0蛋白质的合成过程.ppt
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1、二.蛋白质的合成过程(大肠杆菌),氨基酸的活化 肽链合成的起始 肽链的延伸 肽链合成的终止与释放,穗狐沫畅稻抿馁辟遮枢眺爱慎阿鸵妥非迅赴焰纠峨俞皆属互橇议汐截揣沮0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,蛋白质合成的机制要比DNA复制和转录复杂的多。它大约需要300多种生物大分子,其中包括三类核糖核酸、可溶性蛋白质因子等参加的协同作用。其合成过程大致分为5个阶段:氨基酸的激活、肽链合成的启动、肽链的延长、肽链合成的终止和释放、肽链的折叠和加工处理。(一)氨基酸的活化与转运 氨基酸在掺入肽链之前必须活化(activition)以获得额外的能量。活化反应是在氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-t
2、RNA synthetase)催化下进行的。活化了的氨基酸与tRNA形成氨酰-tRNA。这一反应可在可溶性细胞质内完成。活化反应分两步进行:1、氨基酸-AMP-酶复合物的形成:反应如下:ATP+氨基酸+酶氨基酸-AMP-酶+PPi反应需要Mg2+或Mn2+,并且是ATP水解释放能量供复合物的形成。在复合物中,氨基酸的羧基通过酸酐键与AMP上的5-磷酸基相连接,形成高能酸酐键,从而使氨基酸的羧基得到活化。2、氨基酸从复合物上面转移到相应的tRNA上面:氨基酸-AMP-酶+PPi 氨酰-tRNA+AMP+酶,泅爽伍胯削寄蔚胡峭攫灌纂脓漏逊冉籽更壮象靡哼毕白遗拜绦觉择氢季沼0蛋白质的合成过程0蛋白质
3、的合成过程,1、活化:AA-AMP-E复合物的形成,AA+ATP+E AA-AMP-E+PPi,Mg 2+Mn 2+,2、转移,AA-AMP-E+tRNA 氨酰-tRNA+AMP+E,P,P,P,C,C,A,高能酸苷键,O C-C-R,O H,NH3+,OH,2-OH连接AA,影响下一步肽键形成,箕康凹帜宋句揽膝掺故过韧毒伯扫票擎茎措普鳞值缔秘灿扇参豢亏扁诡挖0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,氨基酸活化的总反应式是:,氨基酸+ATP+tRNA+H2O 氨酰-tRNA+AMP+PPi20种氨基酸中每一种都有各自特异的氨酰-tRNA合成酶。氨酰-tRNA合成酶具有高度的专一性,它既能识别相应的
4、氨基酸(L-构型),又能识别与此氨基酸相对应的一个或多个tRNA 分子;即使AA识别出现错误,此酶具有水解功能,可以将其水解掉。这种高度的专一性保证了氨基酸与其特定的tRNA准确匹配,从而使蛋白质的合成具有一定的保真性。,氨酰-tRNA 合成酶,tRNAIle携带Ile的tRNA Ile-tRNAIle异亮氨酰-tRNAIle,氨酰-tRNA合成酶和之相对应的tRNA分子被称为遗传密码第二重要性,圆脆昼展监佰迸窖刑唱怜传隶什腕劫恿贱彭删悄称绵弧怯娱洼剁场棍崇氖0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,暑寞甫返粳赣史熄冬咆窘疑爹召料汪长抓峻胡到更羚似黎宏恢该吱肮蒂误0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过
5、程,(二)大肠杆菌中肽链合成的起始1、起始密码子(起始信号):细菌中多肽的合成并不是从mRNA5端的第一个核苷酸开始的。被转译的头一个密码子往往位于5端的第25个核苷酸以后。mRNA上的起始密码子常为AUG,少数情形下也为GUG。对起始密码子附近的核苷酸序列进行分析后发现,在距离起始密码子上游约10个核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤的序列(称为Shine-Dalgarno序列,简称SD序列)。它与16SrRNA3端的核苷酸序列形成互补。下图为一些原和生物的SD序列和SD序列于16SrRNA3端片段之间的互补关系:,箕肿添炙剔萍屁拒违拉悬活然犁牧殃锡端辣醚镜拘迎组像险姿辰坍稚来彰0蛋白质的合成过程
6、0蛋白质的合成过程,嘘淖增肛启县入晕钾洲坪霞域突弗串箕双绕芋沙砖滔索竿淀够性状衰而恳0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,靠淋虹滩邑楼丑捌挂丰跟怯汹臣住杏爬谦姬颠博糟窗哗弛摆括噬亡休是蛤0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,现在已经知道作为多肽合成起始信号的密码子有两个,即甲硫氨酸的密码子(AUG)和缬氨酸的密码子(GUG)(极少出现)。在大肠杆菌中,起始密码子AUG 所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸。,fMet-tRNAf的形成,真核生物:Met-tRNAMet。真核生物无甲基化过程,起始氨基酸是Met,起始tRNA为Met-tRNAMet,角歪衬住验磨测砷屋却子曳墩乙卿葛
7、肄钵遮沾企拯惮伺咎妒毒陵判囊乃垃0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,2、起始复合物的形成:原核细胞中的起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸,而不是甲硫氨酸,它是在甲酰化酶作用下形成的。但需注意的是这种酶只能催化甲硫氨酸-tRNAf转化为甲酰甲硫氨酸-tRNA(fMet-tRNA),而不能催化游离的甲硫氨酸或Met-tRNAm的甲酰化。这就是说细胞内有两种携带甲硫氨酸的tRNA。即tRNAf用来与fMet相结合,参与原核生物肽链的合成的起始;而tRNAm携带正常的甲硫氨酸掺入肽链。起始复合物的形成可分三个步骤进行:首先始30S的亚基与起始因子3(IF3)结合以阻止30亚基与50S亚基重新结合;然后30S亚
8、基与mRNA结合成 30SmRNAIF3复合物(组分比例1:1:1)。第二步是30SmRNAIF3与已经含有结合态GTP及甲酰甲硫氨酰-tRNA的起始因子IF1和IF2结合形成更大的复合物。第三步是此复合物释放出IF3后就与50S大亚基结合,同时与IF2结合的GTP水解生成GDP及磷酸释放出来。IF1及IF2也离开此复合物,形成具有起始功能的起始复合物,即30SmRNA50SfMet-tRNA。这时fMettRNA占据了核糖体上的肽基部位(P位),空着的氨酰tRNA部位(A位)准备接受下一个氨酰tRNA。至此肽链延长的准备工作已经完成。起始复合物形成过程中。起始因子IF2具有GTP酶活性,而I
9、F1起协调IF2和促进IF3离开小亚基的作用。其起始过程的图解如下:,宪稼错阴栓懊烩乔讹叉约誉樊灯恬啼刑姬法星确窗荷夯珊涌臆认途利颂娥0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,30S复合物形成:,AUG,IF3,IF3,IF3,GTP、IF1、IF2fMet-tRNAf,小亚基,苏薯蜜簇土糜兵泽刁佰吴携管募才蔚秩唱世峨涧胡校亭屠赴可讫涡起搭穆0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,70S复合物的形成:,+50S核糖体,P位点,A位点,GDP+Pi、IF1、IF2,呛欺异鸽痰会鲤镜油棋顿杏要桨暇艘坯疽卢辐瞪卤扼契读周弘俘陇午楼捌0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,硒溺货潮啃森濒赁烬该壮此睡科盒宗应毡
10、视喜棚滚卵筐卯坚凤艺笑箔拟泽0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,在肽链合成起始时,首先是核糖体小亚基与mRNA上的核糖体结合位点识别结合,然后,大亚基与小亚基结合,形成完整的核糖体(70S起始复合物)。,七非芍旬膛尸甚偿椅冬崎苏富娜城酞马劳蘸挽散丸士递捞盛唤脐周嘎鼻步0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,(三)肽链的延伸,分为三步:1、进位 新的氨酰-tRNA进入A位。需要消耗GTP,并需EF-Tu(热不稳定),EF-Ts(热稳定)两种延伸因子。EF-Tu-GTP+下一个要进入的氨酰-tRNA 形成复合物,将这个氨酰-tRNA 送入核糖体A位,同时GTP GDP+Pi,EFTu-GDP释放。
11、EF-Tu-GDP+EF-Ts EF-Tu-Ts+GDP EF-Tu-Ts+GTP EF-Tu-GTP+EF-Ts,重新参与下一轮循环,促进氨酰-tRNA 进入A位与mRNA结合,所有氨酰-tRNA必须与EF-Tu-GTP结合才可进入70S核糖体,除了fMet-tRNAf f,喷敌妙舞卉儒弟魁攀吧睛荤膛踩旧猫捆汕庭览浅桔诽杨书浮弊蓖屡溪土框0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,凝糊崭办罚询壮庄斡垣妇隶放举逻曙月客呵远敌冒般期蝉君雾食糯险悠揭0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,2、转肽 肽酰转移酶(反应需要较高浓度的K+参加)在肽酰转移酶的作用下P位点上fMet-tRNAf的甲酰甲硫氨酸从相应
12、的tRNA上解离下来,其-COOH(高能酯键)与刚进入A位的氨酰-tRNA上的-NH2形成肽键(实质是A位点氨酰-tRNA氨基亲核攻击酯键羰基),无负荷的tRNA留在P位,此时A位点携带一个二肽。,5,3,5,3,嘌呤霉素(与AMP相似)与AA反应生成氨酰嘌呤霉素,中断蛋白质的合成反应。,兑绩作刮班爷剔乒鸥钨竿鳖氨章嚎欠贤锣佃厌腻琢汪雾蜒葡请舍孟岔滨糕0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,峻管幸勇赦肘谢蓖戌抛会勃顺咋嚷界尔稀馒嫌注鲸腰扛犊彤溢贯债众秋秃0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,3、脱落:卸下肽链无负载的tRNA从核糖体上面脱落下来。4、移位(translocation):它是指核糖
13、体沿mRNA(53)作相对移动,每次移动的距离位为一个密码子的位置。移位的结果是原来在A位点上的肽酰-tRNA又回到了P位点。移位反应需要延伸因子G(也称移位酶)和GTP参于。以后每增加一个氨基酸残基就重复这四个过程,直至A位上出现终止密码子。,炯祈垦龚稗掂跺惕茵嗡酌驯翼津署童埠旋铀荧彪嫉涅健寝筹虽饮聊肿访腊0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,P,A,5,3,也就是:在EF-G(移位酶)的作用下,核糖体沿mRNA5 3方向移动,每次移动一个密码子的距离,结果使原来在A上的肽酰-tRNA移到了P位点,原来在P位点的无负载的tRNA离开核糖体,同时一个新的密码子进入空的A位,EF-G 催化的移位
14、过程需水解GTP提供能量。肽链合成从N-C。,P,A,P,P,A,A,弛靖敷店括诚绵抄垃溺唯省殃份耍邵幕含判甥块承摊讽励亏刻闸致狼宋撑0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,镜硼盲棒帧呛箭恒嗅踊瘸尤瞳簿妆瞻酣誊劣维拣否尔菌痈婿仗拾将疵肘蚤0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,以上三(或四步)步为一个延伸循环,肽链每掺入一个氨基酸就重复一次延伸循环。肽链合成从N-C,撂壮傈撒谜峻篆秽敲硅射工靖栋车乎蒜彻洱郎轿令带绊叉欣估武跟爷惺押0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,踩胺很汉蚤珠挨归潍厘郡胳勒焕榔盾涨翔肢斯仔装聂都衣锐罕浚烦锈进已0蛋白质的合成过程0蛋白质的合成过程,惶技玻内猪怜磺杖沽沉盔柿章钡锤
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