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1、关于蛋白质的生物合成翻译PPT第一页，本课件共有96页第十二章 蛋白质的生物合成（翻译）Chapter 12 Protein Biosynthesis，Translation第二页，本课件共有96页蛋蛋白白质质的的生生物物合合成成过过程程，就就是是将将DNA传传递递给给mRNA的的遗遗传传信信息息，再再具具体体转转译译为为蛋蛋白白质质中中氨氨基基酸酸 排排 列列 顺顺 序序 的的 过过 程程，这这 一一 过过 程程 被被 称称 为为翻翻 译译（translation）。第三页，本课件共有96页第一节 蛋白质生物合成体系Section 1 Protein Biosynthesis System第
2、四页，本课件共有96页20种氨基酸种氨基酸(AA)作为原料作为原料酶及众多蛋白因子，如酶及众多蛋白因子，如IF、EF、RF供能物质（供能物质（ATP、GTP）、）、无机离子无机离子参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质 三种三种RNAmRNA（messenger RNA,信使信使RNA）rRNA（ribosomal RNA,核蛋白体核蛋白体RNA）tRNA（transfer RNA,转移转移RNA）第五页，本课件共有96页一、一、mRNAmRNA模板及遗传密码模板及遗传密码mRNA是是翻译的直接模板。翻译的直接模板。遗遗传传学学将将编编码码一一个个多多肽肽的的遗遗传传单单位位称称为为
3、顺顺反反子子（cistron）。原原核核细细胞胞中中数数个个结结构构基基因因常常串串联联为为一一个个转转录录单单位位，转转录录生生成成的的mRNA可可编编码码几几种种功功能能相相关关的的蛋蛋白白质质，为为多顺反子（多顺反子（polycistron）。真真核核mRNA只只编编码码一一种种蛋蛋白白质质，为为单单顺顺反反子子（single cistron）。第六页，本课件共有96页多顺反子与单顺反子多顺反子与单顺反子第七页，本课件共有96页 mRNA上的遗传密码上的遗传密码作作为为指指导导蛋蛋白白质质生生物物合合成成的的模模板板，mRNA中中每每三三个个相相邻邻的的核核苷苷酸酸组组成成三三联联体体，
4、代代表表一一个个氨氨基基酸酸的的信信息，此三联体就称为息，此三联体就称为密码密码（codon）。）。遗传密码共有遗传密码共有64种，其中：种，其中：起始密码（起始密码（initiation codon）:AUG终止密码（终止密码（termination codon）:UAA，UAG，UGA 第八页，本课件共有96页第九页，本课件共有96页从从mRNA5 端起始密码子端起始密码子AUG到到3 端终止密端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排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，称为列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框开放阅读框（openreadingfra
5、me,ORF）。AUGUAAORF第十页，本课件共有96页遗传密码具有以下特点：遗传密码具有以下特点：连续性连续性；简并性简并性；通用性通用性；方向性方向性；摆动性摆动性。第十一页，本课件共有96页1.1.连续性（连续性（commalesscommaless）：）：遗传密码的特点遗传密码的特点指编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续指编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。阅读，密码间既无间断也无交叉。第十二页，本课件共有96页遗传密码的连续性遗传密码的连续性第十三页，本课件共有96页基因损伤引起基因损伤引起mRNA开放阅读框内的碱基发生插入开放阅读框内的碱基发
6、生插入或缺失，可能导致或缺失，可能导致框移突变（框移突变（frameshift mutation）。第十四页，本课件共有96页2.2.简并性（简并性（degeneracydegeneracy）：）：遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多个或多至至6个三联体为其编码。个三联体为其编码。同一氨基酸存在多个不同的遗传密码的现象同一氨基酸存在多个不同的遗传密码的现象称为遗传密码的称为遗传密码的简并性简并性。遗传密码的简并性在保持遗传稳定性上具有遗传密码的简并性在保持遗传稳定性上具有重要意义。重要意义。第十
7、五页，本课件共有96页遗传密码的简并性遗传密码的简并性第十六页，本课件共有96页3.3.通用性（通用性（universaluniversal）：）：蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。类都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体等。细胞的叶绿体等。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。先。第十七页，本课件共有96页4.4.方向性（方向性（directiondirection）：）：指阅读指阅读mRNA模板上的三联体密码时，模板上的三联
8、体密码时，只能沿只能沿53方向进行。方向进行。第十八页，本课件共有96页5.5.摆动性（摆动性（wobblewobble）：）：转运氨基酸的转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补的反密码需要通过碱基互补与与mRNA上的遗传密码上的遗传密码反平行配对反平行配对结合，但反密结合，但反密码与密码之间常常不严格遵守碱基配对规律，称码与密码之间常常不严格遵守碱基配对规律，称为为摆动配对摆动配对。第十九页，本课件共有96页密码子与反密码子的摆动配对密码子与反密码子的摆动配对tRNA反密码子反密码子第第1位碱基位碱基IUGACmRNA密码子密码子第第3位碱基位碱基U,C,AA,GU,CUG第二十页，本
9、课件共有96页U摆动配对现象示意图摆动配对现象示意图第二十一页，本课件共有96页核核蛋蛋白白体体是是多多肽肽链链合合成成的的场场所所，是是由由多多种种rRNA与蛋白质组装形成的复合体。与蛋白质组装形成的复合体。二、二、rRNArRNA和核蛋白体和核蛋白体第二十二页，本课件共有96页核核蛋蛋白白体体的的组组成成第二十三页，本课件共有96页大肠杆菌核蛋白体的空间大肠杆菌核蛋白体的空间结构为一椭圆球体，其结构为一椭圆球体，其30S亚基呈哑铃状，亚基呈哑铃状，50S亚基带亚基带有三角，中间凹陷形成空穴，有三角，中间凹陷形成空穴，将将30S小亚基抱住，两亚基的小亚基抱住，两亚基的结合面为蛋白质生物合成的
10、结合面为蛋白质生物合成的场所。场所。第二十四页，本课件共有96页1 1三个与三个与tRNAtRNA结合的位点：结合的位点：A位位：又又称称受受位位或或氨氨酰酰基基位位，可可与与新新进进入入的的氨氨基基酰酰tRNA结合；由大、小亚基成分构成。结合；由大、小亚基成分构成。P位位：又又称称给给位位或或肽肽酰酰基基位位，可可与与延延伸伸中中的的肽肽酰酰基基tRNA结合；由大、小亚基成分构成。结合；由大、小亚基成分构成。E位位：又又称称排排出出位位，空空载载tRNA脱脱离离核核蛋蛋白白体体前前的的结结合位点；主要由大亚基成分构成。合位点；主要由大亚基成分构成。核蛋白体大、小亚基的功能核蛋白体大、小亚基的
11、功能第二十五页，本课件共有96页原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site)第二十六页，本课件共有96页2.2.与与模模板板mRNAmRNA和和起起始始tRNAtRNA结结合合位位点点：主主要与小亚基有关。要与小亚基有关。3.3.转转肽肽酶酶活活性性：将将给给位位上上的的肽肽酰酰基基转转移移给给受受位位上上的的氨氨基基酰酰tRNA，形形成成肽肽键键；由由大大亚亚基成分构成。基成分构成。第二十七页，本课件共有96页4.4
12、.GTPaseGTPase活活性性：水水解解GTP，获获得得能能量量；分分别由大、小亚基成分构成。别由大、小亚基成分构成。5.5.起动因子、延长因子及释放因子的结合位起动因子、延长因子及释放因子的结合位点点：分别由大、小亚基成分构成。分别由大、小亚基成分构成。第二十八页，本课件共有96页在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一合在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但每两分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。状结构。由若干核蛋白体结合在一条由若干核蛋白体结合在一条
13、mRNA上同时进行多上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为肽链的翻译所形成的念球状结构称为多聚核蛋多聚核蛋白体（白体（polysome）。第二十九页，本课件共有96页多聚核蛋白体示意图多聚核蛋白体示意图电镜下的多聚核蛋白体电镜下的多聚核蛋白体第三十页，本课件共有96页氨基酸臂氨基酸臂反密码环反密码环三、三、tRNAtRNA与氨基酸的活化与氨基酸的活化第三十一页，本课件共有96页tRNAtRNA的三级结构示意图的三级结构示意图第三十二页，本课件共有96页氨基酸的氨基酸的活化活化与与携带携带反应由反应由氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶催化。催化。特定的特定的tRNA与相应的氨基酸结合，生成氨
14、基酰与相应的氨基酸结合，生成氨基酰tRNA，从而由从而由tRNA携带活化的氨基酸参与蛋携带活化的氨基酸参与蛋白质的生物合成。白质的生物合成。（一）氨基酰（一）氨基酰-tRNAtRNA合成酶合成酶氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶第三十三页，本课件共有96页 tRNAtRNA与酶结合的模型与酶结合的模型tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATP第三十四页，本课件共有96页氨基酰氨基酰tRNA合成酶催化的反应合成酶催化的反应氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi 第一步：活化反应第一步：活化反应第三十五页，本
15、课件共有96页第二步：连接反应第二步：连接反应氨基酰氨基酰-AMP-EtRNA 氨基酰氨基酰-tRNAAMPE第三十六页，本课件共有96页氨基酰氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高都有高度特异性。度特异性。氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性（合成酶具有校正活性（proof-readingactivity）。）。氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法：的表示方法：Ala-tRNAAlaSer-tRNASerMet-tRNAMet第三十七页，本课件共有96页能能够够识识别别mRNA中中5端端起起始始密密码码AUG的的tRNA是是一一种特殊的种特殊的tRNA，称为称
16、为起始起始tRNA。在在原原核核生生物物中中，起起始始tRNA是是一一种种携携带带甲甲酰酰蛋蛋氨氨酸酸的的tRNA，即即fMet-tRNAifmet；而而在在真真核核生生物物中中，起起始始tRNA是是一一种种携携带带蛋蛋氨氨酸酸的的tRNA，即即Met-tRNAimet。在在原原核核生生物物和和真真核核生生物物中中，均均存存在在另另一一种种携携带带蛋蛋氨氨酸的酸的tRNA，识别非起动部位的蛋氨酸密码识别非起动部位的蛋氨酸密码AUG。（二）起始（二）起始tRNAtRNA第三十八页，本课件共有96页与多肽链合成起始有关与多肽链合成起始有关的蛋白因子称为的蛋白因子称为起始因起始因子（子（initia
17、tionfactor，IF）。四、起始因子（四、起始因子（IFIF）第三十九页，本课件共有96页原核生物中存在原核生物中存在3种种起始因子，分别称为起始因子，分别称为IF1-3。在真在真核生物中存在核生物中存在9种种起始因子（起始因子（eIF）。）。IF的作用主要是促进核蛋白体小亚基与起始的作用主要是促进核蛋白体小亚基与起始tRNA及及模板模板mRNA结合。结合。第四十页，本课件共有96页原核和真核生物中各种起始因子的生物功能原核和真核生物中各种起始因子的生物功能第四十一页，本课件共有96页与多肽链合成的延伸过与多肽链合成的延伸过程有关的蛋白因子称为程有关的蛋白因子称为延长因子（延长因子（el
18、ongationfactor，EF）。五、延长因子（五、延长因子（EFEF）EF-Tu bound with ribosome第四十二页，本课件共有96页原核生物中存在原核生物中存在3种种延长因子（延长因子（EF-TU，EF-TS，EF-G），），真核生物中存在真核生物中存在2种种（EF1，EF2）。）。EF的作用主要促使氨基酰的作用主要促使氨基酰tRNA进入核蛋白的受体，进入核蛋白的受体，并可促进移位过程。并可促进移位过程。第四十三页，本课件共有96页多肽链合成的延长因子多肽链合成的延长因子 第四十四页，本课件共有96页与多肽链合成终止并使与多肽链合成终止并使之从核蛋白体上释放相之从核蛋白体
19、上释放相关的蛋白因子称为关的蛋白因子称为释放因释放因子（子（releasefactor，RF）。六、释放因子（六、释放因子（RFRF）Eukaryotic release factor第四十五页，本课件共有96页RF在原核生物中有在原核生物中有3种种，在真核生物中只有，在真核生物中只有1种种。原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF 第四十六页，本课件共有96页RF的生物学功能主要有：的生物学功能主要有：识别终止密码，如识别终止密码，如RF-1特异识别特异识别UAA、UAG；而而RF-2可识别可识别UAA、UGA。诱导转肽酶改
20、变为酯酶活性，相当于催化肽酰诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋白体上上，使肽链从核蛋白体上释放。释放。第四十七页，本课件共有96页多多肽肽链链合合成成时时，需需ATP、GTP作作为为供供能能物物质质，并并需需Mg2+、K+参与。参与。氨氨基基酸酸活活化化时时需需消消耗耗2分分子子高高能能磷磷酸酸键键，肽肽键键形形成成时时又又消消耗耗2分分子子高高能能磷磷酸酸键键，故故缩缩合合一一分分子子氨氨基基酸残基需消耗酸残基需消耗4分子高能磷酸键分子高能磷酸键。七、供能物质和无机离子七、供能物质和无机离子第四十八页，本课件共有96页第二节 蛋白质生物
21、合成过程Section 2 The Process of Protein Biosynthesis第四十九页，本课件共有96页蛋白质生物合成过程包括三大步骤：蛋白质生物合成过程包括三大步骤：氨基酸的活化与搬运；氨基酸的活化与搬运；活化氨基酸在核蛋白体上的缩合；活化氨基酸在核蛋白体上的缩合；多肽链合成后的加工修饰。多肽链合成后的加工修饰。本节主要介绍活化氨基酸在核蛋白体上的缩合过本节主要介绍活化氨基酸在核蛋白体上的缩合过程，这一过程包括多肽链合成的程，这一过程包括多肽链合成的起始起始、延长延长和和终终止止三个阶段。三个阶段。第五十页，本课件共有96页包括以下几个步骤：包括以下几个步骤：核蛋白体大
22、小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合；的结合；核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。一、多肽链合成的起始阶段一、多肽链合成的起始阶段（一）原核生物翻译起始复合物形成（一）原核生物翻译起始复合物形成第五十一页，本课件共有96页IF-3IF-11.1.核蛋白体大、小亚基分离：核蛋白体大、小亚基分离：IF-1和和IF-3与小亚基结合，促进核蛋白体大、小亚与小亚基结合，促进核蛋白体大、小亚基拆离，为新一轮合成作准备。基拆离，为新一轮合成作准备。第五十二页，本课件共有96页A U G53IF-3IF-12.2.mRNAmRN
23、A在小亚基的精确定位结合：在小亚基的精确定位结合：第五十三页，本课件共有96页S-D序列序列原核原核mRNA的起始部位由一段富含嘌呤的特殊核苷的起始部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸顺序组成，称为酸顺序组成，称为S-D序列序列（核蛋白体结合位点，（核蛋白体结合位点，RBS）。）。而原核而原核16S rRNA存在一段富含嘧啶的序列，二者存在一段富含嘧啶的序列，二者之间可通过碱基配对，使之间可通过碱基配对，使mRNA与核蛋白体小亚基与核蛋白体小亚基结合。结合。第五十四页，本课件共有96页在在mRNA上紧接上紧接S-D序列之后的序列，可序列之后的序列，可被核蛋白体小亚基蛋白被核蛋白体小亚基蛋白rpS-1
24、辨认结合。辨认结合。通过上述两种机制，使通过上述两种机制，使mRNA能与核蛋能与核蛋白体小亚基精确定位结合。白体小亚基精确定位结合。第五十五页，本课件共有96页IF-2GTP3.3.起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAtRNA(fMet-tRNAi imetmet)结合到小亚基结合到小亚基IF-3IF-1A U G53起始起始 fMet-tRNAimet以及以及IF2-GTP一起，识别结合一起，识别结合小亚基小亚基P位，并对应模板位，并对应模板mRNA的起始密码的起始密码AUG。第五十六页，本课件共有96页IF-3IF-1IF-2-GTP-GDPPi4.4.核蛋白体大亚基结合，起始
25、复合体形成：核蛋白体大亚基结合，起始复合体形成：A U G53 IF2结合的结合的GTP被水解，三种被水解，三种IF脱离，脱离，50S大亚基大亚基与与30S小亚基、模板小亚基、模板mRNA以及起始以及起始fMet-tRNAifMet构成起始复合体。构成起始复合体。第五十七页，本课件共有96页（二）真核生物翻译起始复合体形成（二）真核生物翻译起始复合体形成真核生物翻译起始复合体的形成过程与原真核生物翻译起始复合体的形成过程与原核生物类似，但参与的蛋白因子更多。核生物类似，但参与的蛋白因子更多。核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰起始氨基酰-tRNA结合；结合；mRNA在核蛋白体
26、小亚基就位；在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。第五十八页，本课件共有96页metmet4040S S6060S SMeMet tMetMet4040S S6060S SmRNAeIF-2BeIF-2B、eIF-3eIF-3、eIF-6elF-3elF-3GDP+Pi各种各种各种各种elFelF释放释放释放释放elF-5ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻译起始真核生物翻译起始复合体形成过程复合体形成过程第五十九页，本课件共有96页多多肽肽链链合合成成的的延延长长阶阶段段由
27、由一一循循环环反反应应过过程程来来完完成成，即即核核蛋蛋白白体体循循环环；每每次次循循环环增增加加一个氨基酸残基。一个氨基酸残基。二、多肽链合成的延长阶段二、多肽链合成的延长阶段第六十页，本课件共有96页活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译mRNA上的密码上的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程，称为并缩合生成多肽链的循环反应过程，称为核蛋白核蛋白体循环体循环（ribosomalcycle）。核蛋白体循环包括多肽链合成的核蛋白体循环包括多肽链合成的进位进位、成肽成肽和和转转位位三步反应。三步反应。第六十一页，本课件共有96页1.1.进位（进位（entranceentran
28、ce）：）：又称又称注册（注册（registra-tion），即即与与mRNA下一个下一个密码相对应的氨基酰密码相对应的氨基酰tRNA进入核蛋白体的进入核蛋白体的A位。位。此步骤需此步骤需GTP，Mg2+，和和EF-T参与。参与。第六十二页，本课件共有96页2.2.成肽（成肽（peptide bond formationpeptide bond formation）：）：成肽是由成肽是由转肽酶（转肽酶（transpeptidase）催化的催化的肽键形成过程。肽键形成过程。在转肽酶的催化下，将在转肽酶的催化下，将P位位上的上的tRNA所携带所携带的的甲酰蛋氨酰基甲酰蛋氨酰基或或肽酰基肽酰基转移到
29、转移到A位位上的氨上的氨基酰基酰tRNA上，与其上，与其-氨基缩合形成肽键。氨基缩合形成肽键。此步骤需此步骤需Mg2+，K+。第六十三页，本课件共有96页成肽反应过程成肽反应过程第六十四页，本课件共有96页3.3.转位（转位（translocationtranslocation）：）：延长因子延长因子EF-G有有转位酶（转位酶（translocase）活性，可促活性，可促进核蛋白体向进核蛋白体向mRNA的的3侧移动相当于一个密码的侧移动相当于一个密码的距离，同时使距离，同时使肽酰基肽酰基tRNA从从A位位移到移到P位位。此步骤需此步骤需GTP和和Mg2+参与。参与。第六十五页，本课件共有96页
30、转位反应过程转位反应过程第六十六页，本课件共有96页此时，核蛋白体的此时，核蛋白体的A位留空，与下一个密码相对应位留空，与下一个密码相对应的氨基酰的氨基酰tRNA即可再进入，重复以上循环过程，即可再进入，重复以上循环过程，使多肽链不断延长。使多肽链不断延长。已失去蛋氨酰基或肽酰基的已失去蛋氨酰基或肽酰基的tRNA从核蛋白体从核蛋白体E位上位上脱落。脱落。第六十七页，本课件共有96页进进位位转转位位成肽成肽核蛋白体循环的反应过程核蛋白体循环的反应过程第六十八页，本课件共有96页核核蛋蛋白白体体沿沿mRNA链链滑滑动动，不不断断使使多多肽肽链链延延长长，直到终止信号进入直到终止信号进入A位。位。1
31、 1识别：识别：RF识别终止密码，进入核蛋白体的识别终止密码，进入核蛋白体的A位。位。2 2水水解解：RF使使转转肽肽酶酶变变为为酯酯酶酶，多多肽肽链链与与tRNA之之间的酯键被水解，多肽链释放。间的酯键被水解，多肽链释放。3.3.脱脱离离：模模板板mRNA、RF以以及及空空载载tRNA与与核核蛋蛋白白体体脱离。脱离。三、肽链合成的终止阶段三、肽链合成的终止阶段第六十九页，本课件共有96页多多肽肽链链合合成成的的终终止止过过程程 第七十页，本课件共有96页多肽链合成终止演示多肽链合成终止演示U A G53RFCOO-第七十一页，本课件共有96页第三节 蛋白质合成后加工和输送Section 3
32、Posttranslational Processing&Transportation of Protein第七十二页，本课件共有96页从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质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。程才转变为天然构象的功能蛋白。主要包括：主要包括：多肽链折叠为天然的三维结构肽链；多肽链折叠为天然的三维结构肽链；一级结构的修饰；一级结构的修饰；高级结构修饰。高级结构修饰。第七十三页，本课件共有96页新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链的折叠在肽链合成中、合成
33、后完成，新生肽链新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生开始。可随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整的空间正确的二级结构、模序、结构域到形成完整的空间构象。构象。一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，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、蛋白辅助。而需要其他酶、蛋白辅助。一、多肽链折叠为天然功
34、能构象的蛋白质一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质第七十四页，本课件共有96页几种有促进蛋白折叠功能的大分子几种有促进蛋白折叠功能的大分子分子伴侣（分子伴侣（molecularchaperon）；）；蛋白二硫键异构酶（蛋白二硫键异构酶（proteindisulfideisomerase,PDI）；）；肽肽-脯氨酰顺反异构酶（脯氨酰顺反异构酶（peptideprolylcis-transisomerase,PPI）。）。第七十五页，本课件共有96页1.1.分子伴侣：分子伴侣：分子伴侣分子伴侣是细胞内一类保守蛋白质，可识别多肽是细胞内一类保守蛋白质，可识别多肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白
35、质的链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。包括：正确折叠。包括：热休克蛋白热休克蛋白（heatshockprotein,HSP）：）：HSP70、HSP40和和GreE族族伴侣素（伴侣素（chaperonins）：）：GroEL和和GroES家族家族第七十六页，本课件共有96页2.2.蛋白二硫键异构酶：蛋白二硫键异构酶：多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这一过程主要在细胞内质网进行。一过程主要在细胞内质网进行。二硫键异构酶二硫键异构酶在内质网腔中活性很高，可
36、在较大区在内质网腔中活性很高，可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。象。第七十七页，本课件共有96页3.3.肽酰肽酰-脯氨酰顺反异构酶：脯氨酰顺反异构酶：多肽链中肽酰多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体，空间构象明显差别。种异构体，空间构象明显差别。肽酰肽酰-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构可促进上述顺反两种异构体之间的转换。体之间的转换。肽酰肽酰-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维
37、构象形成是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。第七十八页，本课件共有96页N端端甲甲酰酰蛋蛋氨氨酸酸或或蛋蛋氨氨酸酸残残基基，必必须须在在多多肽肽链链折折迭成一定的空间结构之前被切除。迭成一定的空间结构之前被切除。二、一级结构的加工修饰二、一级结构的加工修饰 去甲酰化：去甲酰化：甲酰化酶甲酰化酶甲酰蛋氨酸甲酰蛋氨酸-肽肽甲酸甲酸+蛋氨酸蛋氨酸-肽肽 去蛋氨酰基：去蛋氨酰基：蛋氨酸氨基肽酶蛋氨酸氨基肽酶蛋氨酰蛋氨酰-肽肽蛋氨酸蛋氨酸+肽肽（一）（一）N N端甲酰蛋
38、氨酸或蛋氨酸的切除端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除第七十九页，本课件共有96页由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。（二）氨基酸的共价修饰（二）氨基酸的共价修饰由专一性的酶催化进行修饰，包括糖基化、羟基化、由专一性的酶催化进行修饰，包括糖基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等。磷酸化、甲酰化等。（三）多肽链的水解修饰（三）多肽链的水解修饰第八十页，本课件共有96页鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原(POMC)POMC)的水解修饰的水解修饰NC信号肽信号肽PMOCKRKR103肽肽(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin第八十一页，本课件共有96页三、空间结构的
39、修饰三、空间结构的修饰（一）亚基的聚合（一）亚基的聚合具有四级结构的蛋白质由两条以上的多肽链通过具有四级结构的蛋白质由两条以上的多肽链通过非共价键聚合形成寡聚体。非共价键聚合形成寡聚体。（二）辅基的连接（二）辅基的连接结合蛋白合成后需要结合相应的辅基才能成为具结合蛋白合成后需要结合相应的辅基才能成为具有天然活性的蛋白质。有天然活性的蛋白质。第八十二页，本课件共有96页某些蛋白质需要在肽链的特定位点区价连接一个某些蛋白质需要在肽链的特定位点区价连接一个疏水性的脂链，并借此嵌入膜脂双层。疏水性的脂链，并借此嵌入膜脂双层。（三）疏水脂链的共价连接（三）疏水脂链的共价连接第八十三页，本课件共有96页蛋
40、白质合成后，定向地被输送到其执行功能的场所蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的场所称为称为靶向输送（靶向输送（proteintargeting）。大多数情况下，被输送的蛋白质分子需穿过膜性大多数情况下，被输送的蛋白质分子需穿过膜性结构，才能到达特定的地点。结构，才能到达特定的地点。四、蛋白质合成后的靶向输送四、蛋白质合成后的靶向输送第八十四页，本课件共有96页所所有有靶靶向向输输送送的的蛋蛋白白质质结结构构中中存存在在分分选选信信号号，主主要要为为N末末端端特特异异氨氨基基酸酸序序列列，可可引引导导蛋蛋白白质质转转移移到到细细胞胞的的适适当当靶靶部部位位，这这一一序序列列称称为为信信号号序
41、序列列（signalsequence）。）。第八十五页，本课件共有96页（一）分泌型蛋白的靶向输送（一）分泌型蛋白的靶向输送真核细胞分泌型蛋白前体合成后的靶向输送过程真核细胞分泌型蛋白前体合成后的靶向输送过程首先要进入内质网。首先要进入内质网。各种新生分泌蛋白的各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序列，端有保守的氨基酸序列，引导分泌蛋白进入内质网，称为引导分泌蛋白进入内质网，称为信号肽（信号肽（signal peptide）。1.1.信号肽：信号肽：第八十六页，本课件共有96页常常见见的的信信号号肽肽由由1040个个氨氨基基酸酸残残基基组组成成，可可分分为为三三段段。N端端为为带带正正电电荷荷
42、的的氨氨基基酸酸残残基基，中中间间为为疏疏水水的的核核心心区区，而而C端端由由小小分分子子氨氨基基酸酸残残基基组组成成。接接着着是信号肽酶的裂解位点。是信号肽酶的裂解位点。在在蛋蛋白白质质被被分分泌泌后后，信信号号肽肽序序列列可可被被信信号号肽肽酶酶识识别别并裂解。并裂解。第八十七页，本课件共有96页常见分泌型蛋白质的信号肽序列常见分泌型蛋白质的信号肽序列第八十八页，本课件共有96页2.2.分泌型蛋白进入内质网的过程：分泌型蛋白进入内质网的过程：分泌型蛋白的定向输送，就是靠信号肽与胞浆分泌型蛋白的定向输送，就是靠信号肽与胞浆中的中的信号肽识别颗粒（信号肽识别颗粒（SRP）识别并特异结合，识别并
43、特异结合，然后再通过然后再通过SRP与膜上的与膜上的对接蛋白（对接蛋白（DP）或或SRP受体受体识别并结合后，将所携带的蛋白质送出细胞。识别并结合后，将所携带的蛋白质送出细胞。第八十九页，本课件共有96页信号肽引导分泌型蛋白进入内质网信号肽引导分泌型蛋白进入内质网 第九十页，本课件共有96页（二）线粒体蛋白的靶向输送（二）线粒体蛋白的靶向输送 第九十一页，本课件共有96页（三）细胞核蛋白的靶向输送（三）细胞核蛋白的靶向输送第九十二页，本课件共有96页第四节 蛋白质生物合成的干扰和抑制Section 4 Interference&Inhibition of Protein Biosynthesis第九十三页，本课件共有96页一、抗生素类一、抗生素类抗生素抑制蛋白质生物合成的原理抗生素抑制蛋白质生物合成的原理 第九十四页，本课件共有96页二、其他干扰蛋白质生物合成的物质二、其他干扰蛋白质生物合成的物质如白喉毒素如白喉毒素(diphtheriatoxin)，可使真可使真核生物延长因子核生物延长因子eEF-2发生发生ADP糖基化失糖基化失活，阻断肽链合成的延长过程。活，阻断肽链合成的延长过程。（一）毒素（一）毒素（toxintoxin）第九十五页，本课件共有96页感感谢谢大大家家观观看看第九十六页，本课件共有96页