。,蛋白质合成体系 Protein Biosynthesis System,第 一 节,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,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(tr
2、ansfer RNA, 转移RNA),一、翻译模板mRNA及遗传密码,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) 。,原核生物的多顺反子,真核生物的单顺反子,目录,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,称为三联体密码(triplet coden)。
3、,起始密码(initiation coden): AUG,终止密码(termination coden): UAA,UAG,UGA,遗传密码表,第三 字母,UCAG UCAG UCAG CUAG,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)。,1. 连续性(commaless),遗传密码的特点,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。,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 m
4、utation)。,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。,目录,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。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。,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。,U,摆动配对,目录,密码子、
5、反密码子配对的摆动现象,二、核蛋白体是多肽链合成的装置,目录,不同细胞核蛋白体的组成,核蛋白体的组成,目录,原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:,A位:氨基酰位 (aminoacyl site),P位:肽酰位 (peptidyl site),E位:排出位 (exit site),目录,三、tRNA与氨基酸的活化,反密码环,氨基酸臂,tRNA的三级结构示意图,(一)氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase),氨基酸的活化,第一步反应,氨基酸 ATP-E 氨基酰-AMP-E AMP PPi,目录,第二步反应,氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰-tRNA AMP
6、 E,目录,tRNA与酶结合的模型,tRNA,氨基酰-tRNA合成酶,ATP,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 Met-tRNAMet,真核生物: Met-tRNAiMet 原核生物: fMet-tRNAifMet,(二)起始肽链合成的氨基酰-tRNA,蛋白质生物合成过程 The Process of Protein Biosynthesis,第 二 节,翻译的起始(initiation) 翻译的延长(e
7、longation) 翻译的终止(termination ),整个翻译过程可分为 :,翻译过程从阅读框架的5-AUG开始,按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链,直至终止密码出现。,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)。,原核、真核生物各种起始因子的生物功能,(一)原核生物翻译起始复合物形成,核蛋白体大小亚基分离; mRNA在小亚基定位结合; 起始氨基酰-tRNA的结合; 核蛋白体大亚基结合。,IF-3,IF-1,1. 核蛋白体大小亚基分离,目录,IF-3,IF-1,2.
8、mRNA在小亚基定位结合,目录,S-D序列,IF-3,IF-1,3. 起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚基,目录,IF-3,IF-1,IF-2,GTP,GDP,Pi,4. 核蛋白体大亚基结合,起始复合物形成,目录,IF-3,IF-1,IF-2,-GTP,GDP,Pi,目录,(二)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。,真核生物翻译起始复合物形成过程,目录,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。,肽链延长在核蛋
9、白体上连续性循环式进行,又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle),每次循环增加一个氨基酸,包括以下三步: 进位(entrance) 成肽(peptide bond formation) 转位(translocation),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,肽链合成的延长因子,又称注册(registration),(一)进位,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。,目录,延长因子EF-T催化进位(原核生物),目录
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