《医学遗传与胚胎发育》翻译与翻译后修饰整合课程.ppt
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1、蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成-翻译翻译(translation)(translation)2翻译(蛋白质的生物合成)翻译(蛋白质的生物合成):l l以以氨基酸氨基酸为原料为原料l l以以mRNAmRNA为模板为模板l l以以tRNAtRNA为运载工具为运载工具l l以以核糖体核糖体为合成场所为合成场所l l起始、延长、终止各阶段起始、延长、终止各阶段蛋白因子蛋白因子参与参与l l合成后加工成为有合成后加工成为有活性蛋白质活性蛋白质3第一节第一节 参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质l l氨基酸氨基酸l lmRNAmRNAl ltRNAtRNAl l核糖体核糖体l l酶及蛋白质因
2、子酶及蛋白质因子l lATPATP、GTPGTP4一一一一、mRNAmRNA与遗传密码与遗传密码l l遗传密码(遗传密码(genetic code)-genetic code)-共共6464个遗传密码个遗传密码 (DNADNA)mRNA 5mRNA 5AUGAUG UCC ACC GUA UCC ACC GUA UAAUAA 3 3 蛋白质蛋白质 Ser Thr ValSer Thr Vall l三联体三联体=一个密码子一个密码子/暗码子暗码子 一个氨基酸一个氨基酸l l起始密码起始密码-AUG-AUGl l终止密码终止密码-UAA/UGA/UAG-UAA/UGA/UAG6*遗传密码的基本特点
3、遗传密码的基本特点l l方向性与无间隔性方向性与无间隔性l l简并性简并性l l连续连续连续连续阅读从阅读从阅读从阅读从mRNAmRNAmRNAmRNA5 5 5 5 3333 肽链合成肽链合成肽链合成肽链合成N N N N端端端端 C C C C端端端端l l阅读框移位(阅读框移位(阅读框移位(阅读框移位(frame frame frame frame shiftshiftshiftshift),蛋白功能丧失,蛋白功能丧失,蛋白功能丧失,蛋白功能丧失 l l一个一个一个一个A.AA.AA.AA.A有多个密码有多个密码有多个密码有多个密码l l密码上密码上密码上密码上第一、二位上碱基第一、二位
4、上碱基第一、二位上碱基第一、二位上碱基不变不变不变不变,第三位碱基可改变第三位碱基可改变第三位碱基可改变第三位碱基可改变l l如:如:如:如:UCUCUCUCU U U U UC UC UC UCC C C C UC UC UC UCA A A A UC UC UC UCG G G G 都代表都代表都代表都代表SerSerSerSer8l l兼职性兼职性兼职性兼职性l l通用性通用性通用性通用性 l lAUGAUGAUGAUG:起始信号起始信号起始信号起始信号 MetMetMetMet的密码子的密码子的密码子的密码子 l l从最简单的生物(病毒)到人类,从最简单的生物(病毒)到人类,从最简单的
5、生物(病毒)到人类,从最简单的生物(病毒)到人类,使用同一套遗传密码使用同一套遗传密码使用同一套遗传密码使用同一套遗传密码9二二.氨基酸的氨基酸的“搬运工具搬运工具”-tRNA-tRNAl l作用作用作用作用l l是氨基酸的是氨基酸的是氨基酸的是氨基酸的特异特异特异特异“搬运工具搬运工具搬运工具搬运工具”1A.A-261A.A-26特异特异特异特异 tRNAtRNAl l起起起起“接合器接合器接合器接合器”作用作用作用作用l l和和和和 mRNAmRNA摆动配对摆动配对摆动配对摆动配对二级结构三级结构反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂ntRNAtRNA的构象的构象121 1、密码子与反密码子的摆
6、动配对、密码子与反密码子的摆动配对l l反密码子与密码子的相互作用反密码子与密码子的相互作用 前二对前二对 严格碱基配对严格碱基配对第三对第三对 摆动配对摆动配对13密码密码密码密码 mRNAmRNA55333355反密码反密码反密码反密码 tRNAtRNAGCUCGIC AtRNAtRNAtRNAtRNA的反密码子与的反密码子与的反密码子与的反密码子与mRNAmRNAmRNAmRNA分子上的密码子摆动配对分子上的密码子摆动配对分子上的密码子摆动配对分子上的密码子摆动配对1 12 23 31 12 23 3自由度的大自由度的大自由度的大自由度的大小由小由小由小由tRNAtRNAtRNAtRNA
7、反反反反密码子第一密码子第一密码子第一密码子第一位碱基的种位碱基的种位碱基的种位碱基的种类决定类决定类决定类决定14l l种类种类种类种类l l起始起始起始起始tRNA-tRNAtRNA-tRNAtRNA-tRNAtRNA-tRNAi i i imetmetmetmetl l只能识别翻译只能识别翻译只能识别翻译只能识别翻译起始起始起始起始信号信号信号信号AUGAUGAUGAUGl l只能结合于核糖体的只能结合于核糖体的只能结合于核糖体的只能结合于核糖体的肽位肽位肽位肽位l l普通普通普通普通tRNA-tRNAtRNA-tRNAtRNA-tRNAtRNA-tRNAmetmetmetmetl l在
8、翻译在翻译在翻译在翻译延长延长延长延长中发挥作用中发挥作用中发挥作用中发挥作用l l只能结合于核糖体的只能结合于核糖体的只能结合于核糖体的只能结合于核糖体的氨基酰位氨基酰位氨基酰位氨基酰位2 2、起始起始tRNAtRNA与普通与普通tRNAtRNA15l l原核生物原核生物原核生物原核生物l l起始起始起始起始tRNAtRNAtRNAtRNAl l延长延长延长延长tRNAtRNAtRNAtRNAl l真核生物真核生物真核生物真核生物l l起始起始起始起始tRNAtRNAtRNAtRNAl l延长延长延长延长tRNAtRNAtRNAtRNAl l起始密码只能辨认起始密码只能辨认起始密码只能辨认起
9、始密码只能辨认 甲酰甲硫氨酸(甲酰甲硫氨酸(甲酰甲硫氨酸(甲酰甲硫氨酸(fMet)fMet)fMet)fMet)l lfMet-fMet-fMet-fMet-tRNAtRNAtRNAtRNAi i i if f f fmetmetmetmetl l延长识别延长识别延长识别延长识别 MetMetMetMet时为时为时为时为Met-tRNAMet-tRNAMet-tRNAMet-tRNAmetmetmetmetl l起始密码只能辨认甲硫氨(起始密码只能辨认甲硫氨(起始密码只能辨认甲硫氨(起始密码只能辨认甲硫氨(Met)Met)Met)Met)l lMet-Met-Met-Met-tRNAtRNAt
10、RNAtRNAi i i imetmetmetmetl l延长识别延长识别延长识别延长识别MetMetMetMet时为时为时为时为Met-tRNAMet-tRNAMet-tRNAMet-tRNAe e e emetmetmetmet16三、三、肽链合成的肽链合成的“装配机装配机”-核糖体核糖体l l核糖体核糖体核糖体核糖体结构结构结构结构l l核糖体种类核糖体种类核糖体种类核糖体种类 (胞质中胞质中胞质中胞质中)l l由大小二亚基组成由大小二亚基组成由大小二亚基组成由大小二亚基组成 l lP P P P位位位位:起始起始起始起始时,时,时,时,tRNAtRNAtRNAtRNAi i i ime
11、tmetmetmet结合于核糖体的肽位结合于核糖体的肽位结合于核糖体的肽位结合于核糖体的肽位延长延长延长延长成肽后,肽链转到此位。成肽后,肽链转到此位。成肽后,肽链转到此位。成肽后,肽链转到此位。l lA A A A位:位:位:位:延长延长延长延长成肽时,氨基酰成肽时,氨基酰成肽时,氨基酰成肽时,氨基酰tRNAtRNAtRNAtRNA就加入此位。就加入此位。就加入此位。就加入此位。l l游离的核糖体游离的核糖体游离的核糖体游离的核糖体-合成合成合成合成细胞固有蛋白细胞固有蛋白细胞固有蛋白细胞固有蛋白 l l与粗面内质网结合的核糖体与粗面内质网结合的核糖体与粗面内质网结合的核糖体与粗面内质网结合
12、的核糖体 -合成带有合成带有合成带有合成带有信号肽信号肽信号肽信号肽的的的的分泌性蛋白质分泌性蛋白质分泌性蛋白质分泌性蛋白质17l l多核糖体多核糖体多核糖体多核糖体l l一条一条一条一条mRNAmRNAmRNAmRNA链上链上链上链上同时具有同时具有同时具有同时具有许多个核糖体许多个核糖体许多个核糖体许多个核糖体(每隔(每隔(每隔(每隔80808080核苷酸有一个核糖体)核苷酸有一个核糖体)核苷酸有一个核糖体)核苷酸有一个核糖体)l l一条一条一条一条mRNAmRNAmRNAmRNA可同时合成可同时合成可同时合成可同时合成多条多肽链多条多肽链多条多肽链多条多肽链Molecular compo
13、nents of ribosome of prokaryotes Aminoacyl site(A site)Composed by large and small subunitAccepting an aminoacyl-tRNAPeptidyl site(P site)Composed by large and small subunitForming the peptidyl bondsExit site(E site)Only on large subunitReleasing the deacylated tRNAlocationfunctionThree sites on rib
14、osomes A site,P site and E site22四、可溶性蛋白质因子四、可溶性蛋白质因子l l起始因子起始因子起始因子起始因子l l延长因子延长因子延长因子延长因子l l释放因子释放因子释放因子释放因子l linitiationfactorsinitiationfactorsIFIFl leukaryoteinitiationfactorseukaryoteinitiationfactorseIFeIFl lelongationfactorselongationfactorsEFEFl leukaryoteelongationfactorseukaryoteelongatio
15、nfactorseEFeEFl lreleasefactorsreleasefactorsRFRF五、五、能量与酶能量与酶 ATP ATP、GTPGTP,多种酶多种酶23第二节第二节 蛋白质合成的过程蛋白质合成的过程原核生物原核生物l l氨基酸的活化与转运氨基酸的活化与转运l l肽链合成的起始肽链合成的起始l l肽链的延长肽链的延长“核糖体循环核糖体循环”l l肽链合成的终止肽链合成的终止l l蛋白质的加工、修饰蛋白质的加工、修饰24一、氨基酸的活化与转运一、氨基酸的活化与转运l l酶酶酶酶 l l催化反应催化反应催化反应催化反应l l氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰tRNAtRNAtRNAtRNA合
16、成酶合成酶合成酶合成酶l l绝对专一性绝对专一性绝对专一性绝对专一性 1 1 1 1个个个个A.AA.AA.AA.A1 1 1 1个氨基酰个氨基酰个氨基酰个氨基酰tRNAtRNAtRNAtRNA合成酶合成酶合成酶合成酶l l活化活化活化活化A.A-A.A-A.A-A.A-活化活化活化活化“-COOH”-COOH”-COOH”-COOH”消耗消耗消耗消耗2 2 2 2个个个个ATPATPATPATPl l活化活化活化活化A.A+tRNA A.A+tRNA A.A+tRNA A.A+tRNA 氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰tRNAtRNAtRNAtRNA25l l酶的两个位点酶的两个位点酶的两个位点酶的
17、两个位点l l结合位点结合位点结合位点结合位点l l结合正确的结合正确的结合正确的结合正确的A.A A.A A.A A.A 活化活化活化活化l l水解位点水解位点水解位点水解位点l l保证保证保证保证A.AA.AA.AA.A序列的正确性序列的正确性序列的正确性序列的正确性第一步反应第一步反应第二步反应第二步反应消耗消耗2ATP3-CCA-OH Activation of amino acid Ala-tRNAAlaSer-tRNASerMet-tRNAMetActivated amino acid29二、肽链合成的起始二、肽链合成的起始所需的条件所需的条件所需的条件所需的条件l l游离的核糖体
18、大小亚基游离的核糖体大小亚基游离的核糖体大小亚基游离的核糖体大小亚基l lmRNA 5mRNA 5mRNA 5mRNA 5 端的起始信号端的起始信号端的起始信号端的起始信号l l起始起始起始起始tRNA-tRNAtRNA-tRNAtRNA-tRNAtRNA-tRNAi i i imetmetmetmetl lGTPGTPGTPGTPl l三种可溶性起始因子三种可溶性起始因子三种可溶性起始因子三种可溶性起始因子(IF)(IF)(IF)(IF)30三种起始因子三种起始因子三种起始因子三种起始因子l lIFIFIFIF1 1 1 1l lIFIFIFIF2 2 2 2 l lIFIFIFIF3 3
19、3 3l l辅助辅助辅助辅助IFIFIFIF3 3 3 3l l有有有有GTPGTPGTPGTP酶活性酶活性酶活性酶活性l l特异识别特异识别特异识别特异识别fmet-tRNAfmet-tRNAfmet-tRNAfmet-tRNAi i i imetmetmetmetl l形成形成形成形成fmet-tRNAfmet-tRNAfmet-tRNAfmet-tRNAi i i imetmetmetmet-IF-IF-IF-IF2 2 2 2-GTP-GTP-GTP-GTPl l促进促进促进促进30S30S30S30S小亚基结合小亚基结合小亚基结合小亚基结合mRNAmRNAmRNAmRNAl l终止时
20、:促使核糖体解离终止时:促使核糖体解离终止时:促使核糖体解离终止时:促使核糖体解离3130s30s30s30s起始复合物形成起始复合物形成起始复合物形成起始复合物形成1.1.1.1.核糖体亚基的拆离核糖体亚基的拆离核糖体亚基的拆离核糖体亚基的拆离2.mRNA2.mRNA2.mRNA2.mRNA在小亚基上就位在小亚基上就位在小亚基上就位在小亚基上就位3.3.3.3.fmet-tRNAfmet-tRNAfmet-tRNAfmet-tRNAf f f fmetmetmetmet的结合的结合的结合的结合 l l起始序列(起始序列(起始序列(起始序列(SD SD SD SD 序列)序列)序列)序列)l
21、l30S30S30S30S小亚基与小亚基与小亚基与小亚基与mRNAmRNAmRNAmRNA识别、识别、识别、识别、结合结合结合结合l lIFIFIFIF1 1 1 1、IFIFIFIF3 3 3 3协助协助协助协助 l lfmet-tRNAfmet-tRNAfmet-tRNAfmet-tRNAf f f fmetmetmetmet-IF-IF-IF-IF2 2 2 2-GTP-GTP-GTP-GTP 通过其反密码与通过其反密码与通过其反密码与通过其反密码与mRNAmRNAmRNAmRNA上上上上的起始密码的起始密码的起始密码的起始密码AUGAUGAUGAUG相配对相配对相配对相配对32SDSD
22、序列序列(shine-Dalgarnoshine-Dalgarnoshine-Dalgarnoshine-Dalgarno序列序列):-:-原核生物原核生物1.1.位于起始密码上游位于起始密码上游2525个核苷酸,个核苷酸,2.2.序列富含嘌呤序列富含嘌呤(如如AGGA/GAGGAGGA/GAGG)的一段序列)的一段序列。3 3.能和原核生物能和原核生物1616s rRNAs rRNA相应的富含嘧啶序列相应的富含嘧啶序列 互补。互补。4.4.在在IFIF3 3、IFIF1 1促进下和促进下和30S30S亚基结合。亚基结合。起始密码起始密码SD序列序列3470s70s70s70s起始复合物起始复
23、合物起始复合物起始复合物形成形成形成形成1.IF1.IF1.IF1.IF3 3 3 3脱落脱落脱落脱落2.50S2.50S2.50S2.50S大亚基结合大亚基结合大亚基结合大亚基结合3.3.3.3.GTP GDP+PiGTP GDP+PiGTP GDP+PiGTP GDP+Pi 4.IF4.IF4.IF4.IF2 2 2 2、IFIFIFIF1 1 1 1脱落脱落脱落脱落70s70s70s70s起始复合物起始复合物起始复合物起始复合物组成组成组成组成1.1.1.1.大小亚基大小亚基大小亚基大小亚基2.mRNA2.mRNA2.mRNA2.mRNA3.3.3.3.fmet-tRNAfmet-tRN
24、Afmet-tRNAfmet-tRNAi i i imetmetmetmet (结合于核糖体的(结合于核糖体的(结合于核糖体的(结合于核糖体的 P P P P位位位位 )36 三三.肽链的延长(进位、成肽、移位)肽链的延长(进位、成肽、移位)所需的条件所需的条件所需的条件所需的条件l l70S70S70S70S起始复合物起始复合物起始复合物起始复合物l l延长延长延长延长tRNAtRNAtRNAtRNA转运氨基酸转运氨基酸转运氨基酸转运氨基酸l l延长因子延长因子延长因子延长因子(EF)(EF)(EF)(EF)l lGTPGTPGTPGTP371.1.进位进位 氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA
25、根据遗传密码的指引,进根据遗传密码的指引,进入核糖体的受位。入核糖体的受位。l l参与的延长因子参与的延长因子参与的延长因子参与的延长因子l lEF-TuEF-TuEF-TuEF-Tul lEF-TsEF-TsEF-TsEF-Tsl l协助协助协助协助AA-tRNAAA-tRNAAA-tRNAAA-tRNA进入进入进入进入受受受受位位位位 具有具有具有具有GTPGTPGTPGTP酶酶酶酶活性活性活性活性l l促进促进促进促进EF-TuEF-TuEF-TuEF-Tu的再利用的再利用的再利用的再利用392.2.转肽转肽l l酶酶酶酶l l肽键肽键肽键肽键l l位置位置位置位置l l转肽酶(大亚基)
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