《蛋白质的翻译》课件.ppt

1、这就是翻译！这就是翻译！一、模板与遗传密码一、模板与遗传密码（一）（一）遗传密码遗传密码遗传密码的几个重要特性遗传密码的几个重要特性 连续性连续性 简并性简并性 通用性通用性 摆动性摆动性摆动理论摆动理论（二）开放阅读框（二）开放阅读框（ORF)ORF)真核细胞几乎只有一个真核细胞几乎只有一个ORFORF，原核细胞经常有，原核细胞经常有2 2个或多个个或多个ORFORF氨基酸受体臂氨基酸受体臂D臂臂反密码子臂反密码子臂臂臂 tRNAtRNA的的L L形三级结构形三级结构 反映了其生物学功能，因为它上所运载的反映了其生物学功能，因为它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氨基酸必须靠

2、近位于核糖体大亚基上的多肽合成位点，而它的反密码子必须与小亚基上的成位点，而它的反密码子必须与小亚基上的mRNAmRNA相配对，所以两个不同的功能基团最大限相配对，所以两个不同的功能基团最大限度分离。度分离。3 3tRNAtRNA的种类的种类 起始起始tRNAitRNAi和延伸和延伸tRNAetRNAe原核生物：原核生物：fMet-tRNAifMet-tRNAifMetfMet；真核生物：；真核生物：Met-tRNAiMet-tRNAiMetMet 原核原核MetMet残基被残基被N-N-甲酰化的形式，由转甲酰基酶催化。甲酰化的形式，由转甲酰基酶催化。同工同工tRNAtRNA均专一于相同的氨酰

3、均专一于相同的氨酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶 校正校正tRNAtRNA抑制无义突变和错义突变抑制无义突变和错义突变4.4.氨酰氨酰-tRNA-tRNA合成酶将氨基酸连到合成酶将氨基酸连到tRNAtRNA上上 tRNAtRNA的氨酰化（负载）由氨酰的氨酰化（负载）由氨酰-tRNA-tRNA合成酶的一组酶合成酶的一组酶催化完成。生物体有催化完成。生物体有2020种氨酰种氨酰-tRNA-tRNA合成酶，每个对应一合成酶，每个对应一种氨基酸，这意味着一组同工种氨基酸，这意味着一组同工tRNAtRNA被一个酶酰氨化。被一个酶酰氨化。氨酰氨酰tRNAtRNA合成酶的特征合成酶的特征 +NH3|H-C

4、-R|O=C|O CH2|O|O-P=O|O|tRNA腺苷腺苷3HOH氨基酸氨基酸tRNAtRNA的氨基酰化的氨基酰化 图示为第二类氨酰图示为第二类氨酰tRNA合合成酶催化的氨酰化结果，氨基成酶催化的氨酰化结果，氨基酸通过其羧基基团与酸通过其羧基基团与tRNA末端末端核苷酸的核苷酸的3-OH相连。一类氨相连。一类氨酰酰tRNA合成酶将氨基酸连到合成酶将氨基酸连到2-OH基团。基团。三、核糖体三、核糖体核糖体结合在内质网上核糖体结合在内质网上1.1.核糖体的组成核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原核生物的核糖体原核生物的核糖体36 proteins36 proteins

5、核糖体结构模型及原核与核糖体结构模型及原核与真核细胞核糖体大小亚基比较真核细胞核糖体大小亚基比较不同核糖体的亚基组成不同核糖体的亚基组成亚基亚基原核细胞及真核细胞原核细胞及真核细胞叶绿体、线粒体叶绿体、线粒体真核细胞真核细胞rRNA 蛋白质蛋白质细胞类型细胞类型 核糖体类型核糖体类型2.2.核糖体的功能核糖体的功能原核细胞原核细胞70S70S核糖体的核糖体的A A位、位、P P位位及及mRNAmRNA结合部位示意图结合部位示意图2.2.核糖体的功能核糖体的功能3.3.核糖体循环核糖体循环氨基酸活化氨基酸活化 肽链的起始、延长和终止肽链的起始、延长和终止 肽链的折叠和加工肽链的折叠和加工eRF1

6、 eRF1，eRF3eRF3阶段阶段 原核原核 真核真核 功功 能能起始起始IF-1IF-1IF-2IF-2IF-3IF-3eIF-1A,eIF-3eIF-1A,eIF-3eIF-2eIF-2eIF-4AeIF-4AeIF-4BeIF-4BeIF-4EeIF-4EeIF-4GeIF-4GeIF-5BeIF-5B占据占据A A位位GTPGTP酶，促进起始酶，促进起始tRNAtRNA与小亚基结合与小亚基结合促进大小亚基分离促进大小亚基分离促进大小亚基分离促进大小亚基分离GTPGTP结合蛋白，促进起始结合蛋白，促进起始tRNAtRNA与小亚基结合与小亚基结合eIF-4FeIF-4F复合物成分，促进复

7、合物成分，促进mRNAmRNA结合小亚基结合小亚基促进促进mRNAmRNA扫描起始扫描起始AUGAUGeIF-4FeIF-4F复合物成分，结合复合物成分，结合5 5帽帽eIF-4FeIF-4F复合物成分复合物成分促进各种起始因子从小亚基解离促进各种起始因子从小亚基解离延长延长EF-Tu,EF-TsEF-Tu,EF-TsEF-GEF-GEF1-EF1-,EF1-,EF1-EF-2EF-2促进氨基酰促进氨基酰-tRNA-tRNA进入进入A A位，具位，具GTPGTP酶活性酶活性促进转位和卸载促进转位和卸载tRNAtRNA的释放，具的释放，具GTPGTP酶活性酶活性促进氨基酰促进氨基酰-tRNA-t

8、RNA进入进入A A位，具位，具GTPGTP酶活性酶活性促进转位和卸载促进转位和卸载tRNAtRNA的释放，具的释放，具GTPGTP酶活性酶活性终止终止RF1RF1RF2RF2RF3RF3识别识别UAA,UAGUAA,UAG识别识别UAA,UGAUAA,UGA识别识别UAA,UGA,UAGUAA,UGA,UAGEEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸氨基酸氨酰腺苷酸氨酰腺苷酸第一步第一步第二步第二步氨基酸的活化3-氨酰氨酰-tRNACHOCHO-HN-CH-COO-tRNA-HN-CH-COO-tRNA CH CH2 2 CH CH2 2 S S COO-COO-+H H2

9、 2N-CH-COO-tRNAN-CH-COO-tRNA CH CH2 2 CH CH2 2 S S COO-COO-Met-tRNAffMetfMet-tRNAffMet转甲酰酶转甲酰酶 原核生物多肽链的合成分为三个阶段：肽原核生物多肽链的合成分为三个阶段：肽链合成的起始、肽链的延伸、肽链合成的终止链合成的起始、肽链的延伸、肽链合成的终止和释放。和释放。1 1、肽链合成的起始、肽链合成的起始2 2、肽链的延长、肽链的延长3 3、肽链合成的终止和释放、肽链合成的终止和释放30S亚基亚基 mRNA IF3-IF1复合物复合物30S mRNA GTP-fMet tRNA-IF2-IF1复合物复合物

10、70S起始起始复合物复合物codonanticodonA位位P位位 mRNA+30S亚基亚基-IF3IF-3IF2GTPIF3 IF2 IF1IF2-GTP-fRNA-tRNAIF350S50S亚基亚基IF2+IF1+GDP+PiIF-1IF11 1、30S 30S 核糖体小亚基与核糖体小亚基与起始因子起始因子IF 1IF 1和和IF-3IF-3相结合，诱发模板相结合，诱发模板mRNAmRNA与小亚基结合。与小亚基结合。合成的起始合成的起始2 2、由、由30S 30S 小亚基、起始因小亚基、起始因子子IF-1IF-1和和IF-3IF-3及模板及模板mRNAmRNA所组成的复合物立即与所组成的复

11、合物立即与GTP-IF-2GTP-IF-2及及fMet-tRNAfMetfMet-tRNAfMet相结合。反密码子与密码相结合。反密码子与密码子配对。子配对。合成的起始合成的起始3 3、上述六组分复合物再、上述六组分复合物再与与50S50S大亚基结合，水解大亚基结合，水解GTPGTP生成并释放生成并释放GDPGDP和和PiPi。释放三个起始因子。释放三个起始因子。合成的起始合成的起始进位进位肽键形成肽键形成移位移位进位进位(TuTs)N-N-端端C-C-端端肽键形成肽键形成（EF-G）（1 1）释放因子）释放因子RFRF1 1或或RFRF2 2进入核糖体进入核糖体A A位。位。（2 2）多肽链

12、的释放）多肽链的释放（3 3）70S70S核糖体解离核糖体解离tRNARFRF合成完毕合成完毕的肽链的肽链多核糖体多核糖体3mRNA延伸中的肽链延伸中的肽链5核糖体循环核糖体循环n 真核生物蛋白质合成的特点真核生物蛋白质合成的特点l 合成起始合成起始 真核生物蛋白质生物合成起始过程中，需要甲硫氨真核生物蛋白质生物合成起始过程中，需要甲硫氨酰酰-tRNAi-tRNAi、GTPGTP、ATPATP和十几种起始因子和十几种起始因子(eIF)(eIF)参与。参与。80S60S40S +三种起始因子三种起始因子 43S (eIF-1A,eIF-3,eIF-3A)真核生物的核糖体真核生物的核糖体真核生物翻

13、译起始复合物的形成真核生物翻译起始复合物的形成eIF-4F：eIF-4eIF-4BeIF-4A 帽子结合蛋白帽子结合蛋白l 肽链的延伸肽链的延伸 在真核生物中，存在着延伸因子在真核生物中，存在着延伸因子1 1（eEF-1eEF-1），在真菌），在真菌中还有延伸因子中还有延伸因子3 3（eEF-3eEF-3）。）。l 合成终止合成终止只有一种释放因子只有一种释放因子(eRF)(eRF)，能识别三种终止密码子。，能识别三种终止密码子。在核糖体释放因子在核糖体释放因子(RRF)(RRF)作用下，核糖体与作用下，核糖体与mRNAmRNA解离。解离。1 1、肽链末端的修饰、肽链末端的修饰2 2、信号序列

14、的切除、信号序列的切除3 3、二硫键的形成、二硫键的形成4 4、部分肽段的切除、部分肽段的切除5 5、个别氨基酸的修饰、个别氨基酸的修饰6 6、糖基侧链的添加、糖基侧链的添加7 7、辅基的加入、辅基的加入8 8、蛋白质的折叠（分子伴侣）、蛋白质的折叠（分子伴侣）示例：酶原的激活示例：酶原的激活n 蛋白质的翻译后加工蛋白质的翻译后加工NC新生多肽链新生多肽链末端加工末端加工多蛋白加工多蛋白加工(polyprotein)去除的末端去除的末端活性蛋白活性蛋白三个活性蛋白三个活性蛋白通过蛋白酶剪切进行加工通过蛋白酶剪切进行加工NC内含肽内含肽NC剪接剪接内含肽的剪接内含肽的剪接 内含肽内含肽是蛋白质的

15、内部片段，翻译后很快被去除，从而使是蛋白质的内部片段，翻译后很快被去除，从而使两个外部片段和外显肽连接到一起。两个外部片段和外显肽连接到一起。内含肽剪接位点的序列：内含肽剪接位点的序列：第一个氨基酸通常是第一个氨基酸通常是Cys，有时，有时为为Ser，最后两个氨基酸基本上是，最后两个氨基酸基本上是His后接后接Asn。下游外显肽的。下游外显肽的第一个氨基酸是第一个氨基酸是Cys、Ser或或Thr。mRNA核糖体核糖体新生多肽链新生多肽链Hsp70蛋白与蛋白与疏水区结合疏水区结合大肠杆菌的分子伴侣大肠杆菌的分子伴侣胰岛素原的加工胰岛素原的加工A链区链区B链区链区间插序列（间插序列（C肽区）肽区）

16、HSSHSHSHHSHS信号肽信号肽NC核糖体上合成出无规核糖体上合成出无规则卷曲的则卷曲的前胰岛素原前胰岛素原切除切除C肽后，形成肽后，形成成熟的胰岛素分子成熟的胰岛素分子切除信号肽后切除信号肽后折叠成稳定构折叠成稳定构象的胰岛素原象的胰岛素原SSSSNNCCA链链B链链胰岛素胰岛素CNSSSS胰岛素原胰岛素原SS胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶六肽六肽肠肠激激酶酶活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活示意图胰蛋白酶原的激活示意图n 信号肽信号肽 能引导蛋白质靶向运输的特殊信号序列，即多肽链分子能引导蛋白质靶向运输的特殊信号序列，即多肽链分子N N端的一段被细胞转运系统识别的保守性氨基酸序列，

17、称为端的一段被细胞转运系统识别的保守性氨基酸序列，称为“信信号肽号肽”。序列组成：序列组成：16 16 3030氨基酸残基氨基酸残基 N N端含端含1 1到几个碱性氨基酸残基到几个碱性氨基酸残基 中部中部4 4 1515疏水性中性氨基酸（疏水性中性氨基酸（LeuLeu、IleIle）C C端含极性、小侧链的端含极性、小侧链的GlyGly、AlaAla、SerSer 紧接信号肽酶裂解位点紧接信号肽酶裂解位点 仅真核细胞！仅真核细胞！蛋白质蛋白质N端信号肽的特点端信号肽的特点1.完整的信号肽是保证蛋白质运转的必要条件；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；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；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。并非所有的运转蛋白质都有可降解的信号肽。能启动蛋白质运转的任何一段多肽能启动蛋白质运转的任何一段多肽信号肽信号肽分泌蛋白质的合成和胞吐作用分泌蛋白质的合成和胞吐作用内质网内质网高尔基体高尔基体泡泡泡泡泡融入泡融入质膜质膜核糖体核糖体芽泡芽泡