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第10章 蛋白质的生物合成_PPT幻灯片

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DNA、RNA和蛋白质的生物合成-PPT资料38页

DNA、RNA和蛋白质的生物合成-PPT资料38页

反转录酶是一种多功 能酶： RNA指导的DNA聚 合酶活力；
核糖核酸酶H的 活力：
DNA指导的DNA 聚合酶活力
R 模 板 NA DNA-杂 R化 N 双 A 链 单 链 DN 双 链 DNA
反转录的生物学意义
补充丰富了中心法则
解释了致癌病毒引起 癌细胞产生的机制
RNA的生物合成
需要延长因子(EF)： 原核：EF-T(EF-Tu，EF-Ts)、EF-G 真核：EF-1、EF-2
（一）进位
氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引， 在GTP和EF-T的协助下，进入核蛋白体 的A位。
AUG 5'?
3'
fM 2
（二）成肽
转肽酶催化肽键的形成。
55'?'?
AA UU G
33''
fOMH 2 fM
蛋白质生物合成方向：由多肽链的氨基端开始， 向羧基端方向逐步延伸。
合成过程分为：
氨基酸的活化与转移——准备阶段 肽链合成的起始 肽链的延长 肽链的终止
1.氨基酸的活化与转移
氨酰-tRNA合成酶
tRNA携带并转运氨基酸，氨基
酸的结合位点是tRNA3’-末端的CCA-OH。氨基酸和tRNA在氨酰tRNA合成酶的催化下合成氨基酰tRNA。
DNA、RNA和 蛋白质的生物合成
吴菲菲 2019.11.29
转录
复制 DN A 反转录
1958年Crick将生物 遗传信息的这种传递 方式称为中心法则
RN A 复制
翻译
蛋白质
复制—以原来的DNA分子为模板，合成出相同分 子的过程。
转录—在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对 应的RNA的过程。

大学生物化学课件蛋白质的生物合成

大学生物化学课件蛋白质的生物合成
是细胞中一类保守蛋白质，可识别肽链的非天 然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。
核糖体结合的分子伴侣
非核糖体结合性分子伴侣— 热休克蛋白 伴侣蛋白
(1)热休克蛋白（heat shock protein, HSP )：
属于应激反应性蛋白，高温应激可诱导该蛋白 合成增加。
在大肠杆菌中包括HSP70, HSP40和GrpE三族
Peptidyl site （P Site）
E位
Aminoacyl site （A Site）
mRNA
肽链合成需要酶类和蛋白质因子
• 蛋白质因子： • （1）起始因子 • 原核生物 IF； 真核生物 eIF • （2）延长因子 • 原核生物 EF； 真核生物 eEF • （3）释放因子 • 原核生物 RF； 真核生物 eRF
第二节 蛋白质生物合成的过程
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。
整个翻译过程可分为三个阶段：
起始(initiation）
延长（elongation)
终止(termination)
一、肽键合成的起始（Initiation）
多肽链合成后需要逐步折叠成天然空间构象才成为有 功能的蛋白质。
时间： 新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠
即开始，折叠在肽链合成中、合成后完成。
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完 成，而需要其他酶、蛋白质辅助 ：
•
分子伴侣
•
蛋白二硫键异构酶
•
肽-脯氨酰顺反异构酶
1．分子伴侣*（molecular chaperon）
需要：
转位酶（原核生物中是EFG，真核生物中是eEF-2）， GTP 结果：

高中生物竞赛蛋白质的生物合成课件

高中生物竞赛蛋白质的生物合成课件
b. 具有转肽酶活性
将给(P)位上的肽酰基转移给受(P)位上的 氨基酰tRNA，形成肽键。具有GTPase活性， 水解GTP，获得能量。具有起始因子、延长 因子及释放因子的结合部位。
四、起始因子
这是一些与多肽链合成起动有关的 蛋白因子。原核生物中存在3种起动因子， 分别称为IF1-3。在真核生物中存在9种 起动因子（eIF）。其作用主要是促进核 蛋白体小亚基与起动tRNA及模板mRNA结 合。
Most identity elements are in the acceptor stem & anticodon loop.
anticodon loop
Aminoacyl-tRNA Synthetases arose
early in evolution. The earliest
aaRSs probably recognized tRNAs
Some amino acids are specified by 2 or more codons.
Synonyms (multiple codons for the same amino acid) in most cases differ only in the 3rd base. Similar codons tend to code for similar amino acids.
GCG Ala GAG Glu
G UGU Cys UGC Cys UGA Stop UGG Trp CGU Arg CGC Arg CGA Arg CGG Arg AGU Ser AGC Ser AGA Arg AGG Arg GGU Gly GGC Gly GGA Gly GGG Gly
3rd base
CCC Pro CAC His

蛋白质的生物合成翻译3(共51张PPT)

蛋白质的生物合成翻译3(共51张PPT)
AGGA或GAGG（Shine-Dalgarno顺序）互补。正是由这样的
配对将AUG（或GUG，UUG）密码子带到核糖体的起始位置 上 。 fMet-tRNA 与小亚基上的A位点结合。
2. 70S起始复合物的形成
30S起始复合物一旦完全形成后，IF3即释放出来。50S大亚 基参加进来，并引起GTP水解和释放其它两个起始因子，最后
ATP与GTP提供。
蛋白质的生物合成过程主要包括：合成的起始；肽链的延伸；合 成的终止与多肽链释放。
一、氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成
1. 氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成过程
氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的tRNA结合， 形成氨酰基‐tRNA。这一过程就是氨基酸的激活。
将氨基酸接合于tRNA以形成氨酰基‐tRNA的激活反应是在氨酰 基‐tRNA合成酶的催化作用下进行的，需要ATP提供能量 。这个反 应是不可逆转的 。
2. 真核生物mRNA为单顺反子；原核生物mRNA为多顺反子。
3. 原核生物的mRNA的5’-端有SD序列。许多真核mRNA的AUG上游 存在Kozak（CCACC）序列。
4. 真核生物的成熟mRNA需要从细胞核中进入细胞质，才能参与蛋 白质的翻译；而原核生物的转录与翻译偶联在一起。
（二）遗传密码
Together with models in the corresponding orientation. The complete 70S ribosome has an asymmetric construction. The partition between the head and body of the small subunit is aligned with the notch of the large subunit, so that the platform of the small subunit fits into the large subunit. There is a cavity between the subunits which contains some of the important sites.

动物生物化学课件：蛋白质的生物合成

动物生物化学课件：蛋白质的生物合成
第十二章
蛋白质的生物合成
将mRNA分子中 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 酸的排列顺序过程，称为蛋白质的生物 合成或翻译。
参与蛋白质生物合成的物质 蛋白质生物合成的过程
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
• 原料：20种氨基酸 • 模板：mRNA • 运载体：tRNA • 场所：核蛋白体（rRNA与蛋白质构成） • 蛋白质因子：
生物功能
占据A位防止结合其他tRNA 促进起始tRNA与小亚基结合 促进大、小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA的 敏感性 促进起始tRNA与小亚基结合 最先结合小亚基促进大、小亚基分离 eIF-4F复合物成分，有解螺旋酶活性，促进mRNA 结合小亚基 结合mRNA，促进mRNA扫描定位起始tRNA eIF-4F复合物成分，结合mRNA5`-帽子 eIF-4F复合物成分，结合eIF-4E和PAB
➢ tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码 子相识别，按照mRNA链上的密码子所决定的氨 基酸顺序将所带氨基酸转运到核糖体的特定部位。
一种氨基酸可以有一种以上tRNA作为 运载工具。通常把携带相同氨基酸而反密 码子不同的一组tRNA称为同功tRNA.
氨基酰tRNA----氨基酸的活化形式。 表示为： tRNAPhe
对应同一种氨基酸的不同密码子，称 为同义密码子。同义密码子使用频率不同.
在蛋白质中出现频率越多的氨基酸， 其密码子的数量越多。
4.密码子使用频率不同
• 在蛋白质合成时，对简并密码子的使用频率是 不同的。
• 如UUU和UUC都为苯丙氨酸编码，但在高表 达的蛋白质中使用UUC的频率明显高于UUU。
5. 密码子与反密码子配对的不严格性

蛋白质的生物合成PPT课件

蛋白质的生物合成PPT课件

第一步
氨PPi
基
E-AMP
酸
的 氨酰腺苷酸
活 第二步
AMP
E化
AA
E
tRNA
AA
E
AA
E
tRNA
AA
3-氨酰-tRNA
tRNA
E
活化反应方程式：
氨基酸 + ATP
酶/ Mg2+
氨酰AMP-酶 + PPI
氨酰AMP-酶
氨酰tRNA + AMP + 酶
tRNA
一个氨基酸活化需要消耗2个高能磷酸键
氨酰- tRNA合成酶特点 专一性：对氨基酸有极高的专一性，每种
中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分 子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生 命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技术为基 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 。
遗 DNA
传
信
息
流
mRNA
动
示
核糖体
意
图
tRNA
第一节 RNA在蛋白质生物 合成中的重要功能
tRNA的功能
（一）被特定的氨酰- tRNA合成酶识别， 使tRNA接受正确的活化氨基酸。
（二）识别mRNA链上的密码子。
（三）在蛋白质合成过程中，tRNA起着 连结生长的多肽链与核糖体的作用。
(一)、接受正确的活化氨基酸
氨基酸 + ATP
酶/ Mg2+
氨酰AMP-酶 + PPi
氨酰AMP-酶
tRNA
合成蛋白质 ③ 被蛋白质合成的起始因子所识别，从
而促进蛋白质的合成。
AAAAAAA-OH

蛋白质生物合成PPT课件演示教学.ppt

缬 脯 苏 天冬
缬 丙 酪 甘
缬 丙 丝 精
3. 简并性(degeneracy)
1. 核糖体大小亚基分离； 2. 核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附近； 3. fMet-tRNAfMet结合在核糖体P位 ； 4. 核糖体大亚基结合形成起始复合物。
一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成
（a）起始复合物的装配过程；（b）rRNA识别mRNA的核糖体结合位点，保证翻译起始在起始密码子处
密码子（codon）
起始密码子和终止密码子：
遗传密码表
遗传密码的特点
1. 方向性(directional)
翻译时遗传密码的阅读方向是5→3，即读码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5→3的方向逐一阅读，直至终止密码子。
N
C
肽链延伸方向
5
3
读码方向
2. 连续性(non-punctuated)
23S-rRNA 5S-rRNA
18S-rRNA
28S-rRNA 5.8S-rRNA 5S-rRNA
蛋白质
rpS 21种
rpL 36种
rpS 33种
rpL 49种
不同细胞核蛋白体的组成
核蛋白体的组成
核糖体在翻译中的功能部位
四、肽链生物合成需要酶类和 蛋白质因子
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化； 转肽酶(peptidase)，催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键;并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离； 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。

蛋白质的生物合成(共106张PPT)

现 )和真菌中发现UAG可能是编码第22种氨基酸 pyrrolysine(吡咯赖氨酸)的密码子。
遗传密码动画
2022/9/17
12
遗传密码的特点
1.方向性(direction) 翻译时的阅读方向只能是5→3，即读
码从mRNA的起始密码子AUG开始，按 5→3的方向逐一阅读，直至终止密码子。
2022/9/17
为遗传密码(也称密码子)。 mRNA在核糖体小亚基就位；
-Ser-Lys-Leu-（PST序列） 顺反子(cistron)：遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。 氨基酰-tRNA合成酶
• 开放阅读框架(open reading frame,ORF)：从 开放阅读框区(open reading frame, ORF)
AMP-E或氨基酰-tRNA的酯键水解,再换上与密码子相对应
的氨基酸。
• 氨基酰-tRNA的表示方法：
• Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet
氨基酸的活化形式：氨基酰－tRNA 氨基酸的活化部位：α－羧基 氨基酸与tRNA连接方式：酯键 氨基酸活化耗能：2个~P
2022/9/17
23
核糖体的组成
核蛋
原核生物
真核生物
白体 蛋白质 S值 rRNA 蛋白质 S值 rRNA
小亚基 21种 30S 16S 33种 40S 18S
大亚基 36种 50S 23S 5S
49种
28S 60S 5.8S
5S
核蛋白体
70S
80S
2022/9/17
24
30S小亚基：有mRNA结合位点 50S大亚基： E位：排出位（Exit site）
• 氨基酰-tRNA合成酶：存在于胞液中，催化氨基酸的 活化。

蛋白质的生物合成


一个氨基酸可以有 几个不同的密码子， 编码同一个氨基酸 的一组密码子称为 同义密码子。这种 现象称为密码子的 简并性。
(4)密码子的连续性（读码）（ commaless ）
从正确起点开始至终止信号，密码子的排列是连续
的。既不存在间隔（无标点），也无重叠。
⑸起始密码子和终止密码子(initiation coden and termination coden) 64种密码子中，AUG为甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始 密码子，UAA，UAG，UGA为终止密码子，不编码任何氨基酸，而 成为肽链合成的终止部位（无义密码子）。
•起始因子（initiation factors， IF），包括IF1、IF2、IF3； •延伸因子（elongation factors，EF），有EF-T （ EF-Ts, EF-Tu），EF-G；
•释放因子（release factors， RF），包括RF1、RF2。
第二节 蛋白质的合成过程
真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反
子(single cistron) 。
5
mG
- PPP
3
蛋白质
非编码序列 核蛋白体结合位点 编码序列 起始密码子 终止密码子
二、tRNA结构及功能:
在蛋白质合成中，起着运载氨基酸的作用，按照mRNA链上的 密码子所决定的氨基酸顺序将氨基酸转运到核糖体的特定部位。 同功受体tRNA:
UUU为phe的三联体密码。CCC为脯氨酸的密码子.AAA是赖氨酸 密码子.
至1966年，20中氨基酸对应的61个密码子和三个终止密码子全 部被查清。
遗传密码
阅读方向为5‘-3’
3. 遗传密码的特点
⑴密码子的方向性(Direction) 密码子的阅读方向及它们在mRNA由起始信号到终止信号 的排列方向均为5-3’，与mRNA链合成时延伸方向相同。 (2)密码子的基本通用性(universal)

10第十章 蛋白质生物合成


3、tRNA有40-50多种，一种tRNA只能转运一种特定 的AA。而一种AA常常有2-6种tRNA。tRNA种类的表示：
如：tRNAAla（转运丙氨酸的 tRNA）
tRNATyr（转运酪氨酸的tRNA）
三、rRNA
1、 rRNA有多种（P49表2-4）。它们与多种蛋白质 共同组成了核糖体(ribosome)。核糖体是蛋白质生物合 成的场所，相当于合成多肽链的“装配厂”，将 tRNA 转运来的氨基酸产生肽键相连形成多肽链。
反密码子与密码子的识别方式与摆动配对
二、 tRNA
1、 tRNA在蛋白质生物合成中起运载AA的作用，被 运载的AA连接在 tRNA3 ˊ末端—C—C—A—OH的 3 ˊ—OH上。
2、tRNA通过它的反密码子按碱基配对规则识别 mRNA上的密码子（方向相反）。然后运载被识别的密 码子所代表的相应AA准确“对号入座”。这样，保证 了合成多肽链的准确性。
End
Tail
3
3-端非翻译区
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，称为开放阅读框架 (open reading frame, ORF)。
(二)遗传密码子及其特点：
mRNA分子上的编码区即开放阅读框架区，从它的 5ˊ 3 ˊ端，每相邻三个核苷酸（碱基）组成一个编 码，代表一种AA的信息，称之为遗传密码子或密码子 (codon)。 mRNA分子上有四种碱基，共可组合成43=64 个密码子。其中，除了UAA、UAG、UGA 代表终止密 码而不代表任何AA信息而外，其余61个密码子都代表 AA信息。它们具有如下的特点：
真核生物翻译起始复合物的装配
（二）肽链合成延长
真核生物肽链合成延长也包括进位、成肽、转位三
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氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链合成的延伸 肽链合成的终止与释放 翻译后加工
一、氨基酸的活化
氨酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP AMP＋PPi
二、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)。
参与起始过程的蛋白质因子称起始因 子（initiation factor，IF）。
（一）、起始密码子识别
S-D序列： Shine和Dalgarno
在原核生物mRNA起始密码AUG上游， 存在4~9个富含嘌呤碱的一致性序列，如AGGAGG-，称为S-D序列。
又称为核蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS)
5S 70S
33种 49种
40S 18S 28S
60S 5.8S 5S
80S
原核生物核蛋白体结构模式
多核糖体（polysome)
一个mRNA分子可 同时有多个核蛋白体在 进行同一种蛋白质的合 成，这种mRNA和多个 核蛋白体的聚合物称为 多聚核蛋白体。
四、翻译辅助因子
P349 表13-5
第2节 蛋白质的生物合成
IF-2G-GGDTTPPPi
5'
AUG
3'
IF-3
IF-1
起始过程消耗1个GTP。
三、蛋白质合成的延伸 （elongation）
指 按 照 mRNA 密 码 序 列 的 指 导 ， 依 次添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直 到合成终止的过程。
• 肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式 进行，又称为核蛋白体循环（ribosomal cycle)。
Tu TGsTP
Tu GDP
Ts GTP
5'
AUG
3'
②转肽：肽酰转移酶（核糖体参与催化）
③移位：EF-G（EF-2）
延长因子EF-G有转位酶（translocase ） 活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋 白体向mRNA的3’侧移动。
进 位
转肽
移 位
（八）翻译的终止（terminate）
ATP
起始： 1个
GTP
延长： 2个
GTP
终止： 1个
GTP
结论：每合成一个肽键至少消耗4个~P。
蛋白质合成过程小结
肽链合成方向N C（同位素证明） 以mRNA的5’-3’方向阅读遗传密码 该合成过程是一个耗能过程
三、蛋白质的翻译后加工
从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白 质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过 程才转变为天然构象的功能蛋白。
原核细胞：起始甲酰甲硫氨酰tRNA— tRNAfMet 真核细胞：起始tRNA—tRNAmMet
肽链延伸—tRNAMet
三、核糖体是蛋白质合成的工厂
核蛋白体的组成
核蛋
原核生物
真核生物
白体 蛋白质 S值 rRNA 蛋白质 S值 rRNA
小亚基
大亚基
核蛋白 体
21种 30S 16S 34种 50S 23S
能与16S核糖体RNA识别，以帮助从起 始AUG处开始翻译。
S-D序列
（二）、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。
1. 核蛋白体大小亚基分离
IF-1 IF-3
2. mRNA在小亚基定位结合
6、变偶性
tRNA上反密码子的第 1位碱基与mRNA密码子的 第3位碱基配对时，可以在 一定范围内变动，即并不 严格遵循碱基配对规律， 这一现象称为摆动性（变 偶性）。
二、tRNA
氨基酸的携带者；
每一种氨基酸都有特有tRNA携带，有的氨基 酸可以被几种tRNA携带称为同工受体tRNA；
携带了氨基酸的tRNA：Ala-tRNAAla
胰岛素) 6. 高级结构的形成 在分子伴侣的协助下形成正确的结
构 7. 锚定（定位）
第４节 抑制蛋白质生物合成的抗菌素
一、四环素族 抑制氨基酰-tRNA与原核细胞核糖体的结合。
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
3. 起始氨基酰tRNA与小亚基结合
IF-2 GTP
5'
AUG
3'IF-1IF-34. 核蛋白体大亚基结合
IF-2 GGDTPPPi
5'
AUG
3'
IF-1
IF-3
• A：aminoacyl site • P：peptide site • E：exit site（大部分在大亚基上）
除Try和Met各有一个，其他都有两个以上。
3、通用性与例外
所有生物共用一套密码。但在真核细胞线粒体中， UAG不是终止密码子，是Trp的密码子； AUA不是Ile的密码子，而是Met的密码子； AGA和AGG不是Arg密码子，而是终止密码子。
4、读码的连续性
5、有起始密码子和终止密码子 起始密码子：AUG 终止密码子：UAA、UAG、UGA
当mRNA上终止密码（UAA、UAG、UGA） 出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释 出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽 链合成终止。
肽酰转移酶活性变为酯酶活性
原 核 肽 链 合 成 终 止 过 程
COO-
RF
5'
UAG
3'
原核生物蛋白质合成的能量计算
氨基酸活化：2个~P
1. N端改造 fMet的切除 2. 信号肽（能透膜，进行蛋白质的锚定）的切除 3. 氨基酸的修饰/改造 4. 肽链内或肽链间的二硫键的形成、乙酰化、甲基化 5. 氨基酸残基的修饰（Pro-OH/Cys-OH） 4. 糖基化 （Asp、Ser、Thr、Asn） 5. 某些多肽要经特殊的酶切一段肽链后才有生物活性(如：
• 每次循环增加一个氨基酸，分为以下三步： – 进位（entrance） – 转肽（peptide bond formation） – 移位（translocation）
①进位
指根据mRNA 上一组遗传密码指 导，使相应氨基酰 -tRNA进入核蛋白 体A位。
延长因子EF-T催化 进位（原核生物）
第1节 蛋白质合成体系
一、mRNA与遗传密码
1、信使RNA
蛋白质合成的直接模板，指导肽链的合成。 mRNA分子上的核苷酸顺序决定蛋白质分
子的氨基酸顺序。
２、遗传密码
3个连续的核苷酸代表1个氨基酸，即每3 个核苷酸组成1个密码子，称为三联体密 码。
（2）遗传密码的基本特性
1、方向性 ５’－３’ 2、简并性