蛋白质合成.pptx
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1、遗传信息传递的遗传信息传递的 中心法则中心法则蛋白质蛋白质翻译翻译转录转录逆转录逆转录复制复制复制复制DNARNA生生物物的的遗遗传传信信息息以以密密码码的的形形式式储储存存在在DNA分分子子上上,表表现现为为特特定定的的核核苷苷酸酸排排列列顺顺序序。在在细细胞胞分分裂裂的的过过程程中中,通通过过DNA复复制制把把亲亲代代细细胞胞所所含含的的遗遗传传信信息息忠忠实实地地传传递递给给两两个个子子代代细细胞胞。在在子子代代细细胞胞的的生生长长发发育育过过程程中中,这这些些遗遗传传信信息息通通过过转转录录传传递递给给RNA,再再由由RNA通通过过翻翻译译转转变变成成相相应应的的蛋蛋白白质质多多肽肽链
2、链上上的的氨氨基基酸酸排排列列顺顺序序,由由蛋蛋白白质质执执行行各各种种各各样样的的生生物物学学功功能能,使使后后代代表表现现出出与与亲亲代代相相似似的的遗遗传传特特征征。后后来来人人们们又又发发现现,在在宿宿主主细细胞胞中中一一些些RNA病病毒毒能能以以自自己己的的RNA为为模模板板复复制制出出新新的的病病毒毒RNA,还还有有一一些些RNA病病毒毒能能以以其其RNA为为模模板板合合成成DNA,称称为为逆逆转转录录这是中心法则的补充。这是中心法则的补充。中中心心法法则则总总结结了了生生物物体体内内遗遗传传信信息息的的流流动动规规律律,揭揭示示遗遗传传的的分分子子基基础础,不不仅仅使使人人们们对
3、对细细胞胞的的生生长长、发发育育、遗遗传传、变变异异等等生生命命现现象象有有了了更更深深刻刻的的认认识识,而而且且以以这这方方面面的的理论和技术为基础发展了基因工程,给人类的生产和生活带来了深刻的革命。理论和技术为基础发展了基因工程,给人类的生产和生活带来了深刻的革命。遗遗传传信信息息流流动动示示意意图图核糖体核糖体DNAmRNAtRNA目 录第一节 蛋白质合成体系第二节 蛋白质合成的机理第三节 肽链合成后的修饰与折叠第四节 蛋白质定位二、二、t RNA三、三、核糖体核糖体蛋白质合成体系蛋白质合成体系一、一、mRNA和和遗传密码遗传密码四、四、辅助因子辅助因子mRNA (messenger R
4、NA)是蛋白质生物合成过程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。中直接指令氨基酸掺入的模板,是遗传信息的载体。m R N Am R N A原核生物原核生物和和真核生物真核生物mRNA的比较的比较遗 传 密 码 遗遗传传密密码码:DNA(或或mRNA)中中的的核核苷苷酸酸序序列列与与蛋蛋白白质质中中氨氨基基酸酸序序列列之之间间的的对对应应关关系系称称为为遗传密码。遗传密码。密密码码子子(codon):mRNA上上每每3个个相相邻邻的的核核苷苷酸酸编编码码蛋蛋白白质质多多肽肽链链中中的的一一个个氨氨基基酸酸,这这三三个个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码。核苷酸就称为一
5、个密码子或三联体密码。遗传密码字典遗传密码字典三联体密码的破译三联体密码的破译遗传密码的性质遗传密码的性质三联体密码的破译2、以随机共聚合指导多肽的合成、以随机共聚合指导多肽的合成例:以随机共聚物例:以随机共聚物A、C为模板,任意排列可为模板,任意排列可 出现出现8种三体,获得六种氨基酸组成的多肽。种三体,获得六种氨基酸组成的多肽。1、以均聚物为模板指导多肽的合成以均聚物为模板指导多肽的合成3、以特定的共聚物为模板指导多肽的合成以特定的共聚物为模板指导多肽的合成4、核糖体结合技术核糖体结合技术以均聚物为模板指导多肽的合成PolyU为模板,产生的多肽链为为模板,产生的多肽链为PolyphePol
6、yA为模板,产生的多肽链为为模板,产生的多肽链为PolylysPolyC为模板,产生的多肽链为为模板,产生的多肽链为Polypro以特定的共聚物为模板指导多肽的合成(1)以以多多聚聚二二核核苷苷酸酸作作模模板板可可合合成成由由2个个氨氨基基酸酸组组成成的的多多肽肽、PolyUG的的模模板板,合合成成产产物物为为Lys和和Val。(2)以多聚三核苷酸作为模板,可得三种氨以多聚三核苷酸作为模板,可得三种氨 基酸组成的多肽。基酸组成的多肽。核糖体结合技术技术要点:保温 硝酸纤维滤膜过滤硝酸纤维滤膜过滤分析留在滤膜上的核糖体核糖体-AAtRNA 确定与核糖体结合的AA以人工合成的以人工合成的三核苷酸为
7、模板三核苷酸为模板三核苷酸为模板三核苷酸为模板+核糖体核糖体核糖体核糖体+AA-tRNA遗传密码字典遗传密码字典UACGUCAGUCAG第二位第二位 第一位第一位(5)第三位第三位(3)UCAGUCAGUCAG遗传密码的性质遗传密码的性质1、密码子是近于完全、密码子是近于完全通用通用通用通用的。的。2、密码的、密码的简并性简并性简并性简并性:由一种以上密码子编码同一个:由一种以上密码子编码同一个 氨基酸的现象称为简并,对应于同一氨基酸的密码氨基酸的现象称为简并,对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子子称为同义密码子(Synonymous codon)。3、密码的密码的变偶性变偶性:多数情况下同
8、义密码子的第一多数情况下同义密码子的第一第二个碱基相同,第三个碱基不同,说明密码的专第二个碱基相同,第三个碱基不同,说明密码的专一性主要是由第一第二个碱基所决定。一性主要是由第一第二个碱基所决定。4、密码是、密码是无标点符号无标点符号无标点符号无标点符号的且相邻密码子的且相邻密码子互不重叠互不重叠互不重叠互不重叠。5、64组组密密码码子子中中,AUGAUG既既是是的的密密码码,又又是是起起起起始始始始密密密密 码码码码;有有三三组组密密码码不不编编码码任任何何氨氨基基酸酸,而而是是多多肽肽链链合合成的成的终止密码子终止密码子终止密码子终止密码子:UAG、UAA、UGA。1966年年Crick根
9、据立体化学原理提出:根据立体化学原理提出:(2)有些反密码子的第一个碱基(按)有些反密码子的第一个碱基(按5-3)决定了)决定了 该该tRNA识别密码子的数目。识别密码子的数目。(3)当一种氨基酸有几个密码子时,只要他们的第一)当一种氨基酸有几个密码子时,只要他们的第一 和第二个碱基中有一个不同,则需要不同的和第二个碱基中有一个不同,则需要不同的tRNA 来识别。来识别。(1)mRNA上的密码子的第一、第二个碱基上的密码子的第一、第二个碱基 与与tRNA上上 的反密码子相应的碱基形成强的配对;密码的专一的反密码子相应的碱基形成强的配对;密码的专一 性主要是由这两个碱基对的性主要是由这两个碱基对
10、的 作用。作用。原核细胞原核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点53顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序插入顺序插入顺序先导区先导区末端顺序末端顺序AGGAGGUAGGAGGUSD区区原核生物原核生物mRNA的特点的特点半衰期短半衰期短许多原核生物许多原核生物mRNAmRNA以多顺反子形式存在以多顺反子形式存在AUGAUG作为起始密码;作为起始密码;AUGAUG上游上游7 71212个核苷酸处有一被称为个核苷酸处有一被称为SDSD序列的序列的保守区,保守区,16S rRNA316S rRNA3-端反向互补而使端反向互补而使mRNAmRNA与核糖体结合。与核糖体结合。真核细胞
11、真核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点5“帽子帽子”PolyA 3 顺反子顺反子m7G-5ppp-N-3 p帽子结构功能帽子结构功能使使mRNAmRNA免遭核酸酶的破坏免遭核酸酶的破坏使使mRNAmRNA能与核糖体小亚基结合并开始能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋白质合成蛋白质被蛋白质合成的起始因子所识别,从被蛋白质合成的起始因子所识别,从而促进蛋白质的合成。而促进蛋白质的合成。Poly(A)Poly(A)Poly(A)Poly(A)尾巴的功能尾巴的功能尾巴的功能尾巴的功能是是mRNAmRNA由细胞核进入细胞质由细胞核进入细胞质所必需的形式所必需的形式它大大提高了它大大提高了mRNAmRN
12、A在细胞质在细胞质中的稳定性中的稳定性AAAAAAA-OH tRNA(transfer ribonucleic asid)在蛋白质合成中处于关键地位,)在蛋白质合成中处于关键地位,它不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体,还为准确无误地将它不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体,还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。1、tRNA的结构特征的结构特征三叶草型二级结构三叶草型二级结构2、tRNA的功能的功能(1)被特定的氨酰)被特定的氨酰-tRNA合成酶识别,使合成酶识别,使tRNA接受正确的活化氨基酸(接受正确的活化氨基酸(同工受体同
13、工受体tRNA)。(2)识别识别mRNA链上的密码子。链上的密码子。(3)在蛋白质合成过程中,)在蛋白质合成过程中,tRNA起着连结生长起着连结生长的多肽链与核的多肽链与核 糖体的作用。糖体的作用。t RNA密密码码子子与与反反密密码码子子的的配配对对关关系系tRNAtRNAU A GU A GA U CA U C55 33 密码子密码子反密码子反密码子mRNA53321123反密码子的碱基反密码子的碱基反密码子的碱基反密码子的碱基 密码子的碱基密码子的碱基密码子的碱基密码子的碱基 G UG U或或或或C C C G C G A U A U U A U A或或或或GG I A I A、U U或
14、或或或C C根据变偶学说的碱基配对根据变偶学说的碱基配对核糖体核糖体核核 糖糖 体体 是由是由rRNA(ribosomal ribonucleic asid)和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核)和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒,蛋白质的合成就是在这种核糖体上蛋白颗粒,蛋白质的合成就是在这种核糖体上进行的。进行的。1、核糖体的结构和组成核糖体的结构和组成2、核糖体的活性位点核糖体的活性位点3、核糖体的功能核糖体的功能核核糖糖体体的的组组成成原核生物核原核生物核原核生物核原核生物核糖体的组成糖体的组成糖体的组成糖体的组成原核生物核糖体结构示意图原核生物核糖体结构示意图 核糖体上具有一
15、系列与蛋白质合成有关的结合位点与催核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点:化位点:(1)与)与mRNA的结合位点;的结合位点;(2)A位点:氨酰基位点,与新掺入的氨酰位点:氨酰基位点,与新掺入的氨酰tRNA结合;结合;(3)P位点:肽酰基位点,与延伸中的酰肽位点:肽酰基位点,与延伸中的酰肽tRNA结合;结合;(4)E位点:肽酰转移后与即将释放的位点:肽酰转移后与即将释放的tRNA结合;结合;(5)与肽酰)与肽酰tRNA从从A位点转移到位点转移到P位点有关的转移酶的结位点有关的转移酶的结合位点;合位点;(6)肽酰转移酶的催化位点:)肽酰转移酶的催化位点:核糖体中最主要的活性部位核
16、糖体中最主要的活性部位是肽酰转移酶的催化位点是肽酰转移酶的催化位点。2.核糖体的活性位点核糖体的活性位点核糖体的功能位点核糖体的功能位点A位:氨基酰位位点位:氨基酰位位点(aminoacyl site)P位:肽酰基位点位:肽酰基位点(peptidyl site)E位:排出位点位:排出位点(exit site)2.核糖体的活性位点核糖体的活性位点 过去一直认为在核糖体中一定有某种或某类蛋白质在催化蛋过去一直认为在核糖体中一定有某种或某类蛋白质在催化蛋白质合成中起重要作用。但目前认为,在核糖体中白质合成中起重要作用。但目前认为,在核糖体中rRNA是起主是起主要作用的结构成分,主要功能为:要作用的结
17、构成分,主要功能为:(1)具有肽酰转移酶活性;)具有肽酰转移酶活性;(2)为)为tRNA提供结合位点(提供结合位点(A位点、位点、P位点和位点和E位点);位点);(3)为多种蛋白质合成因子提供结合位点;)为多种蛋白质合成因子提供结合位点;(4)在蛋白质合成起始时参与同)在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合以及肽链选择性地结合以及肽链延伸时与延伸时与mRNA结合。结合。对核糖体蛋白的功能有多种推测对核糖体蛋白的功能有多种推测:(:(1)对)对rRNA折叠成有折叠成有功能的三维结构十分重要;(功能的三维结构十分重要;(2)对核糖体的构象变化起到微调)对核糖体的构象变化起到微调作用;(作用;
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