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第十一章 蛋白质的生物合成

第十一章 蛋白质的生物合成. 第一节 中心法则 解释、说明遗传信息的流动、传递过程。 包括： Replication Transcription Translation 基因的功能 ： 遗传 ——DNA 自我复制 基因表达 —— 活性蛋白质 三种 RNA 在蛋白质合成中的功能 ： mRNA -- 模板 tRNA -- 氨基酸载体 rRNA -- 场所. 自我复制. 转录. 翻译. 反转录. 蛋白质. 自我复制. Central dogma ( Crick, 1958 ). 第二节 遗传密码. 一、遗传单位 / 密码单位

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第十一章 蛋白质的生物合成

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Presentation Transcript

  1. 第十一章 蛋白质的生物合成 第一节 中心法则 解释、说明遗传信息的流动、传递过程。 包括：Replication Transcription Translation 基因的功能： • 遗传——DNA自我复制 • 基因表达——活性蛋白质 三种RNA在蛋白质合成中的功能： mRNA -- 模板 tRNA -- 氨基酸载体 rRNA -- 场所

  2. 自我复制 转录 翻译 反转录 蛋白质 自我复制 Central dogma (Crick, 1958)

  3. 第二节 遗传密码 一、遗传单位/密码单位 • 什么是遗传密码？ 指mRNA中核苷酸的排列顺序。 • 密码子——Codon / Triplet code mRNA上三个相邻的核苷酸序列。WHY? 实验证据：(Nirenberg, 1961) 以14C标记的氨基酸为原料， • poly U——>由Phe组成的多肽 • poly U-G——>Cys-Val相间排列的多肽 • poly A-C——>Trp-His相间排列的多肽

  4. 第二节 遗传密码 一、遗传单位/密码单位 密码子编码什么？(或：密码子的含义) • 氨基酸——除Met外，其它氨基酸都有多个密码子。WHY? • 终止信号——UAG、UAA、UGA NB起始密码：AUG （还表示Met，原核与真核生物有所不同） 判断正误：相邻3个碱基代表1个氨基酸？

  5. 第二节 遗传密码 二、遗传密码的基本特性 (p 294-297) • 读码方向：5’-P端  3’-OH端 • 连续性：密码子之间无间隔——若丢失或插入1个碱基，会移码突变 • 不重叠：少数E coli的密码子例外 • 简并性：多种密码子编码同一种氨基酸 (Table 11-1)WHY? • 变偶性\摆动性：密码子的第3个碱基与反密码子配对时专一性较小? • 通用性：有个别例外 (e.g. 人的线粒体mRNA密码子与通用的有所不同) (Table 11-2、11-3) 特殊密码子： • 起始密码子：AUG、GUG (仅限于某些低等生物) • 终止密码子：不编码任何氨基酸

  6. 第三节 核糖体 一、结构组成(已讲) 二、形成过程(略讲) 三、功能 • 与mRNA结合：(小亚基) • Amino acyl site：与氨基酰-tRNA结合 • Peptidyl site：与肽基- tRNA结合 • 肽基转移酶活性：催化肽键形成 • 与辅助蛋白结合：（起始因子、延长因子和终止因子）

  7. 第四节 蛋白质合成 一、肽链延长方向：NC 二、氨基酸的活化 1. 活化：aa. + ATP + E  aa-AMP-E + ppiaa活化需要能量！ 2. 氨酰-tRNA合成： aa-AMP-E + tRNA aa-tRNA + AMP + E 对于原核生物：Met-tRNAf N10-甲酰FH4fMet-tRNAf NB • aa.接到什么样的tRNA上去？——由氨酰-tRNA合成酶决定 • aa.接到肽链的什么地方去？——由codon-anticodon决定

  8. 第四节 蛋白质合成 三、蛋白质多肽链的合成 1. 起始密码子识别：AUG (少数为GUG) 真核生物中，起始与中间的AUG均代表Met 原核生物中，起始AUG代表fMet(甲酰甲硫氨酸)，中间的AUG代表Met 2. 合成过程 • 起始(initiation) • 肽链延伸(elongation)：进位、转肽、移位 • 终止与释放(termination & release)：

  9. 核糖体 tRNA (a)起始复合物的形成 (b)肽键生成 tRNA mRNA (c) tRNA脱离 (d)移位作用 蛋白质多肽链的合成

  10. 第四节 蛋白质合成 三、蛋白质多肽链的合成 2. 合成过程 1. 起始：有三个起始因子参与，分别为IF1、IF2 、IF3 • 30S-IF3 - mRNA (IF3阻止30S与50S亚基结合) • 30S-IF1-IF2-GTP-fMet-tRNAf –mRNA再与50S结合成为70S的核糖体 • 70S- fMet-tRNAf-mRNA 这时， fMet-tRNAf 占据核糖体的P位，空着的A位准备接受下一个 aa-tRNAf 。

  11. 第四节 蛋白质合成 三、蛋白质多肽链的合成 2. 合成过程 2. 肽链延伸：(有三个延长因子EF-Tu、EF-Ts、EF-G起作用) 进位：aa-tRNA进入A位(NB tRNA的反密码子与mRNA的Codon配对) 需要能量：GTP 转肽：即肽链形成。在肽酰转移酶作用下，P位上的fMet-tRNAf的羧基 活化，与A位上的NH2形成(第1个)肽键。--P位空出 移位：在GTP和移位酶(EF-G)G蛋白因子共同作用下，肽链从A位移到 P位(1个密码子的距离)。--A位空出 不断重复进行以上三个步骤，肽链不断延长。

  12. 第四节 蛋白质合成 三、蛋白质多肽链的合成 2. 合成过程 3. 终止与释放： RF1：识别UAA、UAG 三种终止和释放因子起作用： RF2：识别UAA、UGA RF3：具GTP水解酶活性 肽链延长遇到终止密码时，无aa-tRNA配对，会激活上述终止因子，并结合到核糖体上， 使肽酰转移酶变成水解酶。 ——>肽酰-tRNA的酯键水解，肽链脱落。 试计算：合成含10个氨基酸的肽链，消耗多少ATP？

  13. 第四节 蛋白质合成 三、蛋白质多肽链的合成 2. 合成过程 试计算：合成含10个氨基酸的肽链，消耗多少ATP？ • aa.活化 2×10 = 20 ATP (消耗2个高能磷酸键，计2 ATP) • 1st aa. 1 GTP (直接进入P位) • 其余9 aa.2 × 9 = 18 GTP (重复进位、转肽、移位的过程)  20 + 1 + 18 = 39 ATP (活化以后直接消耗的是GTP) cf.糖元合成直接消耗的是UTP，活化形式UDPG 脂类(如磷脂)合成直接消耗的是CTP，活化形式CDP-胆碱

  14. tRNA 核糖体 氨基酸 基因表达

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