氨基酸的活化和搬运.doc

氨基酸的活化和搬运分散在胞液中的各种氨基酸，需经特异的氨基酰-tRNA合成酶催化，ATP供能，并需Mg2或Mn2参与，在氨基酸的羧基上进行活化，生成中间复合物（）；后者再与相应的tRNA作用，将氨基酰转移到tRNA分子的氨基酸臂上，即3末端腺苷酸中核糖的3（或2）羟基以酯键相结合形成氨基酰-tRNA。【氨基酰tRNA的生成】氨基酰-tRNA生成后，随时根据mRNA遗传信息指导的顺序，由tRNA按反密码子与密码子配对的原则，将氨基酰转运到核糖体上参与肽链的合成。当EF1与GTP结合后，EF1构象改变，即能将氨基酰-tRNA运送至核糖体的A位。结合后，EF1-GTP被水解释放EFI-GTP和Pi。EFI一GDP可在胞液中其他蛋白因子的协助及GTP参与下，重新生成EF1-GTP，参加氨基酰-tRNA的进位。 核糖体循环1. 肽链启动阶段启动阶段主要由核糖体大、小亚基，模板mRNA及具有启动作用的甲硫氨酰-tRNA共同组成起始复合物（80S复合物）。在真核细胞中，各种mRNA分子的起始部位位于该分子的5末端，都有一个AUG的起始密码子。AUG既代表起始密码子，又代表甲硫氨酸密码子。参加携带甲硫氨酰基的tRNA也有两种类型，一种选择性地结合到起始部位，可被起始因子2识别，并能特异地与小亚基相结合的核苷酸顺序，以Met-tRNAi表示；另一种为肽链延长阶段的甲硫氨酰tRNA，无启动作用，以Met-tRNAm表示。起始复合物合成时，首先由起始因子3、mRNA和核糖体小亚基（40S亚基）结合成一个三元复合物（ternary complex）；又由起始因子2、起始甲硫氨酰-tRNA和GTP结合成另一个三元复合物。然后两种复合物在起始因子1参与下，形成40S起始复合体。最后在起始因子4和5的作用下与大亚基结合形成80S起始复合体。在这过程中消耗GTP，并释出起始因子1、2和3。【80S起始复合体的形成】80S复合体形成后，mRNA上的起始密码子位于核糖体的P位处，甲硫氨酰tRNA也正在这一位置上，而mRNA的第二组密码子则位于A位处，准备接受下一个氨基酰-tRNA。这就为肽链延长作好了准备。2. 肽链延长阶段在上述基础上，在肽链延长因子（EF）1和2、GTP、Mg2+及K+的促进下，肽链逐步延长。此阶段由进位、转肽和移位三个步骤反复进行而完成。（1）进位：按mRNA的密码子与氨基酰-tRNA反密码子配对原则，氨基酰-tRNA进行“对号入座”，此步骤称为进位。进位必须有EF1及GTP等参与。（2）转肽：P位上的甲硫氨酰-tRNA在核糖体大亚基转肽酶的催化，Mg2+和K+参与下，将甲硫氨酰基转移到受位上新进入的氨基酰-tRNA的-氨基形成肽键，而P位上已转出氨基酰的tRNA也就从核糖体上脱落。（3）移位：在Mg2+、EF2和GTP参与下，核糖体沿mRNA从53方向移动一个密码子距离。于是A位上二肽酰-tRNA连同它所咬合的密码子一起被移到P位上。这时空出来的A位处又显示出下一个密码子，以便另一个氨基酰-tRNA进位。【肽链延伸过程示意图】由上述可见，每进行一次进位、转肽和移位，可形成一个肽键，肽链中就增加一个氨基酸残基。如此反复进行，肽链就会按密码顺序不断延长。在肽链延长过程中，除第一个肽键形成时，核糖体P位上是甲硫氨酰-tRNA外以后在转肽时，P位上总是肽酰-tRNA，而A位上总是氨基酰-tRNA。这就是P位和A位名称的由来。又由于转肽时总由P位给出肽酰基，而A位接受肽酰基，故又分别称为给位和受位。3. 肽链终止阶段当肽链延长到mRNA分子上出现终止密码子时，各种氨基酰-tRNA就不能进位，只有终止因子可识别和结合到核糖体的A位上。这时，转肽酶的作用也就将P位上的tRNA所携带的多肽链水解释放出来。接着在核蛋白释放因子参与下，tRNA也从P位上脱落。核糖体也解聚成大、小两个亚基，并与mRNA分离。解聚后的核糖体大、小亚基在需要时又可再次结合，重新进入核糖体循环。【肽链合成的终止示意图】以上所述为单个核糖体循环。实际上在细胞内合成蛋白质时，常是多个核糖体聚合在同一mRNA分子上，同时进行肽链合成。当第一个核糖体离起始密码子已有一段距离（一般超过80个核苷酸）之后，另一个核糖体的大、小亚基就可与mRNA聚合，合成新的起始复合体，开始另一条多肽链的合成。一条mRNA上同时结合的核糖体个数；可以从几个到几十个。【蛋白质生物合成总结示意图】原核细胞的蛋白质生物合成过程与真核细胞大体相同，但在参与反应的因子和反应细节方面有些差异。【真核细胞与原核细胞蛋白质生物合成的不同点】真核细胞与原核细胞蛋白质生物合成的不同点 真核生物原核细胞1. 翻译与转录不偶联，mRNA在核内合成经加工修饰1. 翻译与转录偶联进行，边转录、边翻译、边降解 后到胞液指导蛋白质合成，间隔约15min2. mRNA较稳定、易分离2. mRNA不稳定，不易分离3. mRNA分子上只有一个起始点和一个终止点，只能3. 一条mRNA参与几种蛋白质的合成 合成一种蛋白质4. 起始时，小亚基先与起始甲硫氨酰-tRNA缔合，然 4. 无mRNA时，小亚基与起始甲酰甲硫氨酸-tRNA缔 后与mRNA和大亚基缔合合极不稳定5. 起始阶段需GTP及ATP5. 需GTP6. 两种延长因子，可同时与核蛋白体结合6. GTP水解后EF-