1、l第一節(jié)第一節(jié) 遺傳密碼遺傳密碼l第二節(jié)第二節(jié) 與蛋白質(zhì)合成有關的細胞與蛋白質(zhì)合成有關的細胞器和生物大分子器和生物大分子l第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)生物合成的機理蛋白質(zhì)生物合成的機理l第四節(jié)第四節(jié) 多肽鏈的折疊和加工多肽鏈的折疊和加工l第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質(zhì)的投遞和降解蛋白質(zhì)的投遞和降解蛋白質(zhì)是絕大多數(shù)信息途徑的終產(chǎn)物蛋白質(zhì)是絕大多數(shù)信息途徑的終產(chǎn)物蛋白質(zhì)的合成機制是最復雜的生物合成機蛋白質(zhì)的合成機制是最復雜的生物合成機制制盡管蛋白質(zhì)的合成具有極其復雜，但還是盡管蛋白質(zhì)的合成具有極其復雜，但還是有相當高的速率有相當高的速率1.核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所（核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所（Paul Zamecni

2、c)2. tRNA的發(fā)現(xiàn)（的發(fā)現(xiàn)（Mahlon Hoagland and Zamecnik)3. tRNA充當適配器的作用充當適配器的作用 （一）（一）平均說來，每個閱讀框中的每平均說來，每個閱讀框中的每20個密碼個密碼子就應該有一個終止密碼子。如果一個子就應該有一個終止密碼子。如果一個閱讀框有閱讀框有50個以上的連續(xù)密碼子無一個個以上的連續(xù)密碼子無一個終止密碼子，這段順序為開放閱讀框終止密碼子，這段順序為開放閱讀框（open reading frame)（三）、（三）、Established the chemicalstructure oftRNAEstablished the in vit

3、ro system for revealing the genetic codesDevised methods to synthesize RNAs with definedsequencesCopolymer of alwayslead to synthesis of polypeptides of :ABABABABABABAB- aa1-aa2-aa1-aa2- 破解遺傳密破解遺傳密碼的濾膜結碼的濾膜結合試驗合試驗1、均聚多核苷、均聚多核苷酸鏈指導蛋白酸鏈指導蛋白質(zhì)的合成質(zhì)的合成2、核糖體結合、核糖體結合技術技術The for detecting the bindingof a tri

4、nucleotide to a specific aminoacyl-tRNAmolecule: about codons were assigned bythis simple and elegantmethod.氨基酸一旦與氨基酸一旦與tRNA形成氨酰形成氨酰-tRNA后，進后，進一步的去向就由一步的去向就由tRNA來決定。來決定。Chapeville and Lipmann 實驗實驗返回l一、核糖體和多核糖體一、核糖體和多核糖體l（一）、核糖體（一）、核糖體l 1、核糖體的結構與裝配、核糖體的結構與裝配l （1）、原核生物核糖體組件）、原核生物核糖體組件原核生物大腸桿菌核糖體的組成原核生

5、物大腸桿菌核糖體的組成 （二）、多核糖體（二）、多核糖體1、1、tRNA結構結構Class Arg Cys Gln Glu Ile Leu Met Trp Tyr ValClass Ala Asn Asp Gly His Lys Phe Pro Ser Thr1、E.Coli Glu-tRNA合成酶合成酶tRNA識別位點識別位點一些氨酰一些氨酰-tRNA合成酶所識別的確定因素在存在于合成酶所識別的確定因素在存在于反密碼子中反密碼子中酵母酵母tRNAphe 的確定因素為五個不同的堿基的確定因素為五個不同的堿基共有的共有的12個核苷酸確定個核苷酸確定t RNAser 家族家族單一單一G:U堿基對決

6、定堿基對決定tRNAAla sICIUGUIA1、原核生物蛋白質(zhì)合成中的起始因子、原核生物蛋白質(zhì)合成中的起始因子leIF1 功能與原核生物功能與原核生物IF1相似。相似。leIF2 引導結合引導結合Met-tRNA與核糖體小亞基與核糖體小亞基結合結合l 2 與與GTP結合結合l 2 功能尚不清楚功能尚不清楚l 2 結合結合Met-tRNAleIF3 參與參與43S核糖體復合物的形成核糖體復合物的形成,與原與原核生物的核生物的IF3功能不同功能不同,它是第一個和小亞基結它是第一個和小亞基結合因子。合因子。leIF4l 4A 促使促使eIF4E從從mRNA帽子結構上釋放出來帽子結構上釋放出來 l

7、4B 促進促進eIF4B與與mRNA結合結合 l 4C 參與參與43S核糖體復合物的形成核糖體復合物的形成l 4E 與與P220一起和一起和eIF4A, mRNA結合形成復結合形成復合物合物l 4F 是是eIF4A-eIF4E-p220-mRNA復合物，特復合物，特稱為帽子結構結合蛋白復合物（稱為帽子結構結合蛋白復合物（CBPC），具），具ATP酶活力酶活力lP220 促使促使eIF4A在帽子結構附近尋找在帽子結構附近尋找結合位結合位,引導引導 eIF4F-mRNA復合物的生成。復合物的生成。leIF5 促使促使eIF4E 、eIF2、 eIF3離開離開48S起起始復合物始復合物,引導引導60

8、S大亞基與大亞基與40S小亞基結小亞基結合合,生成生成80S起始復合物。起始復合物。leIF6 加速失活的加速失活的80S解離。解離。l1、原核生物蛋白質(zhì)生物合成的延伸因子、原核生物蛋白質(zhì)生物合成的延伸因子l EFTu 形成形成AAtRNA-GTP-EFTU復合物，引導復合物，引導AAtRNA結合在核糖體結合在核糖體的的A位。位。l EFTs 協(xié)助協(xié)助EFTU形成形成AAtRNA-GTP-EFTu復合物。復合物。l EFG 移位因子，幫助移位過程的進移位因子，幫助移位過程的進行。行。 lEF1 促進促進AA-酰酰tRNA與核糖體結合與核糖體結合lEF1 促使促使EF1 再循環(huán)再循環(huán)lEF2 作

9、用與原核生物的作用與原核生物的EF-G相似相似l1、原核生物蛋白質(zhì)生物合成的終止和釋、原核生物蛋白質(zhì)生物合成的終止和釋放因子放因子lRF1 識別識別UAA、UAG終止密碼子終止密碼子lRF2 識別識別UAA、UGA終止密碼子終止密碼子lRF3 加強加強RF1 和和RF2 的作用的作用l2、真核生物蛋白質(zhì)生物合成的終止和釋、真核生物蛋白質(zhì)生物合成的終止和釋放因子放因子lRF 具有三種原核因子的功能具有三種原核因子的功能返回 多肽鏈合成的起始多肽鏈合成的起始 多肽鏈的延伸多肽鏈的延伸 多肽鏈終止和釋放多肽鏈終止和釋放一、原核生物蛋白質(zhì)合成的分子機制一、原核生物蛋白質(zhì)合成的分子機制（1）、）、70S

10、核糖體的解聚核糖體的解聚（2）、）、30S核糖體核糖體IF1.3復合物的形成復合物的形成（3）、）、 30S核糖體起始復合物的形成核糖體起始復合物的形成（4）、）、 70S核糖體起始復合物的形成核糖體起始復合物的形成起始起始RNA可被可被E.coli 核糖體識別的不同核糖體識別的不同S-D序列序列（1）、氨基酸的進位）、氨基酸的進位（2）、轉肽）、轉肽（3）、移位）、移位E.coli 核糖體中多肽鏈延伸事情的循環(huán)圖解核糖體中多肽鏈延伸事情的循環(huán)圖解使使70S核糖體與核糖體與mRNA復合物返回到延伸循復合物返回到延伸循環(huán)起點的三個步驟：環(huán)起點的三個步驟：脫酰基脫酰基tRNA自自P位點的脫離位點的

11、脫離肽基肽基-tRNA從從A位點移到位點移到P位點位點23SRNA的肽基轉的肽基轉移中心移中心核糖體向后移動，核糖體向后移動，使下一密子進使下一密子進 入入A位點位點該過程需要該過程需要EFG的幫助的幫助蛋白質(zhì)合成的能量消耗為每個氨基酸至少需四蛋白質(zhì)合成的能量消耗為每個氨基酸至少需四個高能磷酸鍵，此外還需兩個個高能磷酸鍵，此外還需兩個GTP，運于氨酰，運于氨酰-tRNA合成中氨基酸的活化合成中氨基酸的活化肽鏈終止事件肽鏈終止事件多核糖體的電子顯微圖多核糖體的電子顯微圖E.coli色氨酸操縱子色氨酸操縱子真核真核mRNA的特征結構的特征結構43S前起始復合物的形成前起始復合物的形成 43S起始復

12、合物與起始復合物與mRNA的結合的結合及及40S核糖體亞基遷移至正確的核糖體亞基遷移至正確的起始密碼子起始密碼子AUG 80S起始復合物的形成起始復合物的形成 真核生物中，延伸循環(huán)與原核生真核生物中，延伸循環(huán)與原核生物中非常相似。三個真核延伸因子物中非常相似。三個真核延伸因子稱作稱作eIF1、eIF、eIF2,它們具有它們具有與相應的細菌延伸因子與相應的細菌延伸因子EF-Tu、EF-Ts、EF-G 類似的功能。類似的功能。真核生物中一個稱為真核生物中一個稱為eIF的釋放的釋放因子識別所有的三個終止密碼子因子識別所有的三個終止密碼子eIF2通過通過亞基的亞基的ser殘基可逆磷酸殘基可逆磷酸化作用

13、對其功能進行調(diào)節(jié)化作用對其功能進行調(diào)節(jié)鏈霉素鏈霉素嘌呤霉素嘌呤霉素白喉毒素白喉毒素蓖麻毒蛋白蓖麻毒蛋白蛋白折疊途徑蛋白折疊途徑多肽鏈的蛋白酶切割多肽鏈的蛋白酶切割蛋白轉運蛋白轉運原核蛋白轉運原核蛋白轉運真核蛋白分類與轉運真核蛋白分類與轉運分泌性蛋白和許多膜蛋白的合成與穿分泌性蛋白和許多膜蛋白的合成與穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的轉運相偶聯(lián)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的轉運相偶聯(lián)線粒體蛋白的輸入線粒體蛋白的輸入真核中蛋白降解的通用途徑蛋白酶體返回l一、氨基末端和羧基末端的修飾一、氨基末端和羧基末端的修飾l氨基末端氨基末端fMet 和和 Met被切除被切除,在在50%的真核生的真核生物蛋白中物蛋白中,其翻譯后氨基末端的氨基都要乙酰

14、化其翻譯后氨基末端的氨基都要乙酰化,羧基末端也被修飾。羧基末端也被修飾。l二、信號肽的切除二、信號肽的切除1530AAl三、氨基酸殘基的修飾三、氨基酸殘基的修飾l1、蘇、絲、酪氨酸被磷酸化、蘇、絲、酪氨酸被磷酸化l2、天冬、谷氨酸被羧化、天冬、谷氨酸被羧化l3、賴氨基酸被甲基化、賴氨基酸被甲基化l四、糖側鏈的連接四、糖側鏈的連接l1、氮連寡糖、氮連寡糖 糖和糖和Asn的氨相接的氨相接l2、氧連寡糖、氧連寡糖 糖和糖和Ser The羥基相接羥基相接 l五、異戊二烯基團的附加五、異戊二烯基團的附加l六、附基的附加六、附基的附加l七、蛋白酶水解修飾七、蛋白酶水解修飾l八、二硫鍵的形成八、二硫鍵的形成

15、返回 蛋白質(zhì)的投遞蛋白質(zhì)的投遞 蛋白質(zhì)分類并轉運到蛋白質(zhì)分類并轉運到它們正確的位置的過程。它們正確的位置的過程。一、分泌到胞外的蛋白質(zhì)、整合到質(zhì)膜一、分泌到胞外的蛋白質(zhì)、整合到質(zhì)膜和進入溶酶體的蛋白質(zhì)，運轉的前幾步和進入溶酶體的蛋白質(zhì)，運轉的前幾步是相同的，起源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。是相同的，起源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。二、進入線粒體、葉綠體和細胞核有三二、進入線粒體、葉綠體和細胞核有三種獨特的運轉過程。種獨特的運轉過程。三、細胞質(zhì)蛋白質(zhì)仍然存在于細胞質(zhì)三、細胞質(zhì)蛋白質(zhì)仍然存在于細胞質(zhì)l 分泌到胞外的蛋白質(zhì)、整和到質(zhì)膜和進入溶分泌到胞外的蛋白質(zhì)、整和到質(zhì)膜和進入溶酶體的蛋白質(zhì)，運轉的前幾步是相同的，起源酶體的蛋白質(zhì)，運

16、轉的前幾步是相同的，起源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在氨基末端的信號肽的引導下進入于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在氨基末端的信號肽的引導下進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。l信號肽的特點：信號肽的特點：l1、含有、含有1015個疏水氨基酸個疏水氨基酸l2、疏水氨基酸前端近氨基末端有一個或多個、疏水氨基酸前端近氨基末端有一個或多個正電荷的氨基酸正電荷的氨基酸l3、在羧基一端有一個極性的短序列氨基酸。、在羧基一端有一個極性的短序列氨基酸。Proteins are translocated to the ER lumenvia the guidance of their N-terminal signalsequences,which share

17、 three similar structural features.信號肽指導真核蛋白進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽指導真核蛋白進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)l1、糖基化蛋白是通過、糖基化蛋白是通過Asn與寡糖相連與寡糖相連,首先在首先在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)形成核心寡糖內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)形成核心寡糖,核心寡糖和蛋白質(zhì)結合核心寡糖和蛋白質(zhì)結合后后,在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體內(nèi)被進一步修飾在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體內(nèi)被進一步修飾,其修其修飾的程度和蛋白質(zhì)的投遞有關。飾的程度和蛋白質(zhì)的投遞有關。l2、蛋白質(zhì)通過運輸小泡進入高爾基體，在高、蛋白質(zhì)通過運輸小泡進入高爾基體，在高爾基體中加上爾基體中加上O-連接寡糖，且對連接寡糖，且對N連接寡糖連接寡糖進一步修飾。蛋白質(zhì)被重

18、新分類送至最終的目進一步修飾。蛋白質(zhì)被重新分類送至最終的目的地。的地。l3、在高爾基體內(nèi)，區(qū)分分泌到胞外的蛋白質(zhì)、在高爾基體內(nèi)，區(qū)分分泌到胞外的蛋白質(zhì)、整和到質(zhì)膜和進入溶酶體的蛋白質(zhì)的過程，不整和到質(zhì)膜和進入溶酶體的蛋白質(zhì)的過程，不依賴信號肽而是依賴其結構。依賴信號肽而是依賴其結構。l 在高爾基體內(nèi)，磷酸轉移酶可以識別寡糖鏈在高爾基體內(nèi)，磷酸轉移酶可以識別寡糖鏈上的甘露糖并使之磷酸化，（磷酸轉移酶磷酸上的甘露糖并使之磷酸化，（磷酸轉移酶磷酸化甘露糖的基礎是它可以識別水解酶中的特征化甘露糖的基礎是它可以識別水解酶中的特征性結構性結構“信號補丁信號補丁”）。磷酸化甘露糖酶可）。磷酸化甘露糖酶可以被

19、高爾基體膜上的受體識別，含有這種受體以被高爾基體膜上的受體識別，含有這種受體-磷酸化甘露糖酶復合體的小泡在高爾基體的磷酸化甘露糖酶復合體的小泡在高爾基體的背面出芽，并使它進入小泡，小泡內(nèi)的低背面出芽，并使它進入小泡，小泡內(nèi)的低PH使受體使受體-磷酸化甘露糖酶復合體解體，由泡內(nèi)磷酸化甘露糖酶復合體解體，由泡內(nèi)的磷酸酯酶水解磷酸基團，受體重新回到高爾的磷酸酯酶水解磷酸基團，受體重新回到高爾基體，含有水解酶的小泡從分類小泡中出芽并基體，含有水解酶的小泡從分類小泡中出芽并被送進溶酶體。被送進溶酶體。An UDP-GlcNAc analogl1、蛋白質(zhì)的氨基末端有信號肽序列、蛋白質(zhì)的氨基末端有信號肽序列

20、l2、分子伴侶（伴侶蛋白）可以識別、分子伴侶（伴侶蛋白）可以識別l3、前體蛋白和細胞器膜上的受體識別，通過、前體蛋白和細胞器膜上的受體識別，通過蛋白通道進入細胞器，在細胞器中被出去信號蛋白通道進入細胞器，在細胞器中被出去信號肽序列，在分子伴侶的幫助下形成空間結構。肽序列，在分子伴侶的幫助下形成空間結構。l4、前體蛋白進入細胞器時，可以被、前體蛋白進入細胞器時，可以被ATP、GTP水解促進，也可以是通過跨膜的電化學勢水解促進，也可以是通過跨膜的電化學勢促進。促進。l1、核糖體是在細胞核中組裝的、核糖體是在細胞核中組裝的l2、真核生物細胞分裂期間，核膜破裂，、真核生物細胞分裂期間，核膜破裂，一旦細

21、胞分裂完成，核膜被重新建立，一旦細胞分裂完成，核膜被重新建立，分散的核蛋白必須被重新輸入進核中，分散的核蛋白必須被重新輸入進核中，為了重新輸入，使蛋白進入核的信號順為了重新輸入，使蛋白進入核的信號順序（核定位順序序（核定位順序 NLS）是不被切除的。）是不被切除的。核定位順序核定位順序 可以在蛋白質(zhì)的任何部位。可以在蛋白質(zhì)的任何部位。l3、對核的輸入是由一批再細胞核和細胞質(zhì)之、對核的輸入是由一批再細胞核和細胞質(zhì)之間循環(huán)的蛋白質(zhì)介導的。間循環(huán)的蛋白質(zhì)介導的。l4、蛋白質(zhì)包括：輸入蛋白、蛋白質(zhì)包括：輸入蛋白、和和Ran(GTPase)。l5、輸入蛋白、輸入蛋白、形成一個雜二聚體，作為輸形成一個雜二聚體，作為輸核蛋白的可溶性受體，核蛋白的可溶性受體， 亞基在細胞質(zhì)中結合亞基在細胞質(zhì)中結合帶有核定位順序帶有核定位順序 NLS的蛋白質(zhì)，這種核定位的蛋白質(zhì)，這種核定位順序順序 NLS的蛋白復合物錨泊在核孔處，然后的蛋白復合物錨泊在核孔處，然后在在Ran(GTPase)的幫助下進入核內(nèi)，結合帶有的幫助下進入核內(nèi)，結合帶有核定位順序核定位順序 NLS的蛋白質(zhì)解離，輸入蛋白的蛋白質(zhì)解離，輸入蛋白、被運出細胞核。被運出細胞核。