（农学课件）09 蛋白质的生物合成.ppt

1、第九章第九章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成第一节 蛋白质合成体系的重要组成部分蛋白质合成体系的重要组成部分第二节 蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程第三节 蛋白质合成后的运送蛋白质合成后的运送（一）蛋白质生物合成体系的重要组分 蛋白质生物合成体系的重要组分主要包括mRNA 、tRNA 、rRNA、有关的酶以及几十种蛋白质因子。其中，mRNA是蛋白质生物合成的直接模板。tRNA的作的作用体现在三个方面用体现在三个方面：3CCA接受氨基酸；反密码子识别mRNA链上的密码子；连接多肽链和核糖体。rRNA和几十种蛋白质组成合成蛋白质的场所棗核糖体。 遗传密码的特点遗传密码的特点：无标点性、无重叠性；

2、通用性和例外；简并性；变偶性。知识要点（二）蛋白质白质生物合成的过程 蛋白质生物合成的过程分四个步骤：氨基酸活化、氨基酸活化、肽链合成的起始、延伸、终止和释放肽链合成的起始、延伸、终止和释放。 其中，氨基酸活化即氨酰tRNA的合成，反应由特异的氨酰tRNA合成酶催化，在胞液中进行。氨酰tRNA合成酶既能识别特异的氨基酸，又能辩认携带该氨酰基的一组同功受体tRNA分子。 肽链合成的起始对于大肠杆菌等原核细胞来说，是70S起始复合物的形成。它需要核糖体30S和50S亚基、带有起始密码子AUG的mRNA、fMet-tRNAf 、起始因子IF1、IF2、IF3（分子量分别为10 000、80 000和

3、21 000的蛋白质）以及GTP和Mg2+的参加。 肽链合成的延伸需要7070S S起始起始复合物、氨酰复合物、氨酰- -tRNAtRNA、三种延伸因子三种延伸因子：一种是热不稳定的EF-Tu，另一种是热稳定的EF-Ts，第三种是依赖GTP的EF-G以及GTP和Mg2+。 肽链合成的终止和释放需要三个终止因子RF1、RF2、RF3蛋白的参与。 比较真核细胞蛋白质生物合成与原核细胞的不同。（三）蛋白质合成后的修饰 蛋白质合成后的几种修饰方式蛋白质合成后的几种修饰方式：氨基末端的甲酰甲硫氨酸的切除、肽链的折叠、氨基酸残基的修饰、切去一段肽链。蛋白质合成的蛋白质合成的场所场所是核糖体是核糖体, ,原

4、料原料是是2020种种L-L-氨氨基酸，反应所需基酸，反应所需能量能量由由ATPATP、GTPGTP提供，此外还有提供，此外还有MgMg2+2+、K K+ + 等金属离子参与。等金属离子参与。蛋白质合成体系主要由蛋白质合成体系主要由mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA、有有关的酶以及几十种蛋白质因子组成。关的酶以及几十种蛋白质因子组成。A G C C T GA G C C T GU C G G A CU C G G A CSer Asp SerSer Asp Ser一些概念、定义1，翻译（translation）：在蛋白质合成期间，将存在于mRNA上代表一个多肽的核苷酸残基序列

5、转换为多肽链氨基酸残基序列的过程。2，遗传密码（genetic code）：核酸中的核苷酸残基序列与蛋白质中的氨基酸残基序列之间的对应关系。；连续的3个核苷酸残基序列为一个密码子，特指一个氨基酸。标准的遗传密码是由64个密码子组成的，几乎为所有生物通用。3，起始密码子（iniation codon）：指定蛋白质合成起始位点的密码子。最常见的起始密码子是蛋氨酸密码：AUG序列，该序列编码着一个指定的氨基酸 ，tRNA 的反密码子与mRNA的密码子互补。4，终止密码子（termination codon）：任何tRNA分子都不能正常识别的，但可被特殊的蛋白结合并引起新合成的肽链从翻译机器上释放的密

6、码子。存在三个终止密码子：UAG ,UAA和UGA。5，密码子（condon）：mRNA（或DNA）上的三联体核苷酸残基6，反密码子（anticodon）：tRNA分子的反密码子环上的三联体核苷酸残基序列。在翻译期间，反密码子与mRNA中的互补密码子结合。7，简并密码子（degenerate codon）：也称为同义密码子。是指编码相同的氨基酸的几个不同的密码子。 8，氨基酸臂（amino arm）：也称为接纳茎。tRNA分子中靠近3端的核苷酸序列和5端的序列碱基配对，形成的可接收氨基酸的臂（茎）。9，TC臂（TC arm）：tRNA中含有胸腺嘧啶核苷酸-假尿嘧啶核苷酸-胞嘧啶核苷酸残基序列的

7、茎-环结构。10，氨酰-tRNA（aminoacyl-tRNA）：在氨基酸臂的3端的腺苷酸残基共价连接了氨基酸的tRNA分子。11，同工tRNA（isoacceptor tRNA）：结合相同氨基酸的不同的tRNA分子。12，摆动（wobble）：处于密码子3端的碱基与之互补的反密码子5端的碱基（也称为摆动位置），例如I可以与密码子上3端的U，C和A配对。由于存在摆动现象，所以使得一个tRNA反密码子可以和一个以上的mRAN密码子结合。13，氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）：催化特定氨基酸激活并共介结合在相应的tRNA分子3端的酶。14，翻译起始复合物（

8、translation initiation complex）：由核糖体亚基，一个mRNA模板，一个起始的tRNA分子和起始因子组成并组装在蛋白质合成起始点的复合物。15，读码框（reading frame）：代表一个氨基酸序列的mRNA分子的非重叠密码序列。一个mRNA读码框是由转录起始位置（通常是AUG密码）确定的。16，SD序列（Shine-Dalgarno sequence）：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。17，肽酰转移酶（peptidy transeferace）：蛋白质合成期间负责转移肽酰基和催化肽键形成的酶。18，嘌吟毒素（puromycin）：通过整合到生长着的肽链，

9、引起肽链合成提前终止来抵制多肽名链合成的一种抗生素。19，开放读码框（open reading frame）：DNA或RNA序列中一段不含终止密码的连续的非重叠核苷酸密码20，信号肽（signal peptide）：常指新合成多肽链中用于指导蛋白质夸膜转移（定位）的N-末端氨基酸序列（有时不一定在N端）。第一节第一节 蛋白质合成体系的重要组分蛋白质合成体系的重要组分一、一、mRNAmRNA和遗传密码和遗传密码二、二、tRNAtRNA三、三、rRNArRNA和核糖体和核糖体一、一、mRNAmRNA和遗传密码和遗传密码l mRNAmRNA由由DNADNA经转录合成，携带着经转录合成，携带着DNAD

10、NA的遗传信息，然的遗传信息，然后作为模板通过翻译将遗传信息传递给蛋白质，即后作为模板通过翻译将遗传信息传递给蛋白质，即由它直接决定多肽链中由它直接决定多肽链中AAAA的顺序。所以的顺序。所以mRNAmRNA为模板为模板的蛋白质合成过程被称为的蛋白质合成过程被称为翻译翻译或或转译转译。l mRNAmRNA分子中四种不同碱基（分子中四种不同碱基（A A、G G、C C和和U U）构成特定构成特定顺序决定蛋白质分子中顺序决定蛋白质分子中2020种种AAAA所构成的序列。所构成的序列。l 大量实验证明大量实验证明mRNAmRNA上相邻三个碱基编码一种上相邻三个碱基编码一种AAAA，因因而被称为碱基三

11、联体或密码子。而被称为碱基三联体或密码子。 四种核苷酸，能有四种核苷酸，能有4 43 3 =64=64组密码子组密码子l 19661966年已经完全查清了年已经完全查清了2020种基本氨基酸所对应的种基本氨基酸所对应的6161个密码子。其中有一个密码子也作为肽链合成的起个密码子。其中有一个密码子也作为肽链合成的起始密码子始密码子, , 另外还有三个终止密码子。另外还有三个终止密码子。l遗传密码的发现遗传密码的发现19611961年，年，M.M.NirenbergNirenberg等人提出。等人提出。 4 43 3 =64=64大肠杆菌中，以多聚大肠杆菌中，以多聚U U做为做为mRNAmRNA，

12、即即polyUpolyU+20+20种放种放射性同位素标记的氨基酸，大肠杆菌合成体系射性同位素标记的氨基酸，大肠杆菌合成体系，在外，在外界环境合适下，合成了一条多聚苯丙氨酸（界环境合适下，合成了一条多聚苯丙氨酸（phephe）肽肽链。链。UUUUUU为为phephe的三联体密码。的三联体密码。发现具有密码子功能的最短链为三个核苷酸，并且发现具有密码子功能的最短链为三个核苷酸，并且含含3 3 - -OHOH和和5 5 - -磷酸基的三核苷酸最有效。磷酸基的三核苷酸最有效。阅读方向为阅读方向为5 5 -3-3 。至。至19661966年，年，2020中氨基酸对应的中氨基酸对应的6161个密码子和三

13、个终止密码子全部被查清。个密码子和三个终止密码子全部被查清。 遗遗 传传 密密 码码阅读方向为阅读方向为5-35-3 遗传密码的特点遗传密码的特点 密码子的密码子的方向性方向性 密码子的密码子的阅读方向及它们在阅读方向及它们在mRNAmRNA由起始信号到终止信由起始信号到终止信号的排列方向均为号的排列方向均为5 5 -3-3，与，与mRNAmRNA链合成时延伸方向相链合成时延伸方向相同。同。 密码子的简并性密码子的简并性 64-3=6164-3=61个代表个代表2020种氨基酸，仅甲硫氨酸、色氨酸只有种氨基酸，仅甲硫氨酸、色氨酸只有一个密码子。一个氨基酸可以有几个不同的密码子，编一个密码子。一

14、个氨基酸可以有几个不同的密码子，编码同一个氨基酸的一组密码子称为码同一个氨基酸的一组密码子称为同义密码子同义密码子。这种现。这种现象称为象称为密码子的简并性密码子的简并性。 密码子的密码子的连续性（读码）（连续性（读码）（无标点、无重叠）无标点、无重叠） 从正确起点开始至终止信号，密码子的排列是连续的。既不存从正确起点开始至终止信号，密码子的排列是连续的。既不存在间隔（无标点），也无重叠。在在间隔（无标点），也无重叠。在mRNAmRNA分子上插入或删去一个碱基，分子上插入或删去一个碱基，会使该点以后的读码发生错误，称为移码，由这种情况引起的突变会使该点以后的读码发生错误，称为移码，由这种情况引

15、起的突变称为移码突变。称为移码突变。密码子的基本通用性（近于完全通用）密码子的基本通用性（近于完全通用） 对于高等、低等生物都适用，只有一个例外：真核生物对于高等、低等生物都适用，只有一个例外：真核生物线粒体线粒体DNADNA。（。（P397P397）一些原核生物中利用终止密码翻一些原核生物中利用终止密码翻译译AAAA（UGA-UGA-TrpTrp 硒代半胱氨酸）硒代半胱氨酸）33起始密起始密码子码子55起始密码子和终止密码子起始密码子和终止密码子6464种密码子中，种密码子中，AUGAUG为甲硫氨酸的密码子，又是肽链合为甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，成的起始密码子，UAAUAA

16、，UAGUAG，UGAUGA为终止密码子，不编为终止密码子，不编码任何氨基酸，而成为肽链合成的终止部位（无义密码码任何氨基酸，而成为肽链合成的终止部位（无义密码子）。子）。密码子的摆动性密码子的摆动性（变偶性）（变偶性）如丙氨酸：如丙氨酸：GCUGCU，GCCGCC，GCAGCA，GCGGCG，只第三位不同只第三位不同 ，显，显然密码子的专一性基本取决于前两位碱基，第三位碱基然密码子的专一性基本取决于前两位碱基，第三位碱基有较大灵活性。发现有较大灵活性。发现tRNAtRNA上的反密码子与上的反密码子与mRNAmRNA上的密码上的密码子配对时，密码子的第一位、第二位碱基配对是严格的，子配对时，密

17、码子的第一位、第二位碱基配对是严格的，第三位碱基可以有一定变动，这种现象称为密码的摆动第三位碱基可以有一定变动，这种现象称为密码的摆动性或变偶性（性或变偶性（wobblewobble）。）。I IA A、U U、C C配对。配对。二、二、tRNAtRNA: :v在蛋白质合成中，起着运载氨基酸的作用，按照在蛋白质合成中，起着运载氨基酸的作用，按照mRNAmRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺序将氨基酸转运到核链上的密码子所决定的氨基酸顺序将氨基酸转运到核糖体的特定部位。糖体的特定部位。v同功受体同功受体tRNAtRNA: :一种氨基酸可以有一种以上一种氨基酸可以有一种以上tRNAtRNA作为作为运

18、载工具。把运载工具。把携带相同氨基酸而反密码子不同的一组携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNAtRNA称为同功受体称为同功受体tRNAtRNA反密码子反密码子 tRNAtRNA分子上三个特定的碱基组成一个反密码子，位于分子上三个特定的碱基组成一个反密码子，位于反密码子环上。反密码子环上。ltRNAtRNA有两个关键部位：有两个关键部位： 3 3端端CCACCA：接受氨基酸，形成氨酰接受氨基酸，形成氨酰- -tRNAtRNA。需需ATPATP提供活化氨基提供活化氨基酸所需的能量。酸所需的能量。 与与mRNAmRNA结合部位结合部位反密码子部位（反密码子部位（tRNAtRNA的接头作用）的接头

19、作用）35ICCA-OH53CCA-OHG G CC C G密码子与反密码子的密码子与反密码子的阅读方向均为阅读方向均为55 3 3，两者反向平行配对。两者反向平行配对。tRNAtRNA凭借自身的反密码子与凭借自身的反密码子与mRNAmRNA链链上的密码子上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。tRNAtRNA分子的突变与校正基因分子的突变与校正基因GAG（Asn)UAGH3NGlnCOO-有活力有活力H3NCOO-无活力无活力基因突变基因突变H3NTyrCOO-有活力有活力AUGUACAUCtRNAtRNA突变突变三、三、rRNArRNA及核

20、糖体及核糖体 核糖体是由几十种蛋白质和几种核糖体是由几十种蛋白质和几种rRNArRNA组成的亚细胞组成的亚细胞颗粒颗粒, ,其中蛋白质与其中蛋白质与rRNArRNA的重量比约为的重量比约为1:21:2。核糖体是蛋核糖体是蛋白质合成的场所。白质合成的场所。 核糖体的存在形态有三种：单核糖体、核糖体亚核糖体的存在形态有三种：单核糖体、核糖体亚基和多核糖体基和多核糖体。 真核生物：游离核糖体或与内质网结合真核生物：游离核糖体或与内质网结合原核生物：游离核糖体或与原核生物：游离核糖体或与mRNAmRNA结合成串状的结合成串状的多核糖体多核糖体 ( (提高翻译效率提高翻译效率) )。核糖体亚基的聚合（核

21、糖体亚基的聚合（1010mmolmmol/L/L）与解聚与解聚(0.1(0.1mmolmmol/L)/L)与与MgMg2+2+浓度有关浓度有关1.1.不同来源核糖体的大小和不同来源核糖体的大小和RNARNA组成组成原核生物原核生物核糖体（核糖体（S)S)亚基（亚基（S)S)rRNArRNA (S) (S)真核生物真核生物806040285.851850703023516 大肠杆菌中大肠杆菌中3030S S的亚基能单独与的亚基能单独与mRNAmRNA结合成结合成3030S S核糖体核糖体- -mRNAmRNA复复合体，后者与合体，后者与tRNAtRNA可以专一性可以专一性结合。结合。5050S

22、S亚基不能单独与亚基不能单独与 mRNAmRNA结合，但可以非专一地与结合，但可以非专一地与tRNAtRNA结合，结合， 50 50S S亚基上有两个亚基上有两个tRNAtRNA结合位点：结合位点：氨酰基位点氨酰基位点- -A A；肽酰基位点肽酰基位点- -P P。还有一个还有一个GTPGTP结结合位点。合位点。2. 2. 核糖体存在两个重要的核糖体存在两个重要的tRNAtRNA的结合部位的结合部位（大肠杆菌）（大肠杆菌）P P位和位和A A位，二者紧密连接，各占一个密码子的距离。位，二者紧密连接，各占一个密码子的距离。P P：结合起始的氨酰结合起始的氨酰- -tRNAtRNA和肽基和肽基-

23、-tRNAtRNA，A A：结合新掺入的氨酰结合新掺入的氨酰- - tRNAtRNA。P P位上肽酰位上肽酰- - tRNAtRNA上的羧基与进入上的羧基与进入A A位的氨酰位的氨酰- - tRNAtRNA上上的氨基形成新的肽键的氨基形成新的肽键P P位上位上tRNAtRNA卸下肽链成为无负卸下肽链成为无负载的载的tRNAtRNA核糖体核糖体移动一个密码子的距离，移动一个密码子的距离，A A位上的位上的肽酰肽酰- - tRNAtRNA又回到又回到P P位，位，A A位又空，再进行下一次循环。位又空，再进行下一次循环。PA533.3.多核糖体多核糖体 大肠杆菌大肠杆菌由由一定数目的单个核糖体与一

24、定数目的单个核糖体与一个一个mRNA mRNA 分子结合而成的念珠状结构。分子结合而成的念珠状结构。每个核糖体可独立完成一条肽链的合成，每个核糖体可独立完成一条肽链的合成，所以在多核糖体上可以同时进行多条肽链所以在多核糖体上可以同时进行多条肽链的合成，提高了翻译的效率。的合成，提高了翻译的效率。第二节第二节 蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程 一、一、氨基酸的活化氨基酸的活化 二、二、肽链合成的起始肽链合成的起始 三、三、肽链的延伸肽链的延伸 四、四、肽链合成的终止与释放肽链合成的终止与释放 五、五、真核细胞蛋白质生物合成真核细胞蛋白质生物合成 六、六、肽链合成后加工和折叠肽链合成后加工和折叠一

25、、氨基酸的活化一、氨基酸的活化l氨基酸在掺入肽链前必须活化，在氨基酸在掺入肽链前必须活化，在胞液中胞液中进行。进行。l氨基酸的活化是指各种参加蛋白质合成的氨基酸的活化是指各种参加蛋白质合成的AAAA与携带它的相应的与携带它的相应的tRNAtRNA结合成结合成氨酰氨酰- - tRNAtRNA的过程。活化反应在的过程。活化反应在氨酰氨酰- -tRNA tRNA 合成合成酶酶的催化下进行。的催化下进行。l活化反应分两步进行：活化反应分两步进行：1 1、 活化活化 ： AA-AMP-EAA-AMP-E复合物的形成复合物的形成E-CR1-C-O P-O- CH2= O OH-O腺嘌呤 OH OH ONH

26、2AA+ATP+E AA+ATP+E AA-AMP-EAA-AMP-E + +PPiPPiMg 2+Mn 2+2 2、 转移转移AA-AMP-E+ AA-AMP-E+ tRNAtRNA 氨酰氨酰- -tRNAtRNA +AMP+E +AMP+EPPPC C A高能酸苷键高能酸苷键O C-C-RC-C-RO HO HNH3+NH3+OHOH2 2 - -OHOH连接连接AAAA，影响下一步影响下一步肽键形成肽键形成v氨基酸活化的总反应式是：氨基酸活化的总反应式是： 氨基酸氨基酸+ +ATP+ATP+tRNAtRNA +H +H2 2O O 氨酰氨酰- -tRNAtRNA+AMP+AMP+PPiP

27、Piv2020种氨基酸中每一种都有各自特异的氨酰种氨基酸中每一种都有各自特异的氨酰- -tRNAtRNA合成合成酶。酶。氨酰氨酰- -tRNAtRNA合成酶合成酶具有高度的专一性具有高度的专一性，它既能识它既能识别相应的氨基酸（别相应的氨基酸（L-L-构型），又能识别与此氨基酸构型），又能识别与此氨基酸相对应的一个或多个相对应的一个或多个tRNA tRNA 分子；即使分子；即使AAAA识别出现错识别出现错误，此酶具有水解功能，可以将其水解掉。误，此酶具有水解功能，可以将其水解掉。这种高这种高度的专一性保证了氨基酸与其特定的度的专一性保证了氨基酸与其特定的tRNA准确匹配，准确匹配，从而使蛋白质

28、的合成具有一定的保真性。从而使蛋白质的合成具有一定的保真性。氨酰氨酰- -tRNA tRNA 合成酶合成酶v tRNAtRNAIleIle携带携带IleIle的的tRNAtRNAv IleIle- - tRNAtRNAIleIle异亮氨酰异亮氨酰- -tRNAtRNAIleIle氨酰氨酰- -tRNAtRNA合成酶和之相对应的合成酶和之相对应的tRNAtRNA分子被称为遗传密码第二分子被称为遗传密码第二tRNAtRNA与多肽合成的有关位点与多肽合成的有关位点 33端端- -CCACCA上上AAAA接受位点接受位点识别氨酰识别氨酰- -tRNAtRNA合成酶位点合成酶位点核糖体识别位点核糖体识别

29、位点反密码子位点（识别反密码子位点（识别mRNAmRNA上的密码子）上的密码子）53AUGAUGAUG二、肽链合成的起始二、肽链合成的起始 起始密码子的识别：起始密码子的识别： （3030S S复合物形成）复合物形成） 起始起始AUGAUG一般位于距一般位于距55端端2525个核苷酸以后，并在其上个核苷酸以后，并在其上游（游（55端）约端）约1010个核苷酸处有一段富含嘌呤的序列个核苷酸处有一段富含嘌呤的序列（SDSD序列序列），原核生物核糖体），原核生物核糖体3030S S小亚基上的小亚基上的1616SrRNA3SrRNA3端富含嘧啶的序列能与之互补配对，这样端富含嘧啶的序列能与之互补配对，

30、这样3030S S亚基能与亚基能与mRNAmRNA结合结合( (IF3IF3参加，识别起始密码子参加，识别起始密码子AUGAUG），在在IF1IF1参与下，参与下，3030S-S-mRNAmRNA-IF3-IF3进一步与进一步与fMetfMet- -tRNAtRNAf f、GTPGTP结合，并释放结合，并释放IF3IF3，形成形成3030S S复合物：复合物：3030S-S-mRNAmRNA- - fMet fMet- -tRNAtRNAf f l 现在已经知道作为多肽合成起始信号的密码子现在已经知道作为多肽合成起始信号的密码子有两个，即甲硫氨酸的密码子有两个，即甲硫氨酸的密码子( (AUG)

31、AUG)和缬氨酸和缬氨酸的密码子的密码子( (GUG)(GUG)(极少出现极少出现) )。在大肠杆菌中在大肠杆菌中, , 起始密码子起始密码子AUG AUG 所编码的氨基酸并不是甲硫氨所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身酸本身, , 而是甲酰甲硫氨酸。而是甲酰甲硫氨酸。fMetfMet- -tRNAtRNAf f的形成的形成Met-tRNAf + N10-甲酰FH4 fMet-tRNAf + FH4甲酰化酶真核生物：Met-tRNAMet。真核生物无甲基化过程，起始真核生物无甲基化过程，起始氨基酸是氨基酸是Met,Met,起始起始tRNAtRNA为为Met-Met-tRNAtRNAMetMetfM

32、et-tRNAifMet3030S S复合物形成复合物形成：AUGIF3IF3AUGIF3GTP、IF1、IF2fMet-tRNAf小亚基小亚基AUGGTP、IF1、IF2fMetUAC5在肽链合成起始时，首先是核糖体小亚基与在肽链合成起始时，首先是核糖体小亚基与mRNAmRNA上的上的核糖体结合位点识别结合，然后，大亚基与小亚基结核糖体结合位点识别结合，然后，大亚基与小亚基结合，形成完整的核糖体合，形成完整的核糖体( (7070S S起始复合物起始复合物) )。 f f7070S S复合物的形成：复合物的形成：AUGGTP、IF1、IF2fMetUAC5+ 5050S S核糖体核糖体AUGG

33、TP、IF1、IF2fMetUAC5P P位点位点A A位点位点GDP+PiGDP+Pi、IF1IF1、IF2IF2消炎药：链霉素、新霉素、卡那霉素与原核消炎药：链霉素、新霉素、卡那霉素与原核细胞细胞3030S S核糖体结合，阻止核糖体结合，阻止5050S S核糖体亚基与核糖体亚基与之结合，从而抑制其蛋白质合成。之结合，从而抑制其蛋白质合成。蛋白质合成抑制剂蛋白质合成抑制剂三三、肽链的、肽链的延伸延伸分为三步分为三步：1 1、进位、进位 新的氨酰新的氨酰- - tRNAtRNA进入进入A A位。需要消耗位。需要消耗GTPGTP，并需并需EF-EF-TuTu（热不稳热不稳定）定）, ,EF-Ts

34、EF-Ts（热稳定）两种延伸因子。热稳定）两种延伸因子。 EF-EF-TuTu-GTP+-GTP+下一个要进入的氨酰下一个要进入的氨酰- -tRNAtRNA 形成复合物形成复合物，将这个氨，将这个氨酰酰- -tRNA tRNA 送入核糖体送入核糖体A A位，同时位，同时GTPGTP GDP + Pi GDP + Pi，EFTuEFTu-GDP-GDP释放。释放。v EF-EF-TuTu-GDP+ EF-Ts EF-GDP+ EF-Ts EF-TuTu-Ts + GDP-Ts + GDP EF- EF-TuTu-Ts + GTP EF-Ts + GTP EF-TuTu-GTP + EF-Ts-G

35、TP + EF-Ts重新参与下一轮循环重新参与下一轮循环促进氨酰促进氨酰- -tRNA tRNA 进入进入A A位与位与mRNAmRNA结合结合所有氨酰所有氨酰- -tRNAtRNA必须与必须与EF-EF-TuTu-GTP-GTP结合才可进入结合才可进入7070S S核糖体，除了核糖体，除了fMetfMet- -tRNAtRNAf f f 2 2、转肽、转肽 肽酰转移酶肽酰转移酶在肽酰转移酶的作用下在肽酰转移酶的作用下P P位点上位点上f fMetMet- -tRNAtRNAf f的甲酰甲的甲酰甲硫氨酸从相应的硫氨酸从相应的tRNAtRNA上解离下来，其上解离下来，其- -COOHCOOH（高

36、能酯高能酯键）键）与刚进入与刚进入A A位的氨酰位的氨酰- -tRNAtRNA上的上的- -NH2NH2形成肽键形成肽键（实质是（实质是A A位点氨酰位点氨酰- -tRNAtRNA氨基亲核攻击氨基亲核攻击酯键羰基酯键羰基），），无负荷的无负荷的tRNAtRNA留在留在P P位，此时位，此时A A位点携带一个二肽。位点携带一个二肽。53PAAA-fMetAAAPfMet53嘌呤霉素（与嘌呤霉素（与AMP相似）与相似）与AA反应生成反应生成氨酰嘌呤霉素，中断蛋白质的合成反应。氨酰嘌呤霉素，中断蛋白质的合成反应。PA533 3、移位、移位在在EF-GEF-G（移位酶）的作用下，核糖体沿移位酶）的作用

37、下，核糖体沿mRNA5mRNA5 3 3方向方向移动，每次移动一个密码子的距离，结果使原来在移动，每次移动一个密码子的距离，结果使原来在A A上的肽上的肽酰酰- -tRNAtRNA移到了移到了P P位点，原来在位点，原来在P P位点的无负载的位点的无负载的tRNAtRNA离开核离开核糖体，同时一个新的密码子进入空的糖体，同时一个新的密码子进入空的A A位，位， EF-G EF-G 催化的催化的移位过程需水解GTP提供能量。肽链合成肽链合成从从N-CN-C。PA53PAPPAA以上三步为一个延伸循环，肽链每掺入一个氨基酸以上三步为一个延伸循环，肽链每掺入一个氨基酸就重复一次延伸循环。就重复一次延

38、伸循环。肽链合成肽链合成从从N-CN-C 四、肽链合成的终止与释放四、肽链合成的终止与释放v当终止密码子出现在当终止密码子出现在A A位时，终止因子结合在位时，终止因子结合在A A位，肽位，肽链合成终止。链合成终止。 RFRF1 1：识别终止密码子识别终止密码子UAAUAA和和UAG UAG RFRF2 2：识别终止密码子识别终止密码子UAAUAA和和UGAUGARFRF3 3：具具GTPGTP酶活性，酶活性，激活激活RFRF1 1和和RFRF2 2活性，协助肽链的释放活性，协助肽链的释放v终止因子的结合使肽酰转移酶活性变为终止因子的结合使肽酰转移酶活性变为水解酶活性水解酶活性，肽基不转移，肽

39、基不转移给给A A位位tRNAtRNA，而转移给而转移给H H2 2O O，并把已合成的多肽链从核糖体和并把已合成的多肽链从核糖体和 tRNAtRNA上释放出来，无负荷的上释放出来，无负荷的tRNAtRNA随机从核糖体脱落，该核糖体立即离开随机从核糖体脱落，该核糖体立即离开 mRNAmRNA，在在IFIF3 3存在下存在下, ,消耗消耗GTPGTP而解离为而解离为3030S S 和和5050S S非功能性亚基。再非功能性亚基。再重复下一轮过程。重复下一轮过程。v蛋白质的合成是一个高耗能过程蛋白质的合成是一个高耗能过程 AAAA活化活化 2 2个高能磷酸键（个高能磷酸键（ATPATP） 肽链起始

40、肽链起始 1 1个（个（7070S S复合物形成，复合物形成，GTPGTP） 进位进位 1 1个（个（GTPGTP） 移位移位 1 1个（个（GTPGTP 第一个氨基酸参入需消耗第一个氨基酸参入需消耗3 3个（活化个（活化2+2+起始起始1 1 ）以后每掺入一个以后每掺入一个AAAA需要消耗需要消耗4 4个（活化个（活化2 +2 +进位进位 1 1个个 + +移位移位1 1个）。个）。五五、真核生物蛋白质的生物合成真核生物蛋白质的生物合成核糖体更大，核糖体更大，8080S S 40S+60S 40S+60S起始起始tRNAtRNA和氨基酸和氨基酸 起始氨基酸为甲硫氨酸，而不是甲酰甲硫起始氨基酸

41、为甲硫氨酸，而不是甲酰甲硫氨酸，起始氨酸，起始tRNAtRNA表示为表示为tRNAtRNAMetMet，起始氨酰起始氨酰- -tRNAtRNA为为Met- Met- tRNAtRNAMetMet起始密码子为起始密码子为AUGAUG，它的上游它的上游55端无富含嘌呤序列（端无富含嘌呤序列（SDSD），），一般一般在在mRNA5-mRNA5-末端的末端的AUGAUG为起点。真核生物为起点。真核生物mRNAmRNA通常只有一个通常只有一个AUGAUG密码密码子，每种子，每种mRNAmRNA只转译出一种多肽。只转译出一种多肽。对抑制剂敏感性不同，如亚胺环己酮只作用于对抑制剂敏感性不同，如亚胺环己酮只作

42、用于8080S S核糖体，只抑核糖体，只抑制真核生物的翻译制真核生物的翻译, ,白喉毒素与白喉毒素与EF-2EF-2结合，抑制肽链移位。结合，抑制肽链移位。真核中涉及的蛋白因子较多，有约真核中涉及的蛋白因子较多，有约1313种起始因子、两种延伸因子、种起始因子、两种延伸因子、一种终止因子一种终止因子被称为信号释放因子（被称为信号释放因子（eRFeRF）。）。蛋白质激酶参与真核生物蛋白质合成的调节。蛋白质激酶参与真核生物蛋白质合成的调节。真核中线粒体、叶绿体能进行蛋白质合成，其抑制剂与原核相似。真核中线粒体、叶绿体能进行蛋白质合成，其抑制剂与原核相似。六、肽链合成后的加工和折叠六、肽链合成后的加

43、工和折叠1 1、 水解水解 N N末端的末端的( (甲酰甲酰) )甲硫氨酸的切除甲硫氨酸的切除. .在去甲酰酶催化下将肽链合成的起始氨基酸在去甲酰酶催化下将肽链合成的起始氨基酸- -甲酰甲酰甲硫氨酸水解脱掉甲酰基，以便肽链形成所需的甲硫氨酸水解脱掉甲酰基，以便肽链形成所需的构象构象. .在氨肽酶催化下切去在氨肽酶催化下切去N N末端一个或几个氨基酸。末端一个或几个氨基酸。多肽链还未释放时，上两个过程已发生。而真核多肽链还未释放时，上两个过程已发生。而真核生物生物15-3015-30氨基酸时，就已开始上过程。氨基酸时，就已开始上过程。 水解断裂水解断裂如动物体中蛋白酶形成的是无活性的酶原，到消如

44、动物体中蛋白酶形成的是无活性的酶原，到消化道后，水解切下一部分肽链，使酶原变成有活化道后，水解切下一部分肽链，使酶原变成有活性的酶。性的酶。 2 2、氨基酸侧链的、氨基酸侧链的修饰修饰脯氨酸、赖氨酸侧链发生羟基化作用。脯氨酸、赖氨酸侧链发生羟基化作用。苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸羟基磷酸化。如糖原磷酸化酶苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸羟基磷酸化。如糖原磷酸化酶糖基化作用使蛋白质多肽链转变成糖蛋白（糖基化作用使蛋白质多肽链转变成糖蛋白（N-N-糖苷键和糖苷键和O-O-糖苷键）。糖苷键）。3 3、加辅基、加辅基结合上辅基（酶）才具生物活性，如乙酰辅酶结合上辅基（酶）才具生物活性，如乙酰辅酶A A羧化酶羧化酶与生

45、物素的结合。与生物素的结合。4 4、二硫键的形成、二硫键的形成两个半胱氨酸两个半胱氨酸- -SHSH氧化氧化七七、蛋白质构象的形成蛋白质构象的形成v 新生肽连在细胞内特定的部位，在多种蛋白新生肽连在细胞内特定的部位，在多种蛋白质的帮助下卷曲成正确构象，大多数蛋白质的质的帮助下卷曲成正确构象，大多数蛋白质的折叠是边翻译边折叠的，至少有两类因子参与折叠是边翻译边折叠的，至少有两类因子参与了折叠过程：了折叠过程：酶：二硫键异构酶、脯氨酰顺反异构酶酶：二硫键异构酶、脯氨酰顺反异构酶分子伴侣：由若干在结构上不相关的蛋白分子伴侣：由若干在结构上不相关的蛋白质家族组成，但它们具有共同的功能，在细质家族组成，

46、但它们具有共同的功能，在细胞内帮助其他多肽链的结构完成正确的组装，胞内帮助其他多肽链的结构完成正确的组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质在执行功能时的结构组分。白质在执行功能时的结构组分。第三节第三节 蛋白质合成后的运送蛋白质合成后的运送v无论是原核生物还是真核生物，新合成的无论是原核生物还是真核生物，新合成的蛋白质必须转运到特定的亚细胞位置或运输蛋白质必须转运到特定的亚细胞位置或运输到胞外才能发挥其相应活性。到胞外才能发挥其相应活性。1、分选信号：、分选信号：信号肽：信号肽：位于多肽链上的一段连续的氨基酸序列。位于多肽链上的一段连续的氨基酸序

47、列。信号斑块：信号斑块：位于多肽链不同部位的氨基酸序列位于多肽链不同部位的氨基酸序列2 2、运输类型、运输类型：伴同转译运送：伴同转译运送：蛋白质合成与跨膜运送是同时蛋白质合成与跨膜运送是同时进行的。进行的。转译后运送：转译后运送：蛋白质在核糖体上合成后释放到蛋白质在核糖体上合成后释放到胞质中。当它们跨膜运送时，合成过程已完成，胞质中。当它们跨膜运送时，合成过程已完成，故称为故称为“转译后运送转译后运送”。(1) 直接穿膜直接穿膜3、 运输方式运输方式蛋白质从内质网到高尔基体蛋白质从内质网到高尔基体(2) (2) 运输泡运输运输泡运输 溶酶体溶酶体 胞外胞外 细胞表面细胞表面 溶酶体的酶在高尔

48、基体与溶酶体之间的运输溶酶体的酶在高尔基体与溶酶体之间的运输(1) 蛋白质从胞质到内质网的运输蛋白质从胞质到内质网的运输 -分泌蛋白分泌蛋白,溶酶体蛋白溶酶体蛋白,膜蛋白膜蛋白(2) 蛋白质从内质网到高尔基体的运输蛋白质从内质网到高尔基体的运输(3) 高尔基体的分拣高尔基体的分拣4 运输过程运输过程(4) 蛋白质从胞质到线粒体、叶绿体、过氧化物体蛋白质从胞质到线粒体、叶绿体、过氧化物体和细胞核的运输和细胞核的运输 细胞质的蛋白质向核里运输细胞质的蛋白质向核里运输蛋白质通过信号肽引导运输蛋白质通过信号肽引导运输细胞质的蛋白质向线粒体运输细胞质的蛋白质向线粒体运输填空题 1蛋白质的生物合成是以_作

49、为模板，_作为运输氨基酸的工具，_作为合成的场所。 2细胞内多肽链合成的方向是从_端到_端，而阅读mRNA的方向是从_端到_端。 3核糖体上能够结合tRNA的部位有_部位，_部位。 4蛋白质的生物合成通常以_作为起始密码子，有时也以_作为起始密码子，以_，_，和_作为终止密码子。 5SD序列是指原核细胞mRNA的5端富含_碱基的序列，它可以和16SrRNA的3端的_ 序列互补配对，而帮助起始密码子的识别。课后练习6原核生物蛋白质合成的起始因子（IF）有_种，延伸因子（EF）有_种，终止释放（RF） 有_种；而真核生物细胞质蛋白质合成的延伸因子通常有_种，真菌有_种，终止释放因子有_种。 7原核

50、生物蛋白质合成中第一个被掺入的氨基酸是_。 8无细胞翻译系统翻译出来的多肽链通常比在完整的细胞中翻译的产物要长，这是因为_。 9已发现体内大多数蛋白质正确的构象的形成需要_的帮助。 10分子伴侣通常具_酶的活性。 11蛋白质内含子通常具有_酶的活性。 12某一tRNA的反密码子是GGC，它可识别的密码子为_和_。 13环状RNA不能有效地作为真核生物翻译系统的模板是因为_。14在真核细胞中，mRNA是由_经_合成的，它携带着_。它是由_降解成的，大多数真核细胞的mRNA只编码_。 15生物界总共有_个密码子。其中_个为氨基酸编码；起始密码子为_；终止密码子为_，_，_。16氨酰- tRNA合成