当前位置：文档之家 › 第4章蛋白质的翻译-转运降解

第4章蛋白质的翻译-转运降解

  • 格式：ppt
  • 大小：605.01 KB
  • 文档页数：26

下载文档原格式

  / 26

合集下载

现代分子生物学课件-第四章

现代分子生物学课件-第四章


tRNA上所运载的氨基酸必须靠近 位于核糖体大亚基上的多肽合成位 点，而tRNA上的反密码子必须与小 亚基上的mRNA相配对，所以分子中 两个不同的功能基团是最大限度分 离的。
4. 2. 2 tRNA的功能
转录过程是信息从一种核酸分子 （DNA）转移到另一种结构上极为相 似的核酸分子（RNA）的过程，信息 转移靠的是碱基配对。
C
酸
（Thr，T （Asn，N （Ser，
（Ile，I
）
）
S）
）
异亮氨
苏氨酸
赖氨酸
精氨酸
A
酸
（Thr，T （Lys，K （Arg，
（Ile，I
）
）
R）
）
甲硫氨
苏氨酸
赖氨酸
精氨酸
G
酸
（Thr，T （Lys，K （Arg，
（Met，
）
）
R）
M）
缬氨酸
丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸
U
（Val， （Ala，A （Asn，N （Gly，
亮氨酸
脯氨酸
谷氨酰胺 精氨酸
A
（Leu， （Pro，P （Gln，Q （Arg，
L）
）
）
R）
亮氨酸
脯氨酸
谷氨酰胺 精氨酸
G
（Leu， （Pro，P （Gln，Q （Arg，
L）
）
）
R）
异亮氨
苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
U
酸
（Thr，T （Asn，N （Ser，
（Ile，I
）
）
S）
）
A
异亮氨
苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
V）
）
）
G）
《蛋白质的翻译》PPT课件

《蛋白质的翻译》PPT课件


胰蛋白酶原 胰蛋白酶
胰蛋白酶原的激活示意图
信号肽
能引导蛋白质靶向运输的特殊信号序列，即多肽链分子N端 的一段被细胞转运系统识别的保守性氨基酸序列，称为“信号 肽”。
序列组成： 16 ～30氨基酸残基 N端含1到几个碱性氨基酸残基 中部4 ～15疏水性中性氨基酸（Leu、Ile） C端含极性、小侧链的Gly、Ala、Ser 紧接信号肽酶裂解位点
大肠杆菌的分子伴侣
胰岛素原的加工
间插序列（C肽区）
HS SH
HS SH HS
C A链区
B链区
SH
核糖体上合成出无规 则卷曲的前胰岛素原
切除信号肽后
折叠成稳定构
信号肽
象的胰岛素原
N
N
S－S C
S
S
S
S
胰岛素原
切除C肽后，形成 成熟的胰岛素分子
N
S S N
A链 C
S
C B链
S
胰岛素
六肽
肠 激 酶
活性中心
这就是翻译！
一、模板与遗传密码
（一） 遗传密码
遗传密码的几个重要特性
连续性 简并性 通用性 摆动性
摆 动 理 论
（二）开放阅读框（ORF)
真核细胞几乎只有一个ORF，原核细胞经常有2个或多个 ORF
臂
氨基酸受体臂
D臂 反密码子臂
tRNA的L形三级结构 反映了其生物学功能，因为它上所运载的氨
4. 氨酰-tRNA合成酶将氨基酸连到tRNA上 tRNA的氨酰化（负载）由氨酰-tRNA合成酶的一组酶
催化完成。生物体有20种氨酰-tRNA合成酶，每个对应 一种氨基酸，这意味着一组同工tRNA被一个酶酰氨化。
分子生物学-第四章蛋白质的翻译

分子生物学-第四章蛋白质的翻译

教案首页课程名称分子生物学任课教师李市场第四章蛋白质翻译计划学时9教学目的和要求：掌握遗传密码的构成及特点。

遗传密码的破译；密码的简并性与变偶假说；密码子的使用频率；起始密码子与终止密码子；遗传密码的突变；重叠密码。

掌握原核生物和真核生物RNA的翻译过程。

核糖体及RNA的结构；氨基酸的激活与氨酰-tRNA的合成；原核生物的蛋白质的生物合成；GTP在蛋白质合成中的作用；真核生物的蛋白质的生物合成；蛋白质折叠与蛋白质生物合成中多肽链的修饰；蛋白质的易位与分泌。

重点：密码的简并性与变偶假说；密码子的使用频率；起始密码子与终止密码子；重叠密码。

核糖体及RNA的结构；氨基酸的激活与氨酰-tRNA的合成；原核生物的蛋白质的生物合成；GTP在蛋白质合成中的作用；真核生物的蛋白质的生物合成；蛋白质折叠与蛋白质生物合成中多肽链的修饰；蛋白质的易位与分泌难点：核糖体及RNA的结构；氨基酸的激活与氨酰-tRNA的合成；原核生物的蛋白质的生物合成；GTP在蛋白质合成中的作用；真核生物的蛋白质的生物合成；蛋白质折叠与蛋白质生物合成中多肽链的修饰；蛋白质的易位与分泌。

思考题：1、以Prok.为例，说明蛋白质翻译终止的机制。

2、简要说明真核生物蛋白质的不同转运机制。

3、说明Prok.和Euk.体内蛋白质的越膜机制。

4、简要说明Prok.与Euk.的翻译起始过程的差别。

第四章蛋白质翻译（Protein Translation）概述：蛋白质翻译是基因表达的第二步，tRNA在翻译过程中起“译员”的作用，参与翻译的RNA 除tRNA外，还有rRNA 和mRNA；tRNA既是密码子的受体,也是氨基酸的受体，tRNA 接受AA要通过氨酰tRNA合成酶及其自身的paracodon的作用才能实现，tRNA通过其自身的anticodon而识别codon，密码子有自身的特性，三联体前两个重要通用性摇摆性，有一定的使用效率；多种翻译因子组成翻译起始复合物，完成翻译的起始、延伸和终止，并且保证其准确性。

生物化学：第四章 蛋白质合成的调控(讲义)

生物化学：第四章 蛋白质合成的调控(讲义)


2020/10/31
微生物与生化药学 杜军
19
第四章第四节 蛋白质合成调控
Poly(A)对翻译的促进作用是需要PABP（poly(A) 结合蛋白）的存在，PAPB结合poly(A)最短的长 度为12 nt，当poly(A)缺乏PAPB的结合时， mRNA 3′端的裸露易招致降解。
AAAAAAAAAAAA PABP
2020/10/31
微生物与生化药学 杜军
17
第四章第四节 蛋白质合成调控
（二）mRNA的稳定性对翻译水平的影响
在细胞质中所有的RNA都要受到降解控制 （degradation control）在控制中RNA降解的速率 （也称为RNA的转换率)是受到调节的；
mRNA分子的稳定性很不一致，有的mRNA的寿 命可延续好几个月，有的只有几分钟；
Lin-4调控翻译机制的模式图
3′非翻译区
2020/10/31
微生物与生化药学 杜军
23
第四章第四节 蛋白质合成调控
Lin-4调控Lin-14mRNA翻译作用的示意图
2020/10/31
微生物与生化药学 杜军
24
第四章第四节 蛋白质合成调控
引发基因沉默的microRNA (miRNA)
microRNA (miRNA) 是一类长度约为2024个核苷酸长度的具有调控基因表达功 能的非编码RNA。
• 由此可见，eIF4E、eIF2-GTP在转录起始过程中起到了关键 作用。
2020/10/31
微生物与生化药学 杜军
7
第四章第四节 蛋白质合成调控
① eIF-4E
真核生物翻译起始的限速步骤
eIF-4E结合蛋白4E-BP抑制4E 与Cap结合，从而抑制翻译的 起始；
第四章蛋白质的翻译

第四章蛋白质的翻译


色氨酸-tRNA的分离
用20种AA-tRNA做20组同样的实验， 每组都含20种AA-tRNA和各种三核苷 酸，但只有一种氨基酸用14C标记，看 哪一种AA-tRNA被留在滤膜上，进一 步分析这一组的模板是哪个三核苷酸， 从模板三核苷酸与氨基酸的关系可测 知该氨基酸的密码子。例如，模板是 UUU时，Phe-tRNA结合于核糖体上， 可知UUU是Phe的密码子。
摆动假说:
在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三 对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，因而使某些tRNA可以识别1个 以上的密码子;
如果有几个密码子同时编码一个氨基酸，凡是第一、二位碱基不同的 密码子都对应于各自独立的tRNA。原核有30-45种tRNA，真核有50种 tRNA。 I： Inosine is formed by deamination of adenosine after tRNA synthesis
4.2 tRNA
tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三 联密码子翻译成氨基酸提供了接合体，还为准确无误地将 所需氨基酸运送到核糖体上提供了运送载体，所以，它又 被称为第二遗传密码。
tRNA参与多种反应，并与多种蛋白质和核酸相互识 别 ，这就决定了它们在结构上存在大量的共性。
4.2.1 tRNA的结构 1、tRNA的二级结构
1954年科学家对破译密码首先提出了设想： A. 若一种碱基对应与一种氨基酸，那么只可能产生4种氨基酸; B. 若2个碱基编码一种氨基酸的话，4种碱基共有42=16种不同的排列
组合; C. 3个碱基编码一种氨基酸，经排列组合可产生43=64种不同形式; D. 若是四联密码，就会产生44=256种排列组合。
贮 存 在 DNA 上 的 遗 传 信 息 通 过 mRNA 传 递 到 蛋 白 质 上 ， mRNA与蛋白质之间的联系是通过遗传密码的破译来实现的。 mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸， 这3个核苷酸就称为密码，也叫三联子密码。
新教材 人教版 高中生物必修二 《遗传与进化》 知识点第4章 基因的表达-知识点总结

新教材 人教版 高中生物必修二 《遗传与进化》 知识点第4章 基因的表达-知识点总结

第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成一、RNA的结构与种类1．RNA的结构（与DNA的比较）2．RNA的种类及其作用注：RNA是DNA转录的产物。

(1)(2)(3)二、遗传信息的转录1．概念2.过程DNA的结构①磷酸②碱基：A、T、G、C③脱氧核糖规则的双螺旋结构五碳糖不同碱基不同3．如图为一段DNA分子，如果以β链为模板进行转录；DNAα链……A T G A T A G G G A A A C……β链……T A C T A T C C C T T T G……mRNA ……A U G A U A G G G A A A C……该mRNA与β链的碱基序列互补配对。

4.该mRNA与α链的碱基序列有哪些异同？提示：二者的碱基序列基本相同，不同的是α链中碱基T的位置，在mRNA中是碱基U。

[师说重难]1.比较DNA的复制和转录2．转录有关问题分析(1)转录不是转录整个DNA，而是转录其中的基因。

不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。

(2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。

(3)完成正常使命的mRNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。

(4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。

(5)mRNA与DNA模板链碱基互补，但与非模板链碱基序列基本相同，只是用U代替T。

(6)转录时，边解旋边转录，单链转录。

三、遗传信息的翻译 1．密码子(1)概念：mRNA 上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。

(2) 种类(共64种)⎩⎪⎨⎪⎧起始密码子：AUG (甲硫氨酸)、GUG (缬氨酸、甲硫氨酸)终止密码子：UAA 、UAG 、UGA其他密码子2．tRNA ：RNA 链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基可以与mRNA 上的密码子互补配对，叫作反密码子。

3．翻译(1)概念 (2)过程1．翻译能够准确进行的原因是什么？提示：mRNA 为翻译提供了精确的模板；mRNA 与tRNA 之间通过碱基配对原则保证了翻译能够准确地进行。

第四章 从mRNA到蛋白质

第四章 从mRNA到蛋白质

核糖体存在于每个进行蛋白质合成的细胞中。虽 然在不同生物内其大小有别，但组织结构基 本相同，而且执行的功能也完全相同。
核糖体是一个致密的核糖核蛋白颗粒，可以解 离为两个亚基，每个亚基都含有一个相对分子质 量较大的rRNA和许多不同的蛋白质分子。
原核生物核糖体由约2/3的RNA及1/3的蛋白质 组成。
编码蛋白质氨基酸序列的各个三 联体密码连续阅读，密码间既无间隔 也无重叠。
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)。
➢ 简并性与兼职性 简并性：
许多氨基酸对应的密码子不止一种。 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。
Tyr-tRNA 阅读 UAG 密码子
AUG UUG UAA AAC
AUG UAG UAA
释放因子
AUG UAG UAA
UAC
AUC
AUG
抑制突变
Leu
Tyr
Tyr
图 14－17 带有突变反密码子的 tRNA 可抑制无义突变
基因
SupD(su1) SupE(su2) SupF(su3) SupC(su4) SupG(su5) SupU(su7)
TψC常由5bp的茎和7Nt和环组成。 此臂负责和核糖体上的rRNA 识别结合；
三叶草二级结构具有四个臂
L 型三 维结构两个双螺旋区相互垂直
3’
5’
氨基酸茎
D环
TψC 环
可变环
TψC 环 D环
氨基酸茎 3’
5’
可变环
反密码子环
(精选)蛋白质的翻译-转运降解

(精选)蛋白质的翻译-转运降解


1
第五节 蛋白质转运机制
1、翻译－转运同步机制：分泌蛋白 ➢ 信号肽假说简图 ➢ 分泌蛋白质的合成和胞吐作用 2、翻译后转运机制：线粒体与叶绿体蛋白 ➢ 蛋白质向线粒体的定位机制 ➢ 蛋白质向叶绿体的定位机制 3、核定位蛋白质的转运机制
2
蛋白质N端信号肽的特点
1.完整的信号肽是保证蛋白质运转的必要条件；
E1-SH ATP
PPi
21
泛肽化酶(ubiquitination enzyme）
—蛋白酶体（proteasome）结构示意图
19S Regulatiry Subunit
UbqConjugate
148Å
113Å
20S Proteasome
Unfolding Cleavage
26S proteasome
第五节 蛋白质转运机制
几类主要蛋白质的运转机制
蛋白质性质 分泌蛋白
细胞器发育
膜的形成
运转机制 蛋白质在结合核糖体上合成， 以翻译－运转同步机制运输 蛋白质在游离核糖体上合成， 以翻译后运转机制运输 以上两种机制兼有
主要类别 免疫球蛋白、激素、水 解酶 核、叶绿体、线粒体等 细胞器中的蛋白质 质膜、内质网、类囊体 中的蛋白质
泛肽由多基因族编码， 不同生物Ub基因的数目和 种类有较大差异。
Gly76 Gly75 Arg74
Lys29
Lys49 Tyr49
Met1 Lys63
20
与泛肽活化有关的酶
泛肽活化酶(E1)：催化Ub
C-Amino Hydrolase
Target Protein
的C-末端与酶分子中巯基 结合
泛肽载体蛋白(E2)：作泛 肽的中间载体
2.细胞膜表面水解酶系统； 3. Caspase蛋白酶家族； 4.高度保守的泛素-蛋白水解酶复合体通路（ubiquitinproteasome pathway,UPP） ； 5.特殊细胞器的水解系统，如线粒体内La蛋白酶、高尔基体内 Keｘ2水解酶、叶绿体内ClpAP等.
蛋白质转运机制

蛋白质转运机制

蛋白质转运机制
1、翻译—转运同步机制：由信号肽介导协助转运。

蛋白质其实首先合成信号肽——SRP与信号肽结合，翻译暂停——SRP与SRP受体结合，核糖体与膜结合，翻译重新开始——信号肽进入膜结构——蛋白质过膜，信号肽被切除，翻译继续进行——蛋白质完全过膜，核糖体解离并回复翻译起始前状态。

2、翻译后转运机制：由前导肽介导协助转运，线粒体和叶绿体中的蛋白质。

蛋白质由外膜上的Tom受体复合蛋白识别与分子伴侣相结合形成转运多肽，通Tom和Tim组成的膜通道进入内腔——蛋白酶水解前导肽。

3、核定位蛋白的转运机制：细胞质中的蛋白质通过核孔到达细胞核（装配）——运回细胞质——进行转运。

如：RNA，DNA聚合酶，组蛋白，拓扑异构酶等。

蛋白质翻译总结

蛋白质翻译总结

氨基酸的活化a.起始信号（AUG-甲硫氨酸密码子）和缬氨酸（GUG）极少出现i.真核生物起始氨基酸—甲硫氨酸，原核生物-甲酰甲硫氨酸ii.SD序列：存在于原核生物起始密码子AUG上游7~12个核苷酸处的一种4~7个核苷酸的保守片段，与16srRNA3’端反向互补。

功能将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。

1)原核生物的SD序列：原核mRNA起始密码子上一段可与核糖体结合的序列。

30s小亚基首先与翻译因子IF-1（与30s结合）和IF-3（稳定小亚基，帮助其与mRNA结合位点的识别）结合，通过SD序列与mRNA模板相结合。

iii.真核生物依赖于结合5'帽，核糖体小亚基沿mRNA5'端帽子结构扫描到RBSiv.在IF2起始因子和GTP的帮助下，fMet-tRNA进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对。

v.小亚基复合物与50s大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子vi.翻译的起始b.后续氨基酸与核糖体的集合：第二个氨酰-tRNA与EF-Tu.GTP形成复合物，进入核糖体的A位，水解产生GDP并在EF-Ts的作用下释放GDP并使EF-Tu结合另一分子GTP形成新的循环。

i.肽键的生成：AA-tRNA占据A位，fMet-tRNA占据P位，在肽基转移酶的催化下，A位上的AA-tRNA转移到P位，P位上的起始tRNA转移至E位，与fMet-tRNA上的氨基酸生产肽键。

起始RNA随后离开。

ii.移位：核糖体通过EF-G介导的GTP水解所提供的能量向mRNA模板3'末端移动一个密码子，二肽基-tRNA完全进入P位点iii.肽链的延申c.当终止密码子UAA,UAG，UGA出现在核糖体的A位时，没有相应的AA-tRNA能与其结合，而释放因子能识别密码子并与之结合，水解P位上的多肽链与tRNA之间的二酯键，然后新生的肽链释放，核糖体大小亚基解体i.肽链的终止d.N端fMet或Met的切除i.二硫键的形成ii.特定氨基酸的修饰iii.新生肽段非功能片段的切除iv.蛋白质前体的加工e.无义突变：DNA序列中任何导致编码氨基酸的三联密码子突变转变为终止密码子UAA,UGA,UAG中的突变，使得蛋白质合成提前终止，合成无功能或无意义的多肽。

第四章第五节蛋白质运转解析

第四章第五节蛋白质运转解析






An N-terminal signal sequence is hydrophobic
The signal sequence of bovine growth hormone consists of the Nterminal 29 amino acids and has a central highly hydrophobic region, preceded or flanked by regions containing polar amino acids.
The signal sequence initiates membrance entry
2、翻译后运转
post-translational translocation
◆蛋白质翻译完成后从核糖体上释放，然合扩散至
合适靶膜并与运转装置结合。
◆蛋白质合成时，其核糖体不与任何细胞器相连， 称游离核糖体(free ribosome)
分泌蛋白质大多是以翻译-运转同步机制运输的。 在细胞器发育过程中，由细胞质进入细胞器的蛋
白质大多是以翻译后运转机制运输的。
而参与生物膜形成的蛋白质，则依赖于上述两种 不同的运转机制镶入膜内。 定位于细胞器内的蛋白质大部分在细胞质中合成， 细胞器内合成的留在细胞器内。
翻译—运转同步机制
信号序列(signal sequence)：在起始密码子后，有一段编 码疏水性氨基酸序列的RNA区域，这个氨基酸序列就被称为信 号序列。 信号肽(signal peptide)：绝大多数跨膜蛋白的N端都具有长 度大约在13-36个残基之间的以疏水氨基酸为主的N端信号序 列或称信号肽。 信号肽的结构特点： 1.一般带有10-15个疏水氨基酸 2.常常在靠近该序列N-端疏水氨基酸区上游带有1个或数个带 正电荷的氨基酸 3.在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基 酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链。

第四章蛋白质翻译习题

一、选择题 【单选题】1. 下列氨基酸活化的叙述哪项是错误的 A •活化的部位是氨基酸的a -羧基 C •活化后的形式是氨基酰-tRNA E .氨基酰tRNA 既是活化形式又是运输形式 B .活化的部位是氨基酸的a -氨基 D .活化的酶是氨基酰-tRNA 合成酶2. 氨基酰 tRNA 的 3'末端腺苷酸与氨基酸相连的基团是 A . 1' -OH B . 2' -磷酸 C . 2' -OH3. 哺乳动物的分泌蛋白在合成时含有的序列是 A . N 末端具有亲水信号肽段 B .在C 末端具有聚腺苷酸末端 C. N 末端具有疏水信号肽段 D. N 末端具有“帽结构” E. C 末端具有疏水信号肽段4. 氨基酸是通过下列哪种化学键与A .糖苷键B .磷酸酯键5. 代表氨基酸的密码子是 A . UGA B . UAG C . tRNA 结合的 C •氢键 UAA D . D . D . UGG 3' -OH 酯键 E . 3'-磷酸 E .酰胺键 E . UGA 和 UAG6. 蛋白质生物合成中多肽链的氨基酸排列顺序取决于 A .相应tRNA 专一性 B •相应氨基酰tRNA 合成酶的专一性 C .相应mRNA 中核苷酸排列顺序 D .相应tRNA 上的反密码子 E .7.A .8. A .9. 相应 rRNA 的专一性 与mRNA 中密码5' ACG3 '相对应的tRNA 反密码子是 5' UGC3' B . 5' TGC3' C . 5' GCA3' 不参与肽链延长的因素是 mRNA B .水解酶 C .转肽酶能出现在蛋白质分子中的下列氨基酸哪一种没有遗传密码 B •甲硫氨酸 C •羟脯氨酸D . 5'CGT3'E . 5' CGU3' D . GTPE . Mg2+ A .色氨酸 10.多肽链的延长与下列何种物质无关A .转肽酶B .甲酰甲硫氨酰-tRNAC . GTP 11．下述原核生物蛋白质生物合成特点错误的是D . D . A •原核生物的翻译与转录偶联进行，边转录、边翻译、边降解B .各种RNA 中mRNA 半寿期最短C ．起始阶段需 ATPD ．有三种释放因子分别起作用E ．合成场所为 70S 核糖体 12．可引起合成中的肽链过早脱落的是 A ． 氯霉素 B ． 链霉素 C ． 嘌呤霉素 13．肽键形成部位是 A ．核糖体大亚基 P 位 C ．两者都是 14．关于核糖体叙述正确的是 A .多核糖体在一条 mRNA B .核糖体大亚基A 位 D .两者都不是 上串珠样排列 B ．多核糖体在一条 DNA 上串珠样排列 C •由多个核糖体大小亚基聚合而成 D •在转录过程中出现 E .在复制过程中出现 15．翻译过程中哪个过程不消耗 GTP A •起始因子的释放B .进位 16．下列哪一种过程需要信号肽A •多核糖体的合成B ．核糖体与内质网附着C .核糖体与mRNA 附着D ．分泌性蛋白质合成E .线粒体蛋白质的合成 17．哺乳动物细胞中蛋白质合成的重要部位是 A ．核仁 B ．细胞核 C ．粗面内质网C .转肽 谷氨酰胺E .组氨酸D . mRNA （从 5'四环素 E . 端） D . 移位 EFTu 、EFTS 和 EFGE .放线菌酮E .核糖体大亚基E 位E .肽链的释放D .高尔基体E .溶酶体18. 氨基酰 -tRNA 合成酶的特点是 A .存在于细胞核内 B .只对氨基酸的识别有专一性C .只对tRNA 的识别有专一性D .催化反应需 GTPE .对氨基酸、tRNA 的识别都有专一性 19. 蛋白质生物合成时转肽酶活性存在于 A . EFTu B . EFG C . IF-3 20. 下列关于原核生物蛋白质生物合成的描述哪一项是错误的 A .起动阶段核糖体小亚基先与 mRNA 结合 B .肽链延长阶段分为进位、转肽、移位三个步骤 C .合成肽键需消耗GTP D •在A 位上出现UAA 以后转入终止阶段 E .释放因子只有一种可识别 3种终止密码子 21. 在氨基酰 -tRNA 合成酶催化下， tRNA 能与哪一种形式的氨基酸结合 A •氨基酸-酶复合物 B •自由的氨基酸 C •氨基酰-ATP-酶复合物 D •氨基酰-AMP-酶复合物 E .氨基酰-ADP-酶复合物 22. 下列哪一项不适用于真核生物蛋白质生物合成的起始阶段 A . mRNA 在 30S 小亚基上准确就位 B .起动作用需甲硫氨酰 -tRNA C •起始因子有至少9种 D •起始阶段消耗GTP E .起动复合物由大亚基、小亚基、 mRNA 与甲硫氨酰-tRNA 组成 23. 蛋白质合成时肽链合成终止的原因是 A .已达到mRNA 分子的尽头 B .特异的 tRNA 识别终止密码子 C •释放因子能识别终止密码子并进入 A 位 D •终止密码子本身具酯酶作用，可水解肽酰基与 tRNA 之间的酯键 E .终止密码子部位有较大阻力，核糖体无法沿 mRNA 移动 24. 下列关于蛋白质生物合成的描述错误的是 A •氨基酸必须活化成活性氨基酸 B .氨基酸的羧基端被活化 C •活化的氨基酸被搬运到核糖体上 D •体内所有的氨基酸都有相应的密码 E . tRNA 的反密码子与 mRNA 上的密码子按碱基配对原则反向结合 25. 下列有关多肽链中羟脯氨酸和羟赖氨酸的生成，哪一项是正确的 A •各有一种特定的遗传密码编码 B •各有一种与之对应的反密码子 C .各有一种tRNA 携带 D .是翻译过程中的中间产物 E .是脯氨酸和赖氨酸修饰的产物 26. 为氨基酰 -tRNA 和核糖体 A 位结合所必需的是 A . EFTu 和 EFTs B . IF-3 C .转肽酶 27．一个 mRNA 的部分序列和密码子编号如下： 140 141 142 143 144 145 146 ……GAU ecu UGA GCG UAA UAU CGA •- 以此 mRNA 为模板，经翻译后生成多肽链含有的氨基酸数是 A ． 140 B ． 141 28．在大肠杆菌中初合成的各种多肽链 A ．丝氨酸 1．B 14．A 26． A 5．D B .谷氨酸 3. C 4. D 5. 16. D 17. C 28 . D 部分习题解释C . 142 N 端第一个氨基酸是 C .蛋氨酸D 6. C 7 .E 18. E 19. D D .核糖体大亚基 D ． EFT 和 EFG D . 143 E .核糖体小亚基 E .以上都不是E . 146 N-乙酰谷氨酸12. C 13. B 24. D 25. E N-甲酰蛋氨酸 9. C 10. 21. D 22. A E . 11. C 23. C D . B 2. D 15. C 27. B mRNA 分子中共有 64个密码，其中 61 个代表 也是蛋氨酸的密码） ，3 个终止密码－ UAA 、UAG 及 UGA ， D是代表氨基酸（色氨酸）的密码。

第四章(2)原核生物的翻译过程


遗传密码
➢密码子（codon） 在mRNA的开放阅读框架区，以每3个相邻的
核苷酸为一组，代表一种氨基酸(或其他信息)，这 种三联体形式的核苷酸序列称为密码子。 ➢起始密码子和终止密码子：
起始密码子(initiation codon)：AUG 终止密码子(termination codon) ：UAA、UAG、UGA
摆 动 配 对
32 1
U
123
二、核蛋白体是蛋白质生物合成的场所
核蛋白体的组成
核蛋白体又称核糖体，是由rRNA和多 种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白 颗粒，是蛋白质生物合成的场所。
不同细胞核蛋白体的组成
原核生物
核蛋白 体
小亚基
大亚基
S值 70S
30S
50S
rRNA
16S-rRNA
23S-rRNA 5S-rRNA
定义 蛋白质生物合成(protein biosynthesis)也称
翻译(translation)，是生物细胞以mRNA为模板， 按照mRNA分子中核苷酸的排列顺序所组成的 密码信息合成蛋白质的过程。
生物学意义
（1）维持多种生命活动 （2）适应环境的变化 （3）参与组织的更新和修复
蛋白质生物合成体系 （补充）
➢ 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。
（二）蛋白质因子
➢ 起始因子（initiation factor，IF） ➢ 延长因子（elongation factor，EF） ➢ 释放因子（release factor，RF）
S-D序列
➢ 小亚基中的16S-rRNA 3ˊ-端有一富含嘧啶碱基 的短序列，如-UCCUCC-，通过与S-D序列碱 基互补而使mRNA与小亚基结合。

蛋白质翻译

蛋白质的生物合成⎯⎯翻译一切生命现象不能离开蛋白质，由于代谢更新，即使成人亦需不断合成蛋白质(约400g/日)。

蛋白质具有高度特异性。

不同生物，它们的蛋白质互不相同。

所以食物蛋白质不能为人体直接利用，需经消化、分解成氨基酸，吸收后方可用来合成人体蛋白质。

mRNA含有来自DNA的遗传信息，是合成蛋白质的“模板”，各种蛋白质就是以其相应的mRNA为“模板”，用各种氨基酸为原料合成的。

mRNA不同，所合成的蛋白质也就各异。

所以蛋白质生物合成的过程，贯穿了从DNA分子到蛋白质分子之间遗传信息的传递和体现的过程。

mRNA生成后，遗传信息由mRNA传递给新合成的蛋白质，即由核苷酸序列转换为蛋白质的氨基酸序列。

这一过程称为翻译（translation）。

翻译的基本原理见图14-1。

由图14-1可见，mRNA穿过核膜进入胞质后，多个核糖体（亦称核蛋白体，图中为四个）附着其上，形成多核糖体。

作为原料的各种氨基酸在其特异的搬运工具（tRNA）携带下，在多核糖体上以肽键互相结合，生成具有一定氨基酸序列的特定多肽链。

合成后从核糖体释下的多肽链，不一定具有生物学活性。

有的需经一定处理，有的需与其他成分（别的多肽链或糖、脂等）结合才能形成活性蛋白质。

第一节参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质合成的物质，除氨基酸外，还有mRNA（“模板”）、tRNA（“特异的搬运工具”）、核糖体（“装配机”）、有关的酶（氨基酰tRNA合成酶与某些蛋白质因子），以及ATP、GTP等供能物质与必要的无机离子等。

一、mRNA与遗传密码天然蛋白质有1010~1011种，组成蛋白质的氨基酸却只有20种。

这20种氨基1酸排列组合的不同，形成了形形色色的蛋白质。

蛋白质中氨基酸的序列如何决定？（一）三联体密码与密码的简并研究表明，密码子（codon）共有64个，每个密码子是由三个核苷酸（称为三联体，triplet）组成的。

有的氨基酸有多个密码子，这种现象称为简并（degenerate），如UUU和UUC都是苯丙氨酸的密码子，UCU、UCC、UCA、UCG、AGU和AGC都是丝氨酸的密码子，同一氨基酸的不同密码子称为同义词（synonyms）。

4第四章 蛋白质的加工、运输与降解


2019/9/26
10
HSP70 辅助肽链折叠
（HSP40）
（HSP70）
2019/9/26
11
2. 伴侣素Gro EL和Gro ES
伴侣素（chaperonin）是分子伴侣的另一家族， 如大肠杆菌的Gro EL和Gro ES（真核细胞中同 源物为HSP60和HSP10）等家族。
其主要作用是为非自发性折叠蛋白质提供能折 叠形成天然空间构象的微环境。
2019/9/26
5
二、分子伴侣
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自发完成 的，其折叠过程需要其他酶或蛋白质的辅助，这 些辅助性蛋白质可以指导新生肽链按特定方式正 确 折 叠 ， 它 们 被 称 为 分 子 伴 侣 （ molecular chaperone）。
2019/9/26
6
• 细胞内分子伴侣可分为两大类
医学分子生物学
第四章 蛋白质的加工、运输与降解
南华大学生物化学与分子生物学教研室
目录 CONTENT
• 新生肽链的折叠 • 蛋白质亚基的聚合与组装 • 蛋白质翻译后的修饰 • 蛋白质的运输和定位 • 细胞内蛋白质的降解
2019/9/26
2
新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必须经过复杂 的加工过程才能转变为具有天然构象的功能蛋白质，这 一 加 工 过 程 称 为 翻 译 后 加 工 (post-translational processing)。
2019/9/26
16
四、新生肽链错误折叠所致的疾病
（一）朊病毒病——神经退行性疾病
Prion：一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制 并具感染性的亚病毒因子。
“朊”——蛋白质的旧称
2019/9/26

蛋白质翻译调控和转运研究

蛋白质翻译调控和转运研究蛋白质是细胞中非常重要的分子，是由20种氨基酸组成的，是构成细胞的基本单位。

蛋白质翻译调控和转运是研究蛋白质合成的关键。

在细胞内，蛋白质的合成过程由蛋白质翻译进行，蛋白质翻译的调控和转运保证了蛋白质的正常合成和正确功能。

一、蛋白质翻译调控的重要性蛋白质翻译的精确度和速度非常重要，它直接影响着细胞的正常生长和生存。

事实上，蛋白质翻译调控可以影响蛋白质分子的折叠、限制性修饰和过度修饰等方面，同时也可以影响其稳定性和半衰期等方面。

例如，蛋白质翻译调控在哺乳动物胚胎发育中发挥着重要作用。

在胚胎发育早期，母源性蛋白质是胚胎细胞的主要来源，而在胚胎发育后期，胚胎自身的基因开始逐渐发挥作用，使得胚胎细胞逐渐形成。

此外，蛋白质翻译调控也与一系列疾病发生有关，例如癌症和神经系统疾病等。

研究人员利用基因技术，致力于探索蛋白质翻译调控的机制，为治疗癌症和神经系统疾病提供了新思路。

二、蛋白质翻译调控的机制蛋白质翻译调控分为两个主要阶段：翻译起始和翻译延长阶段。

1.翻译起始阶段在翻译起始阶段，先将mRNA转录为与它互相配对的tRNA，该tRNA会与光滑内质网上的核糖体结合。

在核糖体的带动下，tRNA会将氨基酸带到正在合成的氨基酸链上，最终形成蛋白质。

研究人员发现，一些蛋白质翻译因子可以影响核糖体与mRNA的结合，从而影响翻译的起始过程。

例如，eIF1和eIF3可以控制核糖体与mRNA的结合，eIF4G则参与了核糖体的招募。

2.翻译延长阶段在翻译延长阶段，核糖体将氨基酸加入正在合成的蛋白质链中。

这一过程中，翻译因子可以影响核糖体的切换和核糖体对tRNA的选择。

例如，eEF1A是促进tRNA结合的翻译因子，eEF2是用于核糖体转移的因子。

与此同时，eIF5可以控制核糖体在移动时是否释放tRNA。

三、蛋白质转运的过程和机制蛋白质的合成只是蛋白质生命史的一个过程，随后还需要经过一系列转运和修饰作用。

蛋白质转运是细胞内机体间质流动的重要途径，它将生物大分子送到其需要到达的目的地，是细胞内物质运输的关键。

蛋白质生物合成—翻译及翻译后过程


9
精选课件ppt
真核生物mRNA的特点
真核生物没有S-D序列， 靠帽子结构识别核糖体 真核生物的起始密码位 于Kozak序列 （CCACCAUGG）中， 增加翻译起始的效率
10
精选课件ppt
二、生物合成的场所 — 核蛋白体 (Ribosomes)
11
精选课件ppt
核蛋白体蛋白及rRNA的组成特点
31
精选课件ppt
进 位
成肽
转 位
32
精选课件ppt
三、肽链合成终止 （Termination）
1. 终止密码的辨认及肽链从 肽酰-tRNA水解出。
2. mRNA从核蛋白体中分 离及大小亚基的拆开
3. 终止过程需释放因子 (RF）。
33
精选课件ppt
释放因子(release factor, RF)：与肽链合成 终止相关的蛋白因子
等是由小泡介导的 49
精选课件ppt
6
精选课件ppt
7
精选课件ppt
阅读框架(reading frames)
开放阅读框(open reading frame, ORF): 从起始密码AUG 到终止密码处的正确可阅读序列
8
精选课件ppt
原核生物mRNA的特点
S-D序列：原核生物mRNA起始密码AUG上游8~13核苷酸 处，存在一段5′-UAAGGAGG-3′的保守序列，称为S-D 序列。是mRNA与核蛋白体识别、结合的位点
原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF
1. 识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识 别UAA、UGA
2. 诱导转肽酶改变为酯酶活性，催化肽酰基转移到-OH上，使 肽链从核蛋白体上释放。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
能启动蛋白质运转的任何一段多肽——信号肽
2020/3/12
信号肽假说简图
5ˊ
核糖体受体
SRP 循环
GTP
GDP+Pi
SRP受体 内质网膜
多肽运转复合物 内质网腔
信号肽 信号肽酶
3ˊ
mRNA
2020/3/12
分泌蛋白质的合成和胞吐作用
芽泡
泡融入 质膜
泡
泡
核糖体
内质网
高尔基体
2020/3/12
线粒体外膜 线粒体内膜
1. 溶酶体途径，主要降解入胞蛋白（如受体介导的蛋白质胞 饮），应急状态下降解细胞内蛋白，尤其是结构蛋白；
2.细胞膜表面水解酶系统； 3. Caspase蛋白酶家族； 4.高度保守的泛素-蛋白水解酶复合体通路（ubiquitinproteasome pathway,UPP） ； 5.特殊细胞器的水解系统，如线粒体内La蛋白酶、高尔基体内 Keｘ2水解酶、叶绿体内ClpAP等.
2020/3/12
2019年诺贝尔化学奖
化学奖授予两位以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿弗拉姆·赫尔 什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质 降解，也就是说他们发现了一种蛋白质死亡的重要机理。
阿龙·切哈诺沃 国籍：以色列 出生：1947年 学位：以色列工学院医学博士 现任职地点：以色列工学院
2020/3/12
3.蛋白质降解的泛肽途径
蛋白质降解的泛肽途径是通过对不需要的蛋白质贴上标签(泛蛋白化 作用)来调节特定蛋白质的存在，这种分子标签是由一种名为泛素的多 肽组成。蛋白质被贴上标签的过程被称为“死亡之吻”，因为贴上标签 的蛋白质很快被送往细胞中名为蛋白质酶体的“垃圾桶”中，并在那里 被切碎、分解。
E1 -SH
E2-SH E1-SH
E2-S-
E3 E2-SH
去泛肽化酶
19S调节亚基
ATP
20S蛋白酶体
2020/3/12
ATP
26S蛋白酶体
多泛肽化 蛋白
去折叠 水解
泛肽（ubiquitin）
泛肽是一种保守的蛋白 质，含76个氨基酸，所有 泛肽均有相同的三维结构， 主要定位于细胞溶胶和细 胞核，因其广泛存在于各 类细胞而命名为泛肽。
到蛋白或多泛肽链上 2020/3/12
AMP
E1--SAHMP-
E1-SH ATP
PPi
泛肽化酶(ubiquitination enzyme）
—蛋白酶体（proteasome）结构示意图
19S Regulatiry Subunit
UbqConjugate


148Å


113Å
20S Proteasome
2020/3/12
Unfolding Cleavage
26S proteasome
去泛肽化酶(deubiquitination enzyme，DUBs）
在泛肽途径中靶蛋白被26S蛋白酶体降解时，泛肽只 是降解信号，并未被降解，而是经去泛肽化酶(DUBs)再生 之后重新利用。去泛肽化酶是半胱氨酸蛋白酶，具有裂解 酯键、硫酯键以及泛肽C-端与Lys侧链-NH2形成的异肽键 的活力，亦被称为异肽酶。已在不同物种的许多组织中鉴 定出多种DUBs， DUBs由两个基因家族编码，一是泛肽C端水解酶（Ub carboxyl-terminal hydrolases,UCH）基 因家族，另一个是泛肽专一的加工蛋白酶（Ub specific processing proteases,UBP）基因家族。
2020/3/12
阿弗拉姆·赫尔什科 国籍：以色列 出生：1937年 学位：希伯来大学医学博士 现任职地点：以色列工学院
欧文.罗斯 国籍：美国 出生：1926年 学位：芝加哥大学博士 现任职地点：加州大学
在正常代谢条件下,细胞内合成和降解蛋白质必须有 精确的时空调节和选择,如果蛋白质降解速率和位点出现 异常，就会出现病态。目前已发现多种蛋白质降解途径:
细胞质
叶绿体外膜
信号肽 C
可溶性蛋白水解酶切 除第一部分信号肽
N 跨类囊体膜运转
叶绿体内膜
信号肽
切除第二部分信号肽
折叠
类囊体
成熟类囊体蛋白
类囊体膜
2020/3/12
叶绿体蛋白质跨膜转运
2020/3/12
叶绿体的蛋白质定向转运
2020/3/12
核定位蛋白跨细胞核膜 转运过程示意图
定位于不同亚细胞结构的细菌蛋白质信号肽序列
C-Amino Hydrolase
E2-SH E3 E2-S
Target Protein Ubiquitin
26S Proteasome
❖ ATP
Amino acid
C-Amino Hydrolase
直接或间接地与特定的靶 E1-SH
蛋白结合，直接或间接地
E1-S
将泛肽从硫酯中间物转移
E2-SH
2020/3/12
导肽
带有导肽的线粒体蛋白质前体 跨膜转运过程示意图
hsp70
Tom
内外膜接触位点的 蛋白质通道
Tom受体复合物
Tim 线粒体hsp70
ATP ADT+Pi
折叠
蛋白酶切 除导肽
线粒体的蛋白质转运装置 2020/3/1T2 OM和TIM复合体
线粒体内外膜的接触点
C 类囊体蛋白前体
N 跨叶绿体膜运转
2020/3/12
去泛肽化酶的结构
HAUSP(一种典型的UBP) 催化中心区域结构图
UCH-13催化中心立体结构图 2020/3/12
去泛肽化酶的主要功能
(1)裂解多泛肽内与靶蛋白之间的异肽链，保持细胞内游 离泛肽的浓度，以便对其进行再利用；
(2)具有编辑功能，使错误泛肽化的蛋白质去泛肽化，以 免被26S蛋白酶体降解，
➢细胞内蛋白质水解是高度选择性的，不同蛋白质的半衰期从数分 钟到数周，决定其半衰期的信号常常是小的、保守的结构模体，该 过程不仅是复杂的基因功能调控级联的最后步骤，而且是氨基酸再 循环系统的组成部分。
2020/3/12
2.细胞内蛋白质降解的特点
➢在大肠杆菌中，许多蛋白质的降解是通过一个依赖于ATP 的蛋白酶（称为Lon）来实现的。当细胞中存在有错误或半 衰期很短的蛋白质时，该蛋白酶就被激活。每切除一个肽 键要消耗两分子ATP。 ➢在真核生物中，蛋白质的降解需要泛素(Ubiquitin)，一个 有76个氨基酸残基组成极为保守的蛋白参与。与泛素相连 的蛋白将被送到一个依赖于ATP的蛋白酶体(Proteasome)。
泛蛋白化作用是一个活跃的可逆过程，泛蛋白化和去泛蛋白化相互 平衡，对细胞进行着调控作用，包括蛋白质的降解、细胞周期控制、胁 迫反应、DNA修复、基因的转录、免疫反应、信号转导、翻译调控和胞 吞作用。
2020/3/12
蛋白质降解的泛肽途径示意图
ATP AMP+PPi E1-S-
（ubiquitin）
2020/3/12
2.细胞内蛋白质降解的特点
➢细胞内蛋白质降解包括依赖能量的步骤，而且具有调控作用；
➢很难探测到胞内蛋白质降解的中间产物，这表明蛋白水解装置一 旦遇到合适目标，立即将其彻底消化，避免降解中间产物干扰正常 的生理活动；
➢蛋白酶的专一性较低，为了避免对细胞蛋白质造成随机破坏，必 须对它们进行严格控制和区域化；
2020/3/12
SecB
Байду номын сангаас
SecA
SecB
细胞质
SecYEG
周质空间
2020/3/12
细菌中蛋白质的跨膜转运
第六节 蛋白质的更替
1.细胞内蛋白质降解的生物学意义
1、维持细胞内氨基酸代谢库的动态平衡 2、参与细胞程序性死亡和储藏蛋白质的动员； 3、按化学计量累计寡聚蛋白的亚基或脱辅基蛋白/辅助因 子比率； 4、蛋白质前体分子的水解裂解加工； 5、清除反常蛋白以免积累到对细胞有害的水平； 6、控制细胞内关键蛋白的浓度； 7、参与细胞防御机制。
泛肽由多基因族编码， 不同生物Ub基因的数目和 种类有较大差异。
Gly76 Gly75 Arg74
Lys29
Lys49 Tyr49
2020/3/12
Met1 Lys63
与泛肽活化有关的酶
泛肽活化酶(E1)：催化Ub 的C-末端与酶分子中巯基 结合
泛肽载体蛋白(E2)：作泛 肽的中间载体
泛肽-蛋白连接酶(E3)：
(3)对不规范的多泛肽链进行修剪，使之更好地被26S蛋白 酶体识别与结合。
(4)裂解泛肽Gly76的羧基与-NH2间的肽键，用于泛肽前体 的加工。
（5）有些UDB实际上是26S蛋白酶中19S调节复合物的组分。
2020/3/12
成熟多肽N-端第一个残基影响对蛋白质的稳定性
2020/3/12
2020/3/12
第五节 蛋白质转运机制
1、翻译－转运同步机制：分泌蛋白 ➢ 信号肽假说简图 ➢ 分泌蛋白质的合成和胞吐作用 2、翻译后转运机制：线粒体与叶绿体蛋白 ➢ 蛋白质向线粒体的定位机制 ➢ 蛋白质向叶绿体的定位机制 3、核定位蛋白质的转运机制
2020/3/12
蛋白质N端信号肽的特点
1.完整的信号肽是保证蛋白质运转的必要条件； 2.仅有信号肽不足以保证蛋白质运转的发生； 3.信号序列的切除并不是运转所必须的； 4.并非所有的运转蛋白质都有可降解的信号肽。