蛋白质合成课件.pptx
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- 蛋白质 合成 课件
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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生物的遗传信息以密码的形式储生物的遗传信息以密码的形式储存在存在DNA分子上,表现为特定的核苷分子上,表现为特定的核苷酸排列顺序。在细胞分裂的过程中,酸排列顺序。在细胞分裂的过程中,通过通过DNA复制复制把亲代细胞所含的遗传把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞。在信息忠实地传递给两个子代细胞。在子代细胞的生长发育过程中,这些遗子代细胞的生长发育过程中,这些遗传信息通过传信息通过转录转录传递给传递给RNA,再由,再由RNA通过通过翻译翻译转变成相应的蛋白质多转变成相应的蛋
2、白质多肽链上的氨基酸排列顺序,由蛋白质肽链上的氨基酸排列顺序,由蛋白质执行各种各样的生物学功能,使后代执行各种各样的生物学功能,使后代表现出与亲代相似的遗传特征。后来表现出与亲代相似的遗传特征。后来人们又发现,在宿主细胞中一些人们又发现,在宿主细胞中一些RNA病毒能以自己的病毒能以自己的RNA为模板为模板复制复制出新出新的病毒的病毒RNA,还有一些,还有一些RNA病毒能以病毒能以其其RNA为模板合成为模板合成DNA,称为,称为逆转录逆转录这是中心法则的补充。这是中心法则的补充。 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,不仅使人中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律,揭示
3、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。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。遗遗传传信信息息流流动动示示意意图图核糖体核糖体DNAmRNAtRNA第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系蛋白质合成体系第二节 蛋白质合成的机理蛋白质合成的机理蛋白质合成的机理第三节 肽链合成后的修饰肽链合成后的修饰肽链合成后的修饰与与与折叠折叠折叠第四节 蛋白质定位蛋白质定位蛋白质定位二、
4、二、t RNA三、三、核糖体核糖体一、一、mRNA和和遗传密码遗传密码四、四、辅助因子辅助因子mRNA (messenger RNA)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。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 遗传密码遗传密码: DNA(或(或mRNA)中的核苷酸序)中的核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系称为列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系称为遗传密码。遗传密码。 密码子密码子(codon):mRNA上每上每3个相邻的核个相邻的核苷酸编码蛋白质多肽链中的一个氨基酸,这
5、三苷酸编码蛋白质多肽链中的一个氨基酸,这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码。个核苷酸就称为一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
6、的合成PolyU为模板,产生的多肽链为为模板,产生的多肽链为PolyphePolyA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(1)以多聚二核苷酸作模板可合成由以多聚二核苷酸作模板可合成由2个氨基个氨基酸组成的多肽、酸组成的多肽、PolyUG的模板,合成产物为的模板,合成产物为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。技术要点:保温 分析留在滤膜上的-AAtRNA 确定与核糖体结合的AA以人工合成的以人工合成的+AA-tRNA遗
7、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)UCAGUCAGUCAG1、密码子是近于完全、密码子是近于完全的。的。2、密码的、密码的: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
8、决定。一性主要是由第一第二个碱基所决定。4、密码是、密码是的且相邻密码子的且相邻密码子。5、64组密码子中,组密码子中,既是的密码,又是既是的密码,又是;有三组密码不编码任何氨基酸,而是多肽链合;有三组密码不编码任何氨基酸,而是多肽链合成的成的:UAG、UAA、UGA。1966年年Crick根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
9、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的 作用。作用。原核细胞原核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点5 3 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AGGAGGUSD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
10、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-5 ppp-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
11、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。 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mRNAmRNA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)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,还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。1
12、、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。 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tRNAU A GA U C5 3 密码子密码子反密码子反密码子mRNA53321123根据变偶学说的碱基配对根据变偶学说的碱
13、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:
14、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
15、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
16、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;(3)在核糖体的结合位点及催化位点上与)在核糖体的结合位点及催化位点上与rRNA共同作共
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