第十五章蛋白质生物合成ppt课件

1、蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成翻译翻译第十五章第十五章Protein Biosynthesis (Translation) 遗传密码遗传密码三联子三联子 tRNAtRNA的构造、功能与种类的构造、功能与种类 核糖体的构造与功能核糖体的构造与功能 蛋白质合成的过程蛋白质合成的过程 蛋白质的运转机制蛋白质的运转机制Contents本章内容本章内容生物信息的传送生物信息的传送 从从mRNAmRNA到蛋白质到蛋白质DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制 翻译：指将翻译：指将mRNAmRNA链上的核甘酸从一链上的核甘酸从一个特定的起始位点开场，按每三个个特定的起始位点开场，按每三个核甘酸代表一

2、个氨基酸的原那么，核甘酸代表一个氨基酸的原那么，依次合成一条多肽链的过程。依次合成一条多肽链的过程。第一节第一节蛋白质的合成体系蛋白质的合成体系20种氨基酸种氨基酸(AA)作为原料作为原料20多种酶及众多蛋白因子，如多种酶及众多蛋白因子，如IF、eIF ATP、GTP、无机离子、无机离子参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质l 三种三种RNAlmRNAmessenger RNA, 信使信使RNAlrRNAribosomal RNA, 核糖体核糖体RNAltRNAtransfer RNA, 转移转移RNA蛋白质合成的场所工厂是核糖体；蛋白质合成的场所工厂是核糖体；运输氨基酸到模板上的是

3、运输氨基酸到模板上的是tRNA适配器；适配器；模板是模板是mRNA；氨基酸变为活化态与氨基酸变为活化态与tRNA共价结合构成氨共价结合构成氨酰酰tRNA，催化这个过程的酶叫氨酰，催化这个过程的酶叫氨酰tRNA合成酶。合成酶。一、一、 mRNA及遗传密码及遗传密码mRNA是蛋白质生物合成过是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的程中直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体。模板，是遗传信息的载体。一一mRNA二遗传密码二遗传密码三联体密码三联体密码在在mRNA的开放阅读框架区，以每的开放阅读框架区，以每3个相邻的核苷酸为一组，代表一种氨个相邻的核苷酸为一组，代表一种氨基酸基酸(或其他信息或其

4、他信息)，这种三联体方式的，这种三联体方式的核苷酸序列称为密码子。核苷酸序列称为密码子。1、密码子、密码子codon2、三联体密码的破译、三联体密码的破译mRNA5 AUCGACCUGAGC3420()mRNA5 AUCGACCUGAGC342=1620 ()mRNA5AUCGACCUGAGC343=6420 ()核甘酸序列核甘酸序列氨基酸序列氨基酸序列 1以均聚物为模板指点多肽的合成以均聚物为模板指点多肽的合成 1961 Nirenberg 和和 Matthaei poly U -编码编码 Phe poly C -编码编码 Pro poly A -编码编码 Lys 三联体密码破译的实验根据三

5、联体密码破译的实验根据 人工合成多种三核苷酸人工合成多种三核苷酸UUU、UCU、UGU等做为模板等做为模板 与含核糖体、与含核糖体、20种种 AA-tRNA和适当离子强和适当离子强度的反响液保温度的反响液保温 利用结合核糖体的利用结合核糖体的AA-tRNA能被吸附的性质，能被吸附的性质，可与未结合的可与未结合的tRNA分开分开 分析留在滤膜上的核糖体中的分析留在滤膜上的核糖体中的AA-tRNA和其和其相应的模板，即可确定编码特定氨基酸的密码子相应的模板，即可确定编码特定氨基酸的密码子 三联体密码破译的实验根据三联体密码破译的实验根据2核糖体结合技术：核糖体结合技术：以随机共聚物指点多肽的合成：

6、以随机共聚物以随机共聚物指点多肽的合成：以随机共聚物A、C为模板，恣意陈列可出现为模板，恣意陈列可出现8种三聚体，获得六种氨基种三聚体，获得六种氨基酸组成的多肽。酸组成的多肽。以特定的共聚物为模板指点多肽的合成：以多聚二以特定的共聚物为模板指点多肽的合成：以多聚二核苷酸作模板可合成由核苷酸作模板可合成由2个氨基酸组成的多肽，如个氨基酸组成的多肽，如PolyUG模板，合成产物为模板，合成产物为Lys和和Val；以多聚三核苷；以多聚三核苷酸作为模板，可得三种氨基酸组成的多肽。酸作为模板，可得三种氨基酸组成的多肽。三联体密码破译的实验根据三联体密码破译的实验根据3化学法和酶法相结合：化学法和酶法相结

7、合：遗遗传传密密码码表表1965年年完成完成终止密码终止密码(termination codon) ：UAA、UAG、UGA 3个不编码个不编码aa的，为终止密码，不能被的，为终止密码，不能被tRNA阅阅读，只被肽链释放因子识别。读，只被肽链释放因子识别。起始密码起始密码(initiation codon)： AUG 编码甲硫氨酸原核为甲酰甲硫氨酸，为起编码甲硫氨酸原核为甲酰甲硫氨酸，为起始密码，常用。始密码，常用。 少数原核生物是少数原核生物是GUG缬氨酸：极少用。缬氨酸：极少用。 3、起始密码子和终止密码子、起始密码子和终止密码子4、开放读码框架、开放读码框架open reading fr

8、ame, ORF)mRNA链上，从链上，从5至至3 ，以，以AUG为起点，每三个碱为起点，每三个碱基作为一个密码子延续阅读，直至出现终止密码子，基作为一个密码子延续阅读，直至出现终止密码子，AUG至终止密码子之间称为至终止密码子之间称为ORF。AUG ACA UGC UAU GGU AAU UAA AUG CUC AAG UAA U 5、遗传密码的特点、遗传密码的特点1方向性方向性(directional)翻译时遗传密码的阅读方向是翻译时遗传密码的阅读方向是53，即读，即读码从码从mRNA的起始密码子的起始密码子AUG开场，按开场，按53的方向逐一阅读，直至终止密码子。的方向逐一阅读，直至终止

9、密码子。 NC肽链延伸方向肽链延伸方向53读码方向读码方向2 延续性延续性(non-punctuated)密码是无标点和不重叠的。编码蛋白质氨基酸密码是无标点和不重叠的。编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码延续阅读，密码子及密码子序列的各个三联体密码延续阅读，密码子及密码子的各碱基之间既无间隔也无交叉。通常从一个正确的各碱基之间既无间隔也无交叉。通常从一个正确起点起点AUG开场，开场，3个一组，一个不漏的读下去个一组，一个不漏的读下去至终止密码。至终止密码。AlaValHisMet终止密码终止密码基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生阅读框架内的碱基发生插入或缺失，能够导致框移突

10、变插入或缺失，能够导致框移突变(frameshift mutation)。缬缬 脯脯 苏苏 天冬天冬缬缬 丙丙 酪酪 甘甘缬缬 丙丙 丝丝 精精3 简并性简并性(degenerate)一种一种AA可具有可具有2个或个或2个以上的密码子为其编码。个以上的密码子为其编码。这一特性称为遗传密码的简并性。这一特性称为遗传密码的简并性。除除Trp和和Met仅有仅有1个密码子外，其他个密码子外，其他AA均有均有2个个或多个密码子为其编码。为同一种或多个密码子为其编码。为同一种AA编码的各密码编码的各密码子称为同义密码子子称为同义密码子 。如：。如：UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG都编码都编码

11、Leu意义：意义：DNA碱基有较大变化时，仍坚持多肽碱基有较大变化时，仍坚持多肽链中链中AA顺序不变。顺序不变。 减少有害突变，保证了物种的稳定性。减少有害突变，保证了物种的稳定性。 各种氨基酸的密码子数目各种氨基酸的密码子数目4通用性通用性(universal)从简单的病毒到高等的人类，几乎运用同一套从简单的病毒到高等的人类，几乎运用同一套遗传密码，因此，遗传密码表中的这套遗传密码，因此，遗传密码表中的这套“通用密码通用密码根本上适用于生物界的一切物种，具有通用性。根本上适用于生物界的一切物种，具有通用性。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。

12、祖先。但在但在1979年发现线粒体的遗传密码与通用密码年发现线粒体的遗传密码与通用密码表有区别，表有区别，1980年又发现不同生物的线粒体密码也年又发现不同生物的线粒体密码也不尽一样。植物细胞的叶绿体密码也不尽一样，可不尽一样。植物细胞的叶绿体密码也不尽一样，可见遗传密码并非绝对通用。见遗传密码并非绝对通用。生物生物密码子密码子线粒体线粒体DNADNA编码编码的氨基酸的氨基酸核核DNADNA编码的氨编码的氨基酸基酸所有所有UGAUGA色氨酸色氨酸终止子终止子酵母酵母CUACUA苏氨酸苏氨酸亮氨酸亮氨酸果蝇果蝇AGAAGA丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸哺乳类哺乳类AGA/GAGA/G终止子终止子精氨酸

13、精氨酸哺乳类哺乳类AUAAUA甲硫氨酸甲硫氨酸异亮氨酸异亮氨酸线粒体与核线粒体与核DNADNA密码子运用情况的比较密码子运用情况的比较 密码子的专注性主要由前密码子的专注性主要由前2个碱基决议，。个碱基决议，。 第三位碱基的改动不重要：第三位碱基的改动不重要： 如：如：His：CAU、CAC；第；第3位均为嘧啶；位均为嘧啶； Glu：CAA、CAG；第；第3位均为嘌呤。位均为嘌呤。意义：降低了由于第意义：降低了由于第3个碱基发生突变呵斥个碱基发生突变呵斥 的误差。的误差。 反密码子与密码子之间的配对有时并不严厉反密码子与密码子之间的配对有时并不严厉遵守常见的碱基配对规律，这种景象称为摆动配遵守

14、常见的碱基配对规律，这种景象称为摆动配对对(wobble base pairing)。 5摆动性摆动性(wobble)U3 2 11 2 3摆摆动动配配对对二、二、rRNA及核糖体及核糖体核糖体是蛋白质合成的工厂场所核糖体是蛋白质合成的工厂场所核糖体是由核糖体是由rRNA和多种蛋白质结合而成的一种和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进展的。在这种核糖体上进展的。1、组成：、组成： 约约65%的的rRNA， 约约35%的蛋白质。的蛋白质。一核糖体的组成和构造：一核糖体的组成和构造：2 2、构造：、构造： 球形颗粒

15、，由大小两个亚基组成。球形颗粒，由大小两个亚基组成。 核核蛋蛋白白体体的的组组成成二核糖体的功能二核糖体的功能1、16SrRNA对识别对识别mRNA上肽链起始位上肽链起始位点起重要作用。点起重要作用。2、参与肽链的启动、参与肽链的启动、延伸、终止、挪动等延伸、终止、挪动等核糖体大亚基核糖体大亚基X-衍射图衍射图3 3、功能位点：、功能位点：1 mRNA结合位点：结合位点： 在大小亚基的结合面上，为蛋白质合成之处。在大小亚基的结合面上，为蛋白质合成之处。2P位点：肽酰基位点，大部分位于小亚基上，小位点：肽酰基位点，大部分位于小亚基上，小部分位于大亚基上，结合起始部分位于大亚基上，结合起始-tRN

16、A和肽酰基和肽酰基-tRNA。3A位点：氨酰基位点，位于大亚基上，结合氨酰位点：氨酰基位点，位于大亚基上，结合氨酰-tRNA。4E位点：专供位点：专供tRNA分开。分开。原核生物翻译过程中核蛋白体构造方式原核生物翻译过程中核蛋白体构造方式A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site)反密码子环反密码子环氨基酸臂氨基酸臂三、三、tRNA氨基酸转运工具氨基酸转运工具tRNA的二的二级构造：三级构造：三叶草构造叶草构造DHU环环TC环环与蛋白质合成有关的位点与蛋白质合成有关的位点13末端的末端

17、的CCA序列：为序列：为aa接受位点，活化接受位点，活化aa的羧基共价结合到的羧基共价结合到3末端末端A的的-OH上，构成氨酰上，构成氨酰tRNA 。2反密码子位点：由反密码子环下方的反密码子位点：由反密码子环下方的3个碱个碱基组成，与基组成，与mRNA上密码子的碱基互补。上密码子的碱基互补。3DHU环：识别氨酰环：识别氨酰-tRNA合成酶的位点。合成酶的位点。4TC环：核糖体识别位点。环：核糖体识别位点。tRNA的反密码子与的反密码子与mRNA上的密码子配对上的密码子配对A U C蛋白质的生物合成过程蛋白质的生物合成过程第二节第二节1 1氨基酸的活化激活氨基酸的活化激活2 2活化氨基酸的转运

18、活化氨基酸的转运3 3肽链合成的起始肽链合成的起始4 4肽链合成的延伸肽链合成的延伸5 5肽链合成的终止与释放肽链合成的终止与释放蛋白质的生物合成分五个阶段蛋白质的生物合成分五个阶段n反响过程反响过程氨基酸氨基酸 + tRNA氨酰氨酰- tRNAATP AMPPPi氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶n 活化场所部位：细胞质胞液活化场所部位：细胞质胞液n 总反响式如下：总反响式如下：一、一、 氨基酸的活化与转运氨基酸的活化与转运氨基酸氨基酸 ATP 氨酰氨酰-AMP PPi 第一步反响第一步反响活化活化氨酰-tRNA合成酶氨酰-tRNA合成酶第二步反响第二步反响转运转运氨基酰氨基酰-AMP tRNA

19、氨基酰氨基酰-tRNA AMP氨酰-tRNA合成酶氨酰氨酰-tRNA合成酶的特点合成酶的特点 a、专注性：、专注性： 对氨基酸有极高的专注性，每种氨基酸都有专注对氨基酸有极高的专注性，每种氨基酸都有专注 的酶，只作用于的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于氨基酸，不作用于D-氨基酸。氨基酸。 对对tRNA 具有极高专注性。具有极高专注性。 b、校正作用：氨酰、校正作用：氨酰- tRNA合成酶的水解部位可以合成酶的水解部位可以 水解错误活化的氨基酸。水解错误活化的氨基酸。n氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法丙氨酰丙氨酰-tRNA：Ala-tRNAAla精氨酰精氨酰-tRNA：Arg-tRNA

20、Arg甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA： Met-tRNAMet各种氨基酸和对应的各种氨基酸和对应的tRNA结合后构成的结合后构成的氨酰氨酰-tRNA表示为：表示为：氨基酸的三字母缩写氨基酸的三字母缩写-tRNA氨基酸的三字氨基酸的三字母缩写母缩写 例如：例如：起始氨基酸起始氨基酸原核原核:甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸(fMet) 真核:甲硫氨酸(Met)一起始氨酰一起始氨酰-tRNA二、肽链合成的起始二、肽链合成的起始原核：原核：fMet-tRNAifMet 真核：真核：Met-tRNAiMet 起始氨酰起始氨酰-tRNA具有起始功能的具有起始功能的tRNAfMet与甲硫氨酸结合后，与甲硫氨酸结合后，

21、甲硫氨酸很快被甲酰化为甲硫氨酸很快被甲酰化为N-甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸(N-formyl methionine, fMet)，于是构成，于是构成N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNA (fMet-tRNAifMet)，可以在，可以在mRNA的起始密码子的起始密码子AUG处就位，参与构成翻译起始复合物。起始密码处就位，参与构成翻译起始复合物。起始密码子只能识别子只能识别fMet-tRNAifMet。 起始氨酰起始氨酰-tRNA: fMet-tRNAifMet 二、肽链合成的起始二、肽链合成的起始fMet-tRNAifMet的生成是一碳化合物转移和利的生成是一碳化合物转移和利用的过程之一，反响由

22、转甲酰基酶催化，甲酰基从用的过程之一，反响由转甲酰基酶催化，甲酰基从N10-甲酰四氢叶酸转移到甲硫氨酸的甲酰四氢叶酸转移到甲硫氨酸的-氨基上。氨基上。 Met-tRNAifMetN10-甲酰甲酰FH4 甲酰化酶甲酰化酶fMet-tRNAifMetFH4 Met-tRNAifMet的的Met的的-NH2被甲酰化被甲酰化该酶特异性强，不能催化该酶特异性强，不能催化Met或或Met-tRNAMet起始氨基酸的甲酰化起始氨基酸的甲酰化tRNAMet和甲硫氨酸结合后生成和甲硫氨酸结合后生成Met-tRNAMet，必要时进入核蛋白体，为延伸中，必要时进入核蛋白体，为延伸中的肽链添加甲硫氨酸。的肽链添加甲硫

23、氨酸。 二参与肽链延伸的二参与肽链延伸的甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA：真核、原核一样：真核、原核一样：Met-tRNAMet 核糖体核糖体30S和和50S亚基亚基 带有起始密码子带有起始密码子AUG的的mRNA fMet-tRNAifMet 起始因子起始因子(initiation factor, IF)：IF1、IF2、IF3GTP，Mg2+起始过程所需求的因子起始过程所需求的因子IF-3IF-11、核蛋白体大小亚基分别、核蛋白体大小亚基分别IF-3IF-12、mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合A U G53mRNA 构成构成mRNA-30S-IF1-IF3 复合物，并使复合物，并使30S

24、小亚小亚基上的基上的P位正好对准位正好对准mRNA上的上的AUG位，便于位，便于fMet-tRNAifMet进入。进入。原核生物原核生物mRNAmRNA在核糖体小亚基上的在核糖体小亚基上的准确定位和结合的机制准确定位和结合的机制在各种在各种mRNA起始起始AUG上游约上游约813核苷核苷酸部位，存在一段由酸部位，存在一段由49个核苷酸组成的个核苷酸组成的富 含 嘌 呤 碱 基 的 一 致 序 列 ， 如富 含 嘌 呤 碱 基 的 一 致 序 列 ， 如 -AGGAGG-，称为，称为Shine-Dalgarno序列序列(SD序 列序 列 )， 又 称 核 蛋 白 体 结 合 位 点， 又 称 核

25、 蛋 白 体 结 合 位 点(ribosomal binding site, RBS)。SDSD序列序列 IF-2 GTP3、fMet-tRNAifMet结合到小亚基结合到小亚基IF-3IF-1A U G53fMet-tRNAifMet进入部进入部分分P位，构成位，构成GTP-IF2-fMet-tRNAifMet复合物复合物IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4 4、与核糖体大亚基结合，起始复合物构成、与核糖体大亚基结合，起始复合物构成A U G53P位：被位：被fMet-tRNAifMet占据；占据；A位：预备接受另一个氨酰位：预备接受另一个氨酰tRNA。此时核糖体具有了活性。此时核糖体

26、具有了活性。IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始复合物构成过程起始复合物构成过程 指在指在mRNA模板的指点下，氨基酸依次进入模板的指点下，氨基酸依次进入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。核蛋白体并聚合成多肽链的过程。1、进位、进位(positioning)/注册注册(registration)2、成肽、成肽(peptide bond formation)3、转位、转位(translocation) 肽链延伸在核蛋白体上延续循环式进展，又肽链延伸在核蛋白体上延续循环式进展，又称为核蛋白体循环称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，包括，包括以下三步

27、：以下三步： 每轮循环使多肽链添加一个氨基酸残基。每轮循环使多肽链添加一个氨基酸残基。 三、肽链合成的延伸三、肽链合成的延伸 需求需求70S的起始复合物的起始复合物 氨酰氨酰tRNA 延伸因子延伸因子(elongation factor, EF)： 原核生物：原核生物：EF-Tu、EF-Ts、EF-G 真核生物：真核生物：eEF-1，eEF-2 GTP，Mg2延伸过程需求以下因子参与延伸过程需求以下因子参与1、进、进 位位 又称注册又称注册(registration)，是指一个氨酰是指一个氨酰-tRNA按照按照mRNA模板的指令进入并模板的指令进入并结合到核糖体结合到核糖体A位的过程位的过程结

28、果：结果：P位：被位：被fMet-tRNAifMet占占据据A位：氨酰位：氨酰tRNA进位需求延伸因子进位需求延伸因子EF-Tu与与EF-Ts参与。参与。 Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTPn进位的反响过程：进位的反响过程： 成肽是在转肽酶成肽是在转肽酶(peptidase)的催化下，核的催化下，核糖体糖体P位上的起始氨酰位上的起始氨酰-tRNA的的N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰基或肽酰基或肽酰-tRNA的肽酰基转移到的肽酰基转移到A位并与位并与A位上位上氨酰氨酰-tRNA的的-氨基结合构成肽键的过程。这时氨基结合构成肽键的过程。这时的复合物叫肽基的复合物叫肽基tRNA；P位：位

29、：tRNAifMet A位：肽基位：肽基tRNA。 2、成、成 肽肽肽链合成延伸阶段的肽键构成过程肽链合成延伸阶段的肽键构成过程成成 肽肽 转位是在转位酶的催化下，核糖体向转位是在转位酶的催化下，核糖体向mRNA的的3 -端挪动一个密码子的间隔，使端挪动一个密码子的间隔，使mRNA序列上序列上的下一个密码子进入核糖体的的下一个密码子进入核糖体的A位、而占据位、而占据A位的位的肽酰肽酰-tRNA移入移入P位的过程。位的过程。 转位需求延伸因子转位需求延伸因子EF-G参与。参与。 3、转、转 位位转转 位位EF-G有转位酶translocase活性，可结合并水解1分子GTP，释放的能量促进核糖体向

30、mRNA的3端挪动，每次挪动一个密码子的间隔，使起始二肽酰-tRNA-mRNA相对位移进入核蛋白体P位，而卸载的tRNA那么移入E位。 A位上的肽基tRNA到达P位，A位空出； P位上的tRNA移到E位，再出口，P位上是肽基tRNA。3、转、转 位位fMetA U G53fMetTuGTP成肽成肽转位转位下一轮进位下一轮进位进进位位转转位位成肽成肽n肽链合成延伸肽链合成延伸( (核糖体循环核糖体循环) )过程过程 终止是指核糖体终止是指核糖体A位出现位出现mRNA的终止密码子后，的终止密码子后，多肽链合成停顿，肽链从肽酰多肽链合成停顿，肽链从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRNA、核蛋白体大、

31、小亚基等分别的过程。核蛋白体大、小亚基等分别的过程。 终止密码：终止密码：UAA、UAG、UGA 终止因子也称为释放因子终止因子也称为释放因子(release factor, RF)： RF1、 RF2 、RF3 四、肽链合成的终止和释放四、肽链合成的终止和释放RF3可结合核糖体其他部位，有可结合核糖体其他部位，有GTP酶活性，能酶活性，能介导介导RF1、RF2与核糖体的相互作用。与核糖体的相互作用。 终止释放因子的功能终止释放因子的功能识别终止密码子识别终止密码子RF1特异识别特异识别UAA、UAG； RF2特异识别特异识别UAA、UGA；RF3刺激刺激RF1、RF2活性，协助释放。活性，协

32、助释放。诱导转肽酶转变为酯酶水解酶活性诱导转肽酶转变为酯酶水解酶活性催化新生肽链与结合在催化新生肽链与结合在P位的位的tRNA之间之间的酯键水解，使肽链从核糖体上释放。的酯键水解，使肽链从核糖体上释放。 当A位上对应于mRNA的终止密码子时，终止因子作用于A位，使P位上的肽基转移酶活性变为水解酶活性，从而使多肽链从核糖体上释放，同时核糖体分开mRNA，解离为50S、30S二个亚基，重新进入下一条多肽链的合成，或变为单核糖体。 原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 多聚核蛋白体的构成可以使蛋白质生物多聚核蛋白体的构成可以使蛋白质生物合成以高速度、高效率进展。合成以高速度、高效率进展。多聚核蛋

33、白体多聚核蛋白体(polysome) 一条一条mRNA模板链都可附着模板链都可附着10100个核个核蛋白体，这些核蛋白体依次结合起始密码子并蛋白体，这些核蛋白体依次结合起始密码子并沿沿53方向读码挪动，同时进展肽链合成，方向读码挪动，同时进展肽链合成，这种这种mRNA与多个核蛋白体构成的聚合物称为与多个核蛋白体构成的聚合物称为多聚核蛋白体多聚核蛋白体(polysome) 。 多聚核蛋白体多聚核蛋白体机理与原核细胞蛋白质生物合成类似，不同之处：机理与原核细胞蛋白质生物合成类似，不同之处： 1、核糖体更大、核糖体更大80S 2、起始、起始tRNA，原核细胞：，原核细胞：fMet-tRNAifMet

34、，真核，真核细胞：细胞：Met-tRNAiMet； 3、80S起始复合物，多肽合成的起点是起始复合物，多肽合成的起点是mRNA5端的端的AUG。有九种起始因子。有九种起始因子eIF； 4、肽链延伸、终止和释放。延伸因子为、肽链延伸、终止和释放。延伸因子为eEF1、eEF2；终止因子为：；终止因子为：eRF。5、另外，真核细胞核蛋白体没有、另外，真核细胞核蛋白体没有E位，转位时卸载位，转位时卸载的的tRNA直接从直接从P位零落。位零落。 真核细胞中蛋白质的生物合成真核细胞中蛋白质的生物合成原核生物与真核生物肽链合成过程的主要差别原核生物与真核生物肽链合成过程的主要差别原核生物原核生物真核生物真核

35、生物mRNA一条一条mRNA编码几种蛋白质（多顺反子）编码几种蛋白质（多顺反子） 一条一条mRNA编码一种蛋白质（单顺反子）编码一种蛋白质（单顺反子）转录后很少加工转录后很少加工转录后进行首尾修饰及剪接转录后进行首尾修饰及剪接转录、翻译和转录、翻译和mRNA的降解可同时发生的降解可同时发生mRNA在核内合成，加工后进入胞液，再在核内合成，加工后进入胞液，再作为模板指导翻译作为模板指导翻译核蛋白体核蛋白体30S小亚基小亚基50S大亚基大亚基 70S核蛋白体核蛋白体40S小亚基小亚基60S大亚基大亚基 80S核蛋白体核蛋白体起始阶段起始阶段起始氨基酰起始氨基酰-tRNA为为fMet-tRNAifM

36、et起始氨基酰起始氨基酰-tRNA为为Met-tRNAiMet核蛋白体小亚基先与核蛋白体小亚基先与mRNA结合结合,再与再与fMet-tRNAifMet结合结合核蛋白体小亚基先与核蛋白体小亚基先与Met-tRNAiMet结合，结合，再与再与mRNA结合结合mRNA中的中的SD序列与序列与16S rRNA 3 -端的端的一段序列结合一段序列结合mRNA中的帽子结构与帽子结合蛋白复合中的帽子结构与帽子结合蛋白复合物结合物结合有有3种种IF参与起始复合物的形成参与起始复合物的形成有至少有至少10种种eIF参与起始复合物的形成参与起始复合物的形成延长阶段延长阶段延长因子为延长因子为EF-Tu、EF-T

37、s和和EF-G延长因子为延长因子为eEF-1、eEF-1和和eEF-2终止阶段终止阶段释放因子为释放因子为RF-1、RF-2和和RF-3释放因子为释放因子为eRF蛋白质合成所需能量蛋白质合成所需能量在合成在合成1个肽键的过程中：个肽键的过程中：氨基酸活化：氨基酸活化：2个个GTP肽链延伸：肽链延伸： 1个个GTP肽链移位：肽链移位： 1个个GTP 合计：合计：4个个GTP 反响不可逆。反响不可逆。 能量的耗费保证了翻译的准确性。能量的耗费保证了翻译的准确性。第三节第三节 蛋白质合成后蛋白质合成后的加工的加工 新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必需新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必需经过复

38、杂的加工过程才干转变为具有天然构象经过复杂的加工过程才干转变为具有天然构象的功能蛋白质，这一加工过程称为翻译后修饰的功能蛋白质，这一加工过程称为翻译后修饰(posttranslational modification)。 翻译后修饰包括多肽链折叠为天然的三维构象翻译后修饰包括多肽链折叠为天然的三维构象及对肽链一级构造的修饰、空间构造的修饰等及对肽链一级构造的修饰、空间构造的修饰等等。翻译后修饰使得蛋白质组成更加多样化，等。翻译后修饰使得蛋白质组成更加多样化，从而使蛋白质构造上呈现更大的复杂性。从而使蛋白质构造上呈现更大的复杂性。一、氨基末端和羧基末端的修饰一、氨基末端和羧基末端的修饰细菌蛋白的

39、细菌蛋白的N端为甲酰蛋氨酸，先由去甲酰化端为甲酰蛋氨酸，先由去甲酰化酶催化水解除去酶催化水解除去N端的甲酰基，再由氨肽酶切端的甲酰基，再由氨肽酶切去一个或多个去一个或多个N端氨基酸。端氨基酸。而真核生物而真核生物N端的甲硫氨酸经常在肽链的其他端的甲硫氨酸经常在肽链的其他部分还未完全合成时就曾经被水解下来。部分还未完全合成时就曾经被水解下来。羧基末端的某些氨基酸也被特定酶切除。羧基末端的某些氨基酸也被特定酶切除。 经过羟基化、磷酸化、糖基化、脂质化、经过羟基化、磷酸化、糖基化、脂质化、甲基化、二硫键构成、甲基化、二硫键构成、 亲脂性修饰等使蛋亲脂性修饰等使蛋白具有生物活性。如白具有生物活性。如S

40、er、Thr、Tyr上的羟上的羟基的磷酸化基的磷酸化 二、AA残基的修饰三、切去一端肽链三、切去一端肽链1、酶原激活：经过特殊剪切，在酶催化下水、酶原激活：经过特殊剪切，在酶催化下水解，切除一段肽链后才干显示出生物活性。如解，切除一段肽链后才干显示出生物活性。如前胰岛素转变为胰岛素的过程前胰岛素转变为胰岛素的过程2、切除信号肽：某些蛋白质的合成过程中，、切除信号肽：某些蛋白质的合成过程中，氨基末端有氨基末端有15-30个个AA组成的信号序列，用来组成的信号序列，用来引导蛋白质到达细胞特定部位而发扬作用，称引导蛋白质到达细胞特定部位而发扬作用，称为信号肽为信号肽(signal peptide)，

41、最后这些序列在，最后这些序列在特定肽酶作用下被切除。特定肽酶作用下被切除。胰岛素原胰岛素原86肽肽A肽肽21B肽肽30C肽肽35SSS胰岛素胰岛素51肽肽胰岛素的翻译后加工胰岛素的翻译后加工四、多肽链折叠为天然构象的蛋白质四、多肽链折叠为天然构象的蛋白质新生肽链新生肽链N-端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开场。能够随着序列的不断延伸肽链逐渐折叠，构开场。能够随着序列的不断延伸肽链逐渐折叠，构成完好的空间构象。成完好的空间构象。普通以为，多肽链本身氨基酸顺序储存着蛋白质折普通以为，多肽链本身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级构造是空间构象的根底。叠的信息

42、，即一级构造是空间构象的根底。细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需求其他酶和蛋白质辅助，如分子伴侣等。需求其他酶和蛋白质辅助，如分子伴侣等。几种有促进蛋白质折叠功能的大分子几种有促进蛋白质折叠功能的大分子 分子伴侣分子伴侣 (molecular chaperon) 蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶 (protein disulfide isomerase, PDI) 3. 肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 (peptide prolyl-cis-trans isomerase, PPI)五、空间构造的修饰五、空间构造的修饰结合蛋白质合成后都需求结合相应辅基，