导图社区 蛋白质的生物合成1
蛋白质的生物合成的思维导图，从蛋白质的生物合成体系、蛋白质的生物合成过程、蛋白质的成熟几个方面作了介绍，供大家学习参考。
第5章 植物细胞融合技术的思维导图。从主要内容及其要求、植物原生质体制备、原生体培养、植物原生质体融合几个方面作了归纳梳理。
这是一篇关于第十二、十三章：B、T介导的免疫应答的思维导图，分别介绍了B淋巴细胞的免疫应答和T淋巴细胞的免疫应答相关的知识点总结，供大家学习借鉴。
这是一篇关于固有免疫系统及其介导的应答的思维导图，生物在长期种系化进程中形成的一系列防御机制，从固有免疫应答、组织屏障、固有免疫细胞、分类、几个方面作了阐述。
社区模板帮助中心，点此进入>>
论语孔子简单思维导图
《傅雷家书》思维导图
《童年》读书笔记
《茶馆》思维导图
《朝花夕拾》篇目思维导图
《昆虫记》思维导图
《安徒生童话》思维导图
《鲁滨逊漂流记》读书笔记
《这样读书就够了》读书笔记
妈妈必读：一张0-1岁孩子认知发展的精确时间表
蛋白质的生物合成
蛋白质的生物合成体系
遗传密码的“携带者”——mRNA
模板
mRNA
遗传密码
三联体密码子：mRNA的ORF区，从5'~3'方向，每3个相邻的碱基为一组，编码一种氨基酸，串联排列的3个碱基被称为三联体密码子
起始密码子：AUG
终止密码子：UAA, UAG, UGA
密码的方向性
翻译时阅读方向只能从5'~3'，从mRNA起始密码子开始注意阅读直到终止密码子
密码的连续性
从起始密码子开始，沿着mRNA5'~3'的方向不重叠地进行阅读，从N端到C端生成一条具有特定顺序的肽链
密码的简并性与摆动性
只有色氨酸和甲硫氨酸只有一个密码子，其他大多数氨基酸都对应有多个密码子编码
简并性主要由密码子第3个碱基呈摆动而造成的，密码子专一性一般由前两个碱基决定
密码的通用性
病毒、细菌、植物、动物、人通用同一套遗传密码
氨基酸的搬运工具——tRNA
tRNA的种类
细胞内tRNA种类60~70种
tRNA结构
含有较多的修饰成分
3个环
D环
TψC环
反密码子环
与mRNA结合的部位
不同tRNA额外环大小不一
两个重要的功能部位
mRNA结合部位
氨基酸结合部位
二级结构：三叶草
三级结构：倒L
肽链的“装配机”——核糖体
原核生物
A位：氨基酰位
P位：肽酰位
E位：tRNA排出部位
真核生物
A位
P位（空载的tRNA直接从P位脱落）
肽链生物合成需要的酶类和蛋白质因子
能量提供：ATP、GTP
酶类：转肽酶、转位酶
氨基酰-tRNA合成酶
辅酶：镁离子
翻译蛋白因子
起始因子：IF（eIF）
延长因子：EF（eEF）
释放因子：RF（eRF）
蛋白质的生物合成过程
氨基酸活化与搬运
酶：氨基酰-tRNA合成酶
通过分子中相分隔的部位特异性识别tRNA与对应的氨基酸，并结合ATP
主要反应步骤
ATP分解成PPi与AMP
AMP、酶、氨基酸三者结合为中间复合体，其中氨基酸的羧基与磷酸腺苷的磷酸以酐键相连形成活化的氨基酸
活化的氨基酸与tRNA的3'末端CCA的A上的核糖3'位羟基结合，形成相应的氨基酰-tRNA
校对活性：可以将错误结合的氨基酸水解释放，再换上与密码子相对应的氨基酸
起始密码子处的tRNA-Met和阅读框内部的tRNA-Met的结构不同，原核生物的tRNA-Met生成后在N10-甲酰基四氢叶酸作用下生成甲酰甲硫氨酸-tRNA，在真核生物，具有其实功能的是甲硫氨酸-tRNA
肽链合成的起始
原核生物蛋白质合成的起始
70S核糖体在IF-1作用下分解成大亚基和小亚基
IF-3与小亚基结合，与IF-1靠近并阻止大小亚基的结合
核糖体小亚基与mRNA5'端结合，识别起始位点的AUG
16S rRNA与起始位点前8~13个核苷酸处共有序列（S-D序列）互补配对
rPS-1与S-D序列后的小核苷酸序列识别结合
IF-2与GTP结合并运送甲硫氨酸-tRNAi到AUG起始位点上，IF-3被释放，此时的复合体称为30S起始复合体
50S亚基与上述复合体结合，替换出IF-1和IF-2，水解GTP，形成70S起始复合体
真核生物蛋白质合成的起始
eIF种类多达12种
Met-tRNAi在eIF-2作用下与GTP结合后与跟eIF-3结合的40S小亚基结合
mRNA在eIF-4B和eIF-4F作用下依赖于ATP去除高级结构
40S小亚基与mRNA的5'帽子结合，在mRNA上移动寻找起始位点AUG
eIF-5替换掉eIF-2和eIF-3，使得大亚基能够与上述复合体结合并水解GTP
eIF-4C帮助60S大亚基与复合体结合后离去
eIF-2B帮助eIF-2-GDP复合物进入下一轮循环
起始循环的速率受到eIF-2的磷酸化调控
肽链合成的延长
原核生物蛋白质合成的延长
核糖体循环
进位
又称为注册，是指一个氨基酰tRNA按照mRNA模板指令进入并结合到核糖体A位的过程
延长因子T
Tu亚基
EF-T结合GTP后释放Ts，Tu与GTP,核糖体和氨基酰tRNA形成四元复合体
输送氨基酰tRNA到A位与mRNA密码子结合
GTP分解并释放出Tu-GDP和Pi
Ts亚基
在GTP供能下，Ts催化Tu-GDP重新生成Tu-GTP
成肽
肽酰基转移酶
催化P位上的Met-tRNAi（最初就结合在P位）与A位上新加入的氨基酰-tRNA形成肽键
本质是酯键转化为肽键
发生成肽后P位的tRNA变成空载的
移位
延长因子G
利用水解GTP供能将核糖体向3'端移动一个密码子的距离
空载的tRNA从E位解离
GTP在生成肽键中的作用
Tu将tRNA转入A位
EF-G将核糖体移位
生成一个肽键平均消耗4个高能磷酸键（合成氨基酰tRNA消耗两个高能磷酸键）
真核生物蛋白质合成的延长
eEF-1α功能与EF-Tu类似
eEF-1β功能与EF-Ts类似
与原核生物类似
eEF-2功能与EF-G类似
肽链合成的终止
原核生物蛋白质合成的终止
终止密码子进入核糖体A位点
RF结合GTP并识别终止密码子，结合于A位点
三类释放因子RF
RF-1识别UAA和UAG；RF-2识别UAA和UGA
RF-3激活前两种释放因子
释放因子识别A位点后，可以将位于大亚基上的肽酰基转移酶活性变为酯酶活性，催化P位上的肽酰基tRNA水解
mRNA、模板及各种蛋白因子、其他组分都可以被循环利用
真核生物蛋白质合成的终止
只有一种释放因子eRF，可以识别三种终止密码子
蛋白质的成熟
翻译后修饰PTM：许多蛋白质在翻译后还需要经过蛋白水解酶的作用切除一些序列，或对某些氨基酸的残基进行化学修饰才能成为有活性的成熟蛋白质的过程
多肽链的折叠
分子伴侣
功能
封闭待折叠的疏水区域，阻止新生肽链不正常聚集
创建一个隔离的环境，使肽链折叠互不干扰
在应激状态下使已经折叠的蛋白去折叠，使不正常的分子聚合解聚
热休克蛋白家族HSP
包括HSP100、HSP90、HSP70、HSP60、sHSP
HSP70（DnaK蛋白）
功能域
N端ATP酶结构域
C端肽链结合结构域
HSP70系统
HSP40（DnaJ蛋白）
功能：与新生肽链结合
HSP20（GrpE）
功能：交换ADP与ATP
步骤
DnaJ先与新生肽链结合
再与DnaK-ATP复合物结合，形成DnaJ-新生肽链-DnaK-ATP复合体
ATP水解，蛋白部分折叠
GrpE交换ADP成ATP，蛋白释放
蛋白质肽链延长时，DnaK可从一个位点解离，再结合到其他位点，使底物蛋白质某一部分正确折叠
HSP60（GroEL）
结构
14个亚基结构，以相反方向堆叠成两个七聚体环
七聚体顶部和底部表面完全相同
近端环被GroES（HSP10)结合，远端环未被GroES结合
需要折叠的肽链进入GroEL桶状结构之后，GroES封闭GroEL出口
蛋白质在桶内消耗大量ATP，完成折叠
折叠完成后，形成天然空间构象的蛋白质被释放，GroEL和GroES被重复利用
未形成天然构象的蛋白重复这一过程
蛋白质的翻译后修饰
多肽链的有限水解
切除N端甲酰基或甲硫氨酸
经过脱甲酰基酶去除甲酰基
被氨基肽酶水解去除甲酰甲硫氨酸
分泌蛋白或者跨膜蛋白前体N端以疏水氨基酸残基为主的肽段，有13~36个氨基酸，称为信号肽，在蛋白质成熟的过程中会被切除
肽链中肽键水解
多肽链经过不同的水解产生数种小分子活性肽
垂体合成促黑皮素原POMC水解生成不同的蛋白质
ACTH
α-促黑激素
β-促脂解素
β-促黑激素
促皮质素样中叶肽
α-促脂解素
β-内啡肽
γ-内啡肽
α-内啡肽
氨基酸残基侧链的化学修饰
蛋白质糖基化
在蛋白质合成的同时或者合成时，在酶催化下糖链被连接到肽链上特定糖基化位点
4类分子协调完成
糖基转移酶（主导），糖链的生物合成
糖苷酶
糖基供体
糖基接受体
N-连接型糖蛋白
共翻译过程，粗面内质网上的核糖体合成蛋白质肽链时，出现Asn-X-Thr/Ser motif时，有可能开始糖基化
内质网上以多萜醇为载体，合成14糖基寡糖链，然后转移到肽链的糖基化位点，进而转入高尔基体和内质网上进行加工
O-连接型糖蛋白
主要位点是丝氨酸、苏氨酸，此外还有酪氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸等
通过N-乙酰半乳糖胺和丝氨酸或苏氨酸残基相连的O-GalNAc分布最广、研究最多
与Ser/Thr连接的只有单糖基O-GalNAc
存在于细胞质和细胞核中
可逆动态调节，可以与磷酸化发生竞争或者协作
磷酸化
主要发生在两种氨基酸，一种是丝氨酸（苏氨酸），一种是酪氨酸
催化两种磷酸化的蛋白激酶不同，少数酶可以同时作用于这两种氨基酸，比如MEK丝裂原活化蛋白激酶
酪氨酸磷酸化
细胞内信号转导和酶活性调节的主要方式
与多蛋白复合体的形成构成细胞信号转导的基本机制
几乎所有多肽类细胞生长因子都是通过这一途径激活细胞生长
在细胞所有磷酸化修饰中占比例很低，保证了细胞对内外信号刺激敏感
催化磷酸化的是蛋白激酶，催化去磷酸化的是磷酸酶
阿尔兹海默症
tau蛋白异常磷酸化导致神经元纤维缠结，丧失生理学功能
乙酰化
乙酰基转移到氨基酸侧链基团的N、O、C上的过程
组蛋白和非组蛋白以及核外蛋白质都发现了乙酰化的现象
乙酰基供体是乙酰辅酶A
普遍修饰代谢酶
甲基化
甲基供体是活性甲基化合物，比如SAM
受体一般是精氨酸或赖氨酸，精氨酸可以被甲基化1~2次，赖氨酸可以被甲基化1~3次
催化的酶为甲基化转移酶
最常见的是组蛋白甲基化，甲基加在H3或H4组蛋白N端Arg或Lys残基上
抑制或促进基因的表达
蛋白质合成后的靶向运输
共翻译易位运输
信号肽
N端正电荷的碱性氨基酸
中段核心疏水区，含有疏水中性氨基酸
C端残基侧链较短
SRP
由7SL-RNA和6种蛋白质组成的复合体
与携带新生多肽链的核糖体作用，暂停蛋白合成
新生肽链插入到与核糖体结合的内质网膜上特殊通道
水解GTP使得SRP被释放，肽链合成继续
信号肽在内质网内被切除，蛋白质合成后被释放
分泌型蛋白质的加工
子主题
