Mindmap --- 蛋白质的生物合成

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现代分子生物学 思维导图 — 蛋白质合成之蛋白质的生物合成。

  • 蛋白质的生物合成
    • 核糖体使蛋白质合成的场所
    • mRNA 是蛋白质合成的模板
    • tRNA 是模板与氨基酸之间的接合体
    • 蛋白质合成消耗细胞中 90% 左右用于生物合成反应的能能量
    • 主要步骤
      • 翻译起始
        • 核糖体与 mRNA 结合并与氨基酰 - tRNA 生成起始复合物。
        • 蛋白质合成的起始复合物
          • 30S 核糖体小亚基
          • 模板 mRNA
          • fMet-tRNA fMet
          • 起始因子 IF1-3
            • IF-1 与 30S 亚基结合，它结合 A 位点，阻止氨酰 - tRNA 进入，它的定位还 阻止 30S 与 50S 亚基结合。
            • IF-2 特异地和起始子 tRNA 结合；并带到核糖体上；
            • IF-3 辅助 30S 亚基与 mRNA 起始位点得特异结合，防止大小亚基结合
          • GTP
          • 50s 核糖体大亚基
          • Mg2+
        • 原核生物翻译起始
          • 30S 核糖体小亚基与起始因子 IF –1 和 IF-3 相结合，诱发模板 mRNA 与小亚基结合 (通过 SD 序列)。
          • 由 30S 小亚基、起始因子 IF –1 和 IF-3 及模板 mRNA 所组成的复合物立即与 GTP-IF-2 及 fMet- tRNA fMet 相结合。反密码子与密码子配对。
          • 上述六组分复合物再与 50S 大亚基结合，水解 GTP 生成并释放 GDP 和 Pi, 释放起始因子。
        • 真核生物翻译起始
          • 与原核生物不同点
            • 核糖体较大
            • 有较多的起始因子参与
            • 其 mRNA 5’端具有 m7GpppNp 帽子结构
            • Met-tRNA Met 不甲酰化；
            • mRNA 5’ 端的帽子和 3’ 端的 polyA 尾巴都参与形成翻译起始复合物
          • 帽子结构能促进起始反应
          • 40S 亚基还能识别 mRNA 上的起始密码子 AUG
      • 肽链的延伸
        • 核糖体沿 mRNA5’端向 3’端移动，导致从 N 端向 C 端的多肽 合成。
        • 肽链延伸的基本要求
          • 有完整的起始复合物
          • 有氨基酰 - tRNA
          • 有延伸因子 EF-Tu，EF-Ts 和 EF-G
          • 有 GTP
        • 肽链延伸分三步
          • 第一步，后续的 AA-tRNA 与核糖体结合
          • 第二步，肽键形成
          • 第三步，移位（translocation）
      • 肽链的终止以及肽链的释放
        • 核糖体从 mRNA 上解离，准备新一轮合成反应
        • 释放因子
          • I 类释放因子识别终止密码子，并能催化新合成的多肽链从 P 位点的 tRNA 上水解释放出来
          • II 类释放因子在多肽链释放后刺激 I 类 释放因子从核糖体中解离出来
          • 释放因子行使功能时需要 GTP
          • 在原核生物中有 RF1-3
            • RF1 识别 UAA 和 UAG
            • RF2 识别 UAA 和 UGA
            • RF3 为 II 类 释放因子，与核糖体的解离有关
          • 真核生物中的 I 类和 II 类释放因子分别只有一种
            • I 类释放因子：eRF1；能识别 3 个终止子
            • II 类释放因子：eRF3
        • 当终止密码子进入核糖体 A 位点 时，在释放因子 RF1-3 的作用下
          • 水解末端肽基 tRNA
          • 释放新生肽链和 tRNA
          • 使 70S 核糖体解离成 30S 和 50S 两个亚基
    • 与蛋白质合成有关的因子
      • 起始因子（Initiation factor）IF
      • 延伸因子（Elongation factor）EF
      • 释放因子（Release Factor）RF
    • 蛋白质合成的抑制剂
      • 抗菌素
      • 链霉素
      • 嘌呤霉素
      • 青霉素，四环素，红霉素（只与原核生物核糖体发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制细菌生长）
      • 氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞 核糖体结合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞内蛋白质合成，影 响细胞生长。
蛋白质的生物合成核糖体使蛋白质合成的场所mRNA是蛋白质合成的模板tRNA是模板与氨基酸之间的接合体蛋白质合成消耗细胞中90%左右用于生物合成反应的能能量主要步骤翻译起始核糖体与mRNA结合并与氨基酰-tRNA生成起始复合物。蛋白质合成的起始复合物30S 核糖体小亚基模板mRNAfMet-tRNA fMet起始因子 IF1-3IF-1与30S亚基结合,它结合A位点,阻止氨酰-tRNA进入,它的定位还 阻止30S与50S亚基结合。IF-2 特异地和起始子tRNA结合;并带到核糖体上;IF-3辅助30S亚基与mRNA起始位点得特异结合,防止大小亚基结合GTP50s 核糖体大亚基Mg2+原核生物翻译起始30S 核糖体小亚基与起始因子IF –1和IF-3相结合, 诱发模板mRNA与小亚基结合(通过SD序列)。由30S小亚基、起始因子IF –1和IF-3及模板 mRNA所组成的复合物立即与GTP-IF-2及fMet- tRNA fMet 相结合。反密码子与密码子配对。上述六组分复合物再与50S大亚基结合,水解GTP 生成并释放GDP和Pi,释放起始因子。真核生物翻译起始与原核生物不同点核糖体较大有较多的起始因子参与其mRNA 5’端具有 m7GpppNp帽子结构Met-tRNA Met 不甲酰化;mRNA 5’ 端的帽子和 3’ 端的polyA尾巴都参与形成翻译起始复合物帽子结构能促进起始反应40S 亚基还能识别mRNA上的起始密码子AUG肽链的延伸核糖体沿mRNA5’端向3’端移动,导致从N端向C端的多肽 合成。肽链延伸的基本要求有完整的起始复合物有氨基酰-tRNA有延伸因子EF-Tu，EF-Ts和EF-G有GTP肽链延伸分三步第一步，后续的AA-tRNA与核糖体结合第二步，肽键形成第三步，移位（translocation）肽链的终止以及肽链的释放核糖体从mRNA上解离，准备新一轮合成反应释放因子I类释放因子识别终止密码子，并能催化新合成的多肽链从P位点的tRNA上水解释放出来II类释放因子在多肽链释放后刺激 I类 释放因子从核糖体中解离出来释放因子行使功能时需要GTP在原核生物中有 RF1-3RF1识别UAA和UAGRF2识别UAA和UGARF3为 II类 释放因子，与核糖体的解离有关真核生物中的I类和II类释放因子分别只有一种I类释放因子：eRF1；能识别3个终止子II类释放因子：eRF3当终止密码子进入核糖体 A位点 时，在释放因子 RF1-3 的作用下水解末端肽基tRNA释放新生肽链和tRNA使 70S 核糖体解离成 30S 和 50S 两个亚基与蛋白质合成有关的因子起始因子（Initiation factor）IF延伸因子（Elongation factor）EF释放因子（Release Factor）RF蛋白质合成的抑制剂抗菌素链霉素嘌呤霉素青霉素，四环素，红霉素（只与原核生物核糖体发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制细菌生长）氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞 核糖体结合,又能与真核生物核糖体结合,妨碍细胞内蛋白质合成,影 响细胞生长。