大学生物化学蛋白质代谢.ppt

蛋白质代谢,机体不停的进行蛋白质的合成和分解，一方面可以排除机体内从食物中摄取地不正常的蛋白质，防止这些蛋白的积累对细胞造成损害，另一方面可以通过排除积累过多的酶和调节蛋白使细胞代谢能够有序进行。,高等动物分解蛋白质的主要部位在小肠，蛋白质的合成在细胞的核糖体上进行。,第一节 蛋白质的酶促反应,动物体内的蛋白质主要从外界通过食物的方式摄取，动物从外界摄取了蛋白质食物后，蛋白质在胃里经胃蛋白酶的作用分解为小分子的多肽，随后进入小肠又受到胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的作用进一步分解为小肽分子，小肽分子又被肠粘膜中的二肽酶、氨肽酶及羧肽酶分解为氨基酸，氨基酸可以被直接吸收利用，或者进一步氧化分解放能。,植物基本不会从外界直接摄取蛋白质和氨基酸，一般通过固氮作用将空气中的氮气还原成氨，或者直接以无机盐的形式吸收N元素。,种子含有一定量的蛋白质，在种子萌发时为其提供能量，生成的氨基酸保存在体内重新利用，成为幼苗中的蛋白质。,第二节 氨基酸的分解代谢,动物体内氨基酸的来源： 1.食物蛋白质经过消化吸收，以氨基酸的形式通过血液循环等进入全身各组织；（外源） 2.生物组织中的蛋白质降解出氨基酸。（内源）,内源和外源两种途径的氨基酸混合在一起，存在于细胞液、血液和其它体液中，总称为氨基酸代谢库。,动物体内的氨基酸的主要作用是合成蛋白质和其它含氮化合物，多余的氨基酸不能够储存只能降解。,一、氨基酸共同的分解代谢途径,氨基酸的共同分解代谢途径包括脱氨基和脱羧基两个方面。,1.脱氨基作用,氨基酸的脱氨基作用是指氨基酸脱去氨基后，形成酮酸和氨的过程。,（1）氧化脱氨基作用,-氨基酸在氨基酸氧化酶（脱氢酶）的催化下氧化生成-酮酸并产生氨的过程称为氧化脱氨基作用。,动物体内氨基酸氧化酶有L-氨基酸氧化酶和D-氨基酸氧化酶两种，分别对L氨基酸和D-氨基酸发生作用，皆以FMN和FAD为辅酶。在有氧气存在的条件下，氨基酸氧化酶会进一步催化还原性辅酶的氧化，反应产生过氧化氢，可进一步被过氧化氢酶降解为氧气和水。,氨基酸氧化酶的局限性使得其不能成为氨基酸氧化脱氨基的主要作用酶。,在动物体内起氨基酸氧化脱氨基普遍作用的L-谷氨酸脱氢酶，其最适PH为7，是氨基酸代谢中起重要作用的脱氢酶。,L-谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸脱氨生成-酮戊二酸。,L-谷氨酸脱氢酶是别构酶，受ATP和GTP抑制而受ADP激活，以NAD或NADP为辅酶。,（2）转氨基作用,氨基酸的转氨作用是指在转氨酶的催化下，把一个氨基酸分子上携带的氨基转移到一个-酮酸上，从而生成一分子相应的-酮酸和一分子的-氨基酸。,氨基作用可以分成两步，一是氨基酸在氨基转移酶的作用下，把氨基转移到酶分子上，自身生成-酮酸；,第二步是酶分子上的氨基转移到酮受体上，形成氨基酸，同时转移酶再生。,转氨酶要携带氨基，需要磷酸吡哆醛（PLP）做辅酶，PLP是维生素B6的衍生物，PLP接受一个氨基后形成亚胺型，经双键移位、水解生成相应的酮酸和磷酸吡哆胺；磷酸吡哆胺和另一酮酸反应生成醛亚胺，再经双键移位和水解放出磷酸吡哆醛并形成相应的氨基酸。,转氨酶的种类很多，在动、植物和微生物体内分布很广，转氨基作用在细胞液和线粒体中都可以进行，反应可逆。 最重要且分布最广的转氨酶天冬氨酸氨基转移酶（谷草转氨酶，GOP）和谷氨酸氨基转移酶（谷丙转氨酶，GPT），谷草转氨酶催化谷氨酸和草酰乙酸生成天冬氨酸和-酮戊二酸；谷丙转氨酶催化谷氨酸和丙酮酸转化为-酮戊二酸和丙氨酸。,在不同的动物组织中，转氨酶的活力不同，GOT在心脏中活力最强，肝脏次之；而GPT在肝脏中活力最强，当肝细胞发生损伤或病变时，GPT释放到血液中，造成血液的酶活力增加，用此法检测病人是否患有肝病。,（3）联合脱氨基作用,联合脱氨基作用是指在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的作用下，将转氨基和脱氨基作用联合在一起的一种脱氨方式，辅因子为磷酸吡哆醛和NAD或NADP。,生物通常通过联合脱氨基的方法脱去氨基。,常见的联合脱氨基途径之一： 氨基酸的-氨基借助转氨作用，转移到-酮戊二酸的分子上，生成相应的-酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸在谷氨酸脱氢酶的作用下脱氨基生成-酮戊二酸，同时释放氨。,另一种途径是嘌呤核苷酸的联合脱氨基作用，次黄嘌呤核苷酸与天冬氨酸作用形成中间产物腺苷酸代琥珀酸，腺苷酸代琥珀酸在裂合酶作用下分裂成腺嘌呤核苷酸和延胡索酸，腺嘌呤核苷酸水解后产生游离的氨基酸和次黄嘌呤核苷酸。,天冬氨酸的主要来源是谷氨酸，利用谷草转氨酶催化而来。脑组织中有50%的氨是通过嘌呤核苷酸循环产生的。,（4）非氧化脱氨基作用,脱水脱氨基作用，利用脱水的方式，再经过分子重排和水解脱去氨基； 水解脱氨基，氨基酸在水解酶作用下脱氨产生羟酸。,2.脱羧基作用,（1）直接脱羧基氨，基酸在氨基酸脱羧酶作用下脱去羧基，生成二氧化碳和伯胺类化合物。,氨基酸的脱羧酶专一性较高，一般一种脱羧酶只能对应一种氨基酸起作用，并且只对L-氨基酸起作用，在众多脱羧酶中，只有组氨酸脱羧酶不需要辅酶。,（2）羟化脱羧基，一些氨基酸可以先被羟基化，然后脱去羧基。酪氨酸在酪氨酸酶催化下被羟化生成3,4-二羟苯丙氨酸，后者脱去羧基生成3,4-二羟苯乙胺（多巴胺）。,二、氨基酸的分解产物代谢,氨基酸经过脱氨基和脱羧作用产生的-酮酸、胺类、氨和二氧化碳需要继续进入代谢途径形成细胞组分或者排出体外。胺可以随尿直接排除体外也可以形成其他物质，二氧化碳由肺呼出，-酮酸和氨可以进一步代谢成其他物质排除体外，或合成体内其他物质。,1.氨的去向,氨对生物机体是有毒物质，尤其是高等动物脑对氨极为敏感，血液中1%的氨就可以引起中枢神经系统中毒，因此氨的排泄是生物体维持正常生命活动所必需的。,氨可以与草酰乙酸或天冬氨酸形成天冬酰胺，而天冬酰胺中的氨基又可以通过天冬酰胺酶的作用分解出来，再去合成其它氨基酸；另外，氨可以和-酮酸合成氨基酸，也可以同机体内有机酸生成有机酸盐（植物体内）。,非主要途径,（1）尿素的生成和尿素循环,动物体内，脱氨基产生的氨最主要的去路就是作为代谢废物排出体外。不同的动物排氨的方式不同，水生动物体内产生的氨可以直接随水排出，人类和其他哺乳动物氨基酸代谢产生的氨主要通过尿素循环将按转化为尿素排出体外。,氨甲酰磷酸的合成，此反应发生在肝细胞线粒体内，由氨甲酰磷酸合成酶I催化，1分子氨、1分子二氧化碳和2分子ATP合成一分子氨甲酰磷酸。此反应不可逆，反应消耗的二氧化碳来自糖代谢。 瓜氨酸的合成，此反应仍在线粒体内进行，但是生成的瓜氨酸会很快运送出线粒体，氨甲酰磷酸和鸟氨酸在鸟氨酸转氨甲酰基酶作用下生成瓜氨酸。,精氨琥珀酸的合成，瓜氨酸出线粒体后，在细胞质中在精氨琥珀酸合成酶作用下，同天冬氨酸反应生成精氨琥珀酸，此反应中，天冬氨酸作为氨基的供体，并且需要有Mg2+作为辅因子。 精氨琥珀酸的裂解，精氨琥珀酸通过精氨琥珀酸分解酶作用分解为精氨酸和延胡索酸，延胡索酸可以进入TCA循环。 尿素的形成，精氨酸子精氨酸酶的催化作用下生成尿素和鸟氨酸，鸟氨酸可以再进入线粒体中，参与尿素循环。,在尿素循环中，鸟氨酸的作用同TCA循环中的草酰乙酸作用相同。整个循环循环中，步反应在线粒体内进行，其余步骤在细胞质中进行，这样可以使氨被限制在线粒体中而防止氨对机体其他部位的伤害。,尿素循环的特点： A.鸟氨酸和赖氨酸是精氨酸酶的竞争性抑制剂。 B.尿素的合成是一个循环过程，反应起始消耗的鸟氨酸在循环后又生成，循环中也没有消耗任何中间氨基酸，只消耗了氨、二氧化碳、ATP和天冬氨酸，天冬氨酸转化为延胡索酸进入TCA循环。 C.尿素分子中的两个氨基，一个来自氨一个来自天冬氨酸，天冬氨酸也可以由其他氨基酸通过转氨作用形成，因此，归根结底尿素中的两个氨基都是来自各种不同的氨基酸。,D.形成一分子的尿素可以清楚2分子氨和一分子二氧化塔，尿素中性无毒，即消除了氨，又减少了二氧化碳溶于血液造成的PH降低对机体的损害。 E.机体将有毒的氨转化为尿素的过程是消耗能量的，合成氨甲酰磷酸时消耗了2分子ATP，合成精氨琥珀酸消耗1分子ATP的2个高能磷酸键，所以相当于合成1分子尿素消耗4分子ATP。,（2）酰胺的合成 氨基酸脱氨所产生的氨出了形成尿素排除体外，还可以以酰胺的形式储藏于机体内，谷氨酰胺合成酶和天冬酰胺合成酶催化谷氨酸与天冬氨酸和氨作用合成酰胺。,（3） 嘧啶环的形成 肝细胞线粒体中氨和二氧化碳及ATP合成氨甲酰磷酸，氨甲酰磷酸同天冬氨酸缩合成氨甲酰天冬氨酸，再经环化形成二氢乳清酸，后合成尿苷酸，尿苷酸可以转变成嘧啶类化合物。,2.-酮酸的代谢转变,（1） 合成非必须氨基酸，-酮酸经还原加氨或转氨作用可以合成机体的非必须氨基酸；-酮酸也可以先经过一些途径转变为其它-酮酸，然后再经转氨基生成另一种非必需氨基酸。,（2）转变成糖或脂肪,脱氨或转氨后生成的-酮酸各不相同，分解代谢的途径也不同，但是最终都能同糖代谢和脂代谢的中间产物相联系，最终都可以转变为糖或者脂类。,氨基酸的碳架能生成丙酮酸和TCA循环中间产物的，经糖异生途径可转化为葡萄糖，这些氨基酸称为生糖氨基酸；氨基酸脱氨基后碳架可转化为乙酰辅酶A或乙酰乙酰辅酶A，能够作为合成脂肪的前体或者转变为酮体，这类氨基酸称为生酮氨基酸。,大多数氨基酸是严格生糖氨基酸（13种），只有亮氨酸和赖氨酸是严格生酮的，另5种氨基酸降解后产生两种产物，一种生糖，一种生酮。,第三节 氨基酸的生物合成,氨基酸的合成途径共同的特点：氨基主要由谷氨酸提供，而它们的碳架来自糖代谢的中间产物。,生物体内合成氨基酸的方式主要分为三类：,一、-酮酸经还原性氨基化作用可产生氨基酸,-氨基酸与氨作用生成亚氨基酸，亚氨基酸被还原成-氨基酸，酮酸主要来自氨基酸脱氨基及脂肪代谢产物，氨的来源主要来自生物固氮、硝硝酸盐及亚硝酸盐。,1.生物固氮合成氮,生物固氮指某些微生物能把空气中的分子氮转化为氨态氮的作用，固氮的生物有两种类型：一是自生固氮生物，即生物自由生活固氮，如固氮菌、巴氏梭菌和蓝绿藻等；另一类是共生固氮微生物，如同豆科植物共生的根瘤菌、同其他植物共生的放线菌等。固氮生物可以在常温下就将空气中的氮气还原为氨。,生物固氮反应需要有固氮酶催化，固氮酶主要由两种：钼铁蛋白和铁蛋白，这两种酶同时存在时才具有固氮作用。固氮酶催化的反应是还原反应，反应需要强还原剂，多数固氮微生物体内的还原剂是铁氧还蛋白，这是一种4Fe-4S组成的电子载体，具有氧化和还原两种状态。,2.硝酸盐离子和亚硝酸盐离子还原成氨,植物通过根系吸收无机氮化合物，主要以铵盐、硝酸盐和亚硝酸盐为主。铵盐可直接用于氨基酸的合成，而吸收的硝酸盐和亚硝酸盐必须被还原为铵才能合成氨基酸。,（1）硝酸还原酶，其催化的反应以NADH和NADPH为还原剂，将硝酸根还原成亚硝酸根。反应的主要还原剂NADH。,（2）亚硝酸还原酶，继续催化上述反应，将生成的亚硝酸根还原为氨，此反应主要的还原剂是还原型的氧铁还蛋白，主要存在于叶绿体中，非光合生物中的还原剂是NADH和NADPH。,二、-酮酸经氨基转移作用可产生氨基酸,这种方式是合成氨基酸的主要方式，在转氨酶作用下，由一种氨基酸把其携带的氨基转移到其它的-酮酸上，形成另一种氨基酸，出了苏氨酸和赖氨酸外，其它氨基酸都可以通过这种途径获得。,三、氨基酸之间的相互转化,一种氨基酸在一些情况下转变成另一种氨基酸称之为氨基酸间的相互转化。如丝氨酸或苏氨酸可转变成甘氨酸，苏氨酸还可转化为异亮氨酸，色氨酸可转化为丙氨酸。,第四节 蛋白质的生物合成,食物蛋白质不能直接利用，需要经过消化、分解成氨基酸，氨基酸吸收后可用来合成蛋白质或进一步分解供能。,蛋白质分子的合成要受到细胞内DNA的指导，经转录把遗传信息传递到mRNA的结构中，各种蛋白质是以相应的mRNA为模板，以氨基酸为原料合成的，这一过程称为翻译。mRNA不同，合成的蛋白质也就不同，所以蛋白质合成的过程贯穿了遗传信息从DNA传递到蛋白质的整个过程，这也是中心法则的重要内容。,蛋白质的合成是一个非常复杂的过程，真核细胞合成蛋白质需要70多种核糖体蛋白质，20多种酶及其辅酶和其它蛋白因子，40多种rRNA、rRNA，共300多种不同的物质参与多肽的合成，并且要消耗大量的能量，能量多由ATP和GTP供给，占生物合成耗能的90%。,一、蛋白质合成体系的主要组分,参与蛋白质合成的物质，除了氨基酸外，还有mRNA、tRNA、核糖体、酶以及ATP或GTP等供能物质和无机离子等。,1.mRNA与遗传密码,（1）mRNA，以DNA为模板转录而来。,（2）遗传密码,mRNA是合成蛋白质的直接模板，核苷酸的排列顺序取决于相应的DNA的碱基排列顺序，而它又决定了蛋白质多肽链中的氨基酸的排列顺序。现已证实，三个相邻的核苷酸编码一种氨基酸，这三个相邻的核苷酸成为三联体密码或密码子。,mRNA5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联密码子连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放读码框，密码子的阅读方向和mRNA编码方向一致，都是53。,遗传密码的主要特征： 遗传密码的连续性，编码蛋白质氨基酸序列的各个三联密码子连续阅读，密码间既没有间断也没有交叉。一个开放读码框，从起始密码子开始一次读下去，直到终止密码子结束，如果在中间插入或删减一个碱基，就会使这以后的读码发生错误，这种现象称为移码，由于开放读码框移码导致的翻译蛋白发生突变成为移码突变。,密码的摆动性或变偶性，tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间并不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。密码的摆动性指密码子的专一性主要由头两位碱基决定，而第三位碱基具有较大的灵活性，在翻译过程中，即使一些密码子的第三位碱基发生突变时，仍然能翻译出正确的氨基酸，从而使合成的多肽仍具有生物活性，遗传密码的摆动性减少了密码阅读时的误差，增加了翻译的准确性。,密码的简并性，是指大多数氨基酸都可以具有几组不同的密码子。在遗传密码中，出了色氨酸和甲硫氨酸只有一个密码子外，其余氨基酸都有2个或者2个以上的密码子，最多有6个三联体为其编码，如亮氨酸。,密码的相对通用性，以前曾经认为世界上所有生物共用一套密码子，后发现一些微生物例外，所以遗传密码具有相对的通用性。,2.tRNA,tRNA是搬运活性氨基酸的工具。每个tRNA都具有一个由3个核苷酸编码成的反密码子，此反密码子根据碱基互补配对原则，将氨基酸按照mRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺序搬运到核糖体。,在tRNA上和蛋白质合成相关的位点主要有：,（1）3端氨基酸臂上的氨基酸识别位点，tRNA3端的碱基顺序是CCA，能够活化氨基酸的羧基连接到3端腺苷的核糖3OH上，形成氨酰-tRNA。（氨基酸臂上）,（2）反密码子位点，由在tRNA链上有三个特定的碱基组成，同密码子方向相反，利用碱基互补配对原则识别mRNA链上的密码子。（反密码环上）,（3）核糖体识别位点，此位点可以使多肽链暂时结合在核糖体的正确位置上，合成终止后从核糖体上脱下。（TC，假尿嘧啶核苷-胸腺嘧啶核糖核苷环上）,（4）识别氨酰-tRNA合成酶的位点，形成氨酰-tRNA的反应是在氨酰-tRNA合成酶的催化下完成的。（二氢尿嘧啶环上）,3.核糖体,核糖体又叫核糖核蛋白体，是蛋白质合成的主要场所。核糖体由大亚基和小亚基及一些结合蛋白构成。,原核细胞的核糖体30S小亚基含有16SrRNA及21种蛋白质，50S大亚基含5S和23S两种rRNA及34种蛋白质；真核细胞核糖体40S小亚基含18SrRNA及近33种蛋白质，而60S大亚基含5S、5.8S和28SrRNA及近50种蛋白质。,核糖体上有两个tRNA位点，氨酰基位点（A）位点和肽酰基位点（P）。,4.辅助因子,蛋白质合成还需要多种辅助因子，包括起始因子、延长因子和释放因子，这些辅助因子都是蛋白质。,二、蛋白质的合成过程,整个蛋白质的合成过程可以分成四个阶段： 1.氨基酸的活化 2.肽链合成的起始 3.肽链的延长 4.肽链合成的终止和释放。,1.氨基酸的活化,氨基酸在形成肽链之前必需活化以获得能量，参与氨基酸活化的酶是氨酰-tRNA合成酶，这种酶会使氨基酸结合到其对应的tRNA上，这种结合第一能使氨基酸本身被活化，利于下一步的反应，第二tRNA可以携带氨基酸到mRNA到指定部位，使得氨基酸能够到达多肽链合适的位置，所以，氨酰-tRNA合成酶不但解决了蛋白质合成的氨基酸活化能量问题，也解决了专一性的问题。,氨酰-tRNA合成酶参与的合成分两步：第一是氨酰-tRNA合成酶识别它所催化的氨基酸以及另一底物ATP，在氨酰-tRNA合成酶的催化下，氨基酸的羧基与AMP上的磷酸之间形成一个酯键（高能酸酐键），并释放出1分子的PPi，从而使氨基酸活化：,第二步反应是利用第二个氨酰-tRNA合成酶催化氨酰-AMP通过酯键将氨基酸连接到tRNA的3端的核糖上，总反应式是：,这个反应在细胞质中进行，需要Mg2+做辅因子。,氨酰-tRNA合成酶之间识别tRNA存在差异，一些氨酰-tRNA合成酶能形成2形式的酯，有的合成3形式的酯，还有的会形成混合物，氨基酸结合到核糖末端后，还能够在2和3之间进行交换，但是只有3形式的酯才能参与核糖体催化的下面的反应。,氨酰-tRNA合成酶的专一性很好，一般一种氨酰-tRNA合成酶只能识别一种特异的氨基酸，而且必需是L-氨基酸，每一种氨酰-tRNA合成酶既能够识别相应的氨基酸，还能识别和此氨基酸对应的一个或者多个tRNA分子。,有些氨酰-tRNA合成酶还具有第二个活性部位，称为校正部位，可以水解非正确组合的氨基酸和tRNA之间的酯键。比如异亮氨酰-tRNA合成酶，异亮氨酸和缬氨酸结构只有一个甲基的差异，比较难区别，异亮氨酸-tRNA合成酶能够在酰化部位区分这两种氨基酸，但是有时偶尔也会生成缬氨酰-tRNA，当异亮氨酰-tRNA合成酶遇到缬氨酰-tRNA时，它的水解活性部位就会将其水解掉，从而使错误得到修正。,2.肽链合成的起始,（1）起始密码子,所有的蛋白质的翻译都不是从mRNA5端的第一个核苷酸开始的，而是要在mRNA分子上选择合适的位置起始密码AUG，这一过程是通过核糖体小亚基和mRNA结合来完成的。原核生物和真核生物在识别合适的起始密码子上有所差别，这种差别是由于原核生物与真核生物的mRNA的差异造成的，真核生物mRNA通常只编码一个蛋白质，而原核生物的mRNA多存在多顺反子结构可以编码多个蛋白。,在真核生物的mRNA分子中，最靠近5端的AUG序列通常是起始密码，核糖体小亚基首先结合到mRNA的5端，然后向3端移动，指导AUG序列被rRNA上的反密码子识别。,而在真核生物mRNA中，起始AUG可以在mRNA上的任何位置，并且一个mRNA上可以有多个起始位点，为多个蛋白编码。对于原核细胞中核糖体是如何对mRNA分子内众多的AUG起始位点进行识别，Shine和Dalgarno两人在解答这个问题上做出了重要贡献，他们发现细菌的mRNA上通常含有一段富含嘌呤碱基的序列，这段序列被称为SD序列，SD序列通常在起始AUG序列上游10个碱基左右的位置，能与细菌16s rRNA3端的7个嘧啶碱基进行碱基互补性识别，以帮助从AUG处开始翻译，这种识别已经被证实是细菌中识别其实密码的主要机制。,（2）起始复合物的形成,起始氨基酸及起始tRNA。原核细胞中的合成都是从甲硫氨酸开始，但是并不是以甲硫氨酸tRNA作起始物，而是以N-甲酰甲硫氨酸-tRNA（fMet-tRNA）的形式起始，f表示结合到起始tTNA的甲硫氨酸可以被甲基化。细胞中结合甲硫氨酸的tRNA有两种，一种结合起始甲硫氨酸用tRNAf表示，另一种携带正常的甲硫氨酸进入多肽链的合成，用tRNAm表示，tRNAm携带的甲硫氨酸不能被甲基化。,蛋白质合成的起始需要有非核糖体蛋白质起始因子（IF）的参与，大肠杆菌有3个起始因子与30S小亚基结合，IF-3的功能是使前面已经结束蛋白质合成的核糖体的30S和50S亚基分开，而IF-1和IF-2的功能则是促进f-Met-tRNA及mRNA与30S小亚基的结合。真核生物的蛋白质合成的起始需要的蛋白质因子（eIF）更多，至少有9种。,起始复合物的形成,A.在IF-3作用下，核糖体解离为30S和50S大小两个亚基，IF-3结合到30S小亚基上； B.30S小亚基与mRNA结合成30S亚基-mRNA-IF-3复合物，此时mRNA上的SD序列可以与小亚基16SrRNA的3进行碱基配对，起始密码子AUG和起始tRNA上的反密码子进行配对，30S小亚基和mRNA的结合位置正好使P位点正好对准起始密码子；,C.IF-2和GTP发生结合生成IF-2-GTP，再与fMet-tRNAf复合物结合生成fMet-tRNAf-IF-2-GTP复合物，使fMet-tRNAf进入P位点； D.接着在IF-1作用下，30S亚基-mRNA-IF-3复合物进一步与fMet-tRNAf-IF-2-GTP复合物结合生成一个30S小亚基-mRNA-fMet-tRNAf-IF-1-IF-2-GTP的复合物，称为起始复合物，30S小亚基结合上fMet-tRNAf复合物后，IF-3就解离开来，以便50S大亚基与复合物结合，IF-3与30S的亚基结合会阻碍50S亚基和30S亚基的结合；,E.50S大亚基同起始复合物的结合使得IF-1和IF-2离开核糖体，同时结合在IF-2上的GTP发生水解，释放GDP；此时核糖体上的P位点和A位点都处在正确的位置，肽酰基位点被fMet-tRNAf占据，氨酰基位点处于空出状态，准备接受一个能与第二个密码子配对的氨酰-tRNA，为后续的肽链的延伸做好准备。,3.肽链的延伸,肽链的延伸在核糖体上进行，需要有起始复合物、氨酰-tRNA和三种延伸因子热不稳定的EF-Tu（氨酰-tRNA结合因子）、热稳定的EF-Ts和依赖GTP的EF-G（移位因子），延长还需要GTP和Mg2+。,（1）进位 当与起始密码子紧邻的密码子被其酰胺-tRNA上的反密码子识别并结合后，延长反应就开始了，EF-Tu可与结合有氨酰-tRNA和GTP的核糖体形成四元复合物，最初EF-Tu、氨酰-tRNA和GTP复合物同起始复合物结合的位置是P位，而A位空余，一旦形成四元复合物，GTP即水解成GDP并释放能量，此时连接到P位的氨酰-tRNA利用此能量移位到A位，而EF-Tu与GDP形成复合物离开核糖体，受EF-Ts作用再次形成EF-Tu-GTP进入下一轮反应。,（2）成肽 催化这一过程的酶叫肽基（酰）转移酶，此时位于P位点的甲酰甲硫氨酰基从P位转移到A位上与新来的氨酰-tRNA的氨基形成一个肽键，而转运fMet的tRNAf仍然留在P位点，肽基转移酶作用在P位点和A位点的连接处。,（3）移位 肽键形成后，P位点残留一个tRNAf，A位点则是一个二肽酰-tRNA复合物，此时在移位因子EF-G同GTP结合再结合到核糖体上，由核糖体上的GTPase催化水解，释放的能量促进核糖体沿mRNA的53方向移动，每次移动一个密码子的距离，移位的结果使得P位上的无负载的tRNA脱离核糖体，而A位的肽酰-tRNA回到P位，使得A位空出来，准备接受下一个氨基酸的结合。,整个蛋白质的合成过程需要GTP提供能量，肽链每延长一个氨基酸分子，就有两分子的GTP分子水解供能。肽链延伸过程每重复一次，肽链就增加一个氨基酸。,4.肽链合成的终止与释放,翻译的最后一步涉及到合成好的肽酰-tRNA和C端氨基酸酯键的切开，这一过程除了需要终止密码子外还需要释放因子（终止因子）RF。核糖体移动到终止密码子UAA、UAG或UGA时，因为细胞内不含有能够识别这3个终止密码子的tRNA，所以当终止密码子进入A位时就会被释放因子识别，RF-1识别UAA和UAG、RF-2识别UAA和UGA，RF-3的主要作用不是识别终止密码子而是刺激另两种因子的活性。,释放因子都是作用于A位点，RF-1和RF-2使P位上的肽基转移酶变为水解酶，从而使已经合成的多肽链从核糖体上释放出来，RF-3可以催化tRNA脱落，核糖体裂解成30S和50S两个亚基，等待进入下一个蛋白质合成循环。mRNA只能使用一次，少数能使用数次，随后被核糖核酸酶降解。,上面所述的蛋白质合成过程，是单个核糖体的情况，实际中，在实际蛋白质翻译过程中有跳跃翻译的过程，多个核糖体统一与一个mRNA的不同部位相连，构成多核糖体，形成念珠装，这种反应从遗传信息的流动方面来说类似于mRNA的剪切，只是遗传信息并没有被剪切掉，只是被核糖体忽略了。,三、蛋白质合成后的“加工”和折叠（翻译后修饰）,一些蛋白质在肽链合成结束后，还需要进一步进行修饰加工，才能转变成具有正常生理功能的蛋白质。,1.N端的甲酰甲硫氨酸的切除,在真核生物中，经常在多肽链合成到一定程度后，N端的甲酰甲硫氨酸被氨基肽酶切除，而在原核生物体内，有些多肽链N-端的甲酰甲硫氨酸只去甲基，而甲硫氨酸被保留下来。,2.二硫键的形成,二硫键由两个半胱氨酸残基构成，对维持蛋白的空间结构有重要作用。多肽链中的半胱氨酸数目一般是偶数个，会两两形成二