肽链的生物合成过程优秀PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大理学院基础医学院,林春榕,肽链的生物合成过程,The Biosynthesis Process of Peptide Chain,1,本节重要知识点,原核生物肽链合成基本过程；,70S起始复合物的组成；,参与原核生物肽链合成的主要蛋白质因子及其生物学功能。,2,蛋白质生物合成,(protein biosynthesis),以氨基酸为原料；,以mRNA为模板；,以tRNA为运载工具；,以核糖体为合成场所；,起始、延长、终止各阶段蛋白因子参与合成蛋白质的过程。,3,氨基酸的活化,肽链的生物合成,肽链形成后的加工和靶向输送,反应过程,4,翻译时，从mRNA的起始密码子AUG开始，按,53方向,逐一读码，直至终止密码子。于是，合成中的肽链从起始甲硫氨酸开始，从,N-端C-端,延长，直至终止密码子前一位密码子所编码的氨基酸。,肽链的生物合成过程是翻译的中心环节,5,起始(initiation),延长(elongation),终止(termination),整个过程可分为：,原核生物的肽链合成过程,翻译过程从阅读框架的5-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。,6,（一）起始,(initiation),指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物的过程。,1.核蛋白体大小亚基分离；,2.mRNA在小亚基定位结合；,3.起始氨基酰-tRNA的结合；,4.核蛋白体大亚基结合。,7,IF-3,IF-1,1.核蛋白体大小亚基分离,8,A,U,G,5,3,IF-3,IF-1,2.mRNA在小亚基定位结合,9,原核生物mRNA在核蛋白体小亚基上的准确定位和结合涉及两种机制：,S-D序列，又称核糖体结合位点(ribosomal binding site,RBS);,mRNA序列上紧接S-D序列后的小核苷酸序列，可被核蛋白体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。,通过RNA-RNA、RNA-蛋白质相互作用，mRNA序列上的起始AUG即可在核糖体小亚基上准确定位而形成复合体。,10,S-D序列,在各种mRNA起始AUG上游约813核苷酸部位，存在一段由49个核苷酸组成的一致序列，富含嘌呤碱基，如,-AGGAGG-,，称为,Shine-Dalgarno序列(S-D序列),，又称,核蛋白体结合位点(ribosomal binding site,RBS),。一条多顺反子mRNA序列上的每个基因编码序列均拥有各自的S-D序列和起始AUG。,11,S-D序列,小亚基中的16S-rRNA 3-端有一富含嘧啶碱基的短序列，如,-UCCUCC-,，通过与S-D序列碱基互补而使mRNA与小亚基结合。,12,IF-3,IF-1,IF-2,GTP,3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNA,fMet,)结合到小亚基,A,U,G,5,3,13,IF-3,IF-1,IF-2,GTP,GDP,Pi,4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成,A,U,G,5,3,14,IF-3,IF-1,A,U,G,5,3,IF-2,GTP,IF-2,-GTP,GDP,Pi,起始复合物形成过程,15,翻译起始复合物的组分,70S完整核糖体,mRNA,fMet-tRNA,fMet,16,起始因子的功能,IF,1,-占据A位，防止结合其他的氨基酰tRNA;,IF,2,-促进起始,fMet-tRNA,fMet,与小亚基的结合；,IF,3,-促进大、小亚基分离，提高P位对结合,fMet-tRNA,fMet,的敏感性。,17,指在mRNA模板的指导下，氨基酸依次进入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。,1.进位(positioning)/注册(registration),2.成肽(peptide bond formation),3.转位(translocation),（二）延长,(elongation),肽链延长在核蛋白体上连续循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，包括以下三步：,每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。,18,1.进位,(positioning),又称,注册(registration),，,是指一个氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令进入并结合到核蛋白体A位的过程。,19,进位需要延长因子EF-Tu与EF-Ts参与。,20,21,Tu,Ts,GTP,GDP,A,U,G,5,3,Tu,Ts,GTP,进位的反应过程：,22,2.成肽,(peptide bond formation),成肽是在,转肽酶(peptidase),的催化下，核蛋白体P位上起始氨基酰-tRNA的N-甲酰甲硫氨酰基或肽酰-tRNA的肽酰基转移到A位并与A位上氨基酰-tRNA的-氨基结合形成肽键的过程。,23,成肽的反应过程,24,3.转位,(translocation),转位是在转位酶的催化下，核蛋白体向mRNA的3-端移动一个密码子的距离，使mRNA序列上的下一个密码子进入核蛋白体的A位、而占据A位的肽酰-tRNA移入P位的过程。,转位需要延长因子,EF-G,参与。,25,EF-G有,转位酶（translocase）,活性，可结合并,水解1分子GTP，,释放的能量促进核蛋白体向mRNA的3侧移动，使起始二肽酰-tRNA-mRNA相对位移进入核蛋白体P位，而卸载的tRNA则移入E位。,转位,(translocation),26,27,fMet,A,U,G,5,3,fMet,Tu,GTP,成肽转位下一轮进位,28,进位,转位,成肽,肽链合成延长(核蛋白体循环)过程,29,延长因子的功能,EF-Tu-促进氨基酰-tRNA进入A位，结合并分解GTP;,EF-Ts-,-调节亚基；,EF-G-有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促进tRNA卸载与释放,。,30,（三）终止,(termination),指核蛋白体A位出现mRNA的终止密码子后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体大、小亚基等分离的过程。,终止阶段需要释放因子RF-1、RF-2和 RF-3参与。,31,原核肽链合成终止过程,32,RF-3可结合核蛋白体其他部位，有GTP酶活性，能介导RF-1、RF-2与核蛋白体的相互作用。,释放因子的功能：,识别终止密码子,RF-1特异识别UAA、UAG；RF-2特异识别UAA、UGA。,诱导转肽酶转变为酯酶活性,催化新生肽链与结合在P位的tRNA之间的酯键水解，使肽链从核蛋白体上释放。,33,蛋白质生物合成的能耗,蛋白质生物合成是耗能过程，每增加,1个肽键,平均需要消耗由GTP或ATP提供的,5个,高能磷酸键。,具体如下：,活化：1个ATP（2个高能磷酸键）,进位：1个GTP,移位：1个GTP,为保持蛋白质生物合成的高度保真性，任何步骤出现不正确连接都需要消耗能量而水解清除。,34,多聚核蛋白体的形成可以使蛋白质生物合成以高速度、高效率进行。,（四）多聚核蛋白体(polysome),1条mRNA模板链都可附着10100个核蛋白体，这些核蛋白体依次结合起始密码子并沿53方向读码移动，同时进行肽链合成，这种mRNA与多个核蛋白体形成的聚合物称为多聚核蛋白体(polysome)。,35,多聚核蛋白体,36,电镜下的多聚核蛋白体,37,思 考 题,1、试述原核生物肽链生物合成过程。,2、简述参与原核生物肽链生物合成过程的蛋白质因子及其生物学功能。,3、试述原核生物mRNA在核糖体小亚基上的准确定位的两种机制。,38,谢谢,39,